Описание электрической цепи заряд, ток, напряжение, мощность, энергия Электрическим зарядом
 Скачать 2.86 Mb.
|
|
действующих значениях гармонического тока. При негармоническом токе показания прибора будут ошибочными. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода нелинейна, ее пример показан на рис. 5.2е, что приводит к нелинейности шкалы амперметра переменного тока. При измерении малых токов возникают дополнительные проблемы. Для непосредственного измерения действующих значений больших токов используют термоэлектрические амперметры, работа которых основана на нагреве и соответствующей механической трансформации термочувствительного элемента (высокоомной проволоки, биметаллической пары), которая преобразуется в поворот стрелки индикатора. 5.3. Измерение постоянного напряжения Измеритель напряжения (вольтметр V) подключается параллельно цепи, как показано на рис. 5.3а и должен иметь высокое внутреннее сопротивление. Простейший вольтметр реализуется на базе микроамперметра (с максимальным током и внутренним сопротивлением ) и добавочного резистора, как показано на рис. 5.3б.  Рис. 5.3 Измеряемое постоянное напряжение вызывает ток , тогда на основе закона Ома  , (5.10)а шкалу микроамперметра можно проградуировать в значениях напряжения. Если необходимо обеспечить измерение напряжения с максимальным значением  , то из (5.10) можно определить необходимое добавочное сопротивление . (5.11)Например, при  В,  мкА и  Ом из (5.11) получим кОм,а при  В соответственно  МОм.Переключая добавочные сопротивления, можно менять пределы измерения вольтметра. 5.4. Измерение переменного напряжения Простейший вольтметр переменного напряжения реализуется на базе микроамперметра переменного тока с добавочным сопротивлением, как показано на рис. 5.4.  Рис. 5.4 При малом внутреннем сопротивлении микроамперметра амплитуды (или действующие значения) напряжения и тока связаны законом Ома  (5.12)и шкала амперметра градуируется в значениях напряжения. 5.5. Электронные измерители тока и напряжения Рассмотренные простые амперметры и вольтметры, особенно переменного тока, обладают невысокими техническими характеристиками. Значительно лучшие свойства имеют электронные измерительные приборы на основе высококачественных усилителей постоянного и переменного тока. На рис. 5.5 показана структурная схема электронного амперметра постоянного тока. Измеряемый ток протекает через низкоомный резистор , создавая на нем напряжение  , которое подается на вход усилителя постоянного тока (УПТ) с высоким входным сопротивлением, а его выходной ток , равный  (5.13)измеряется стрелочным амперметром, шкала которого градуируется в значениях измеряемого тока. Меняя коэффициент преобразования , можно изменять пределы измерения тока.  Рис. 5.5 На рис. 5.6 представлена структурная схема электронного вольтметра постоянного напряжения. Измеряемое напряжение подается на вход усилителя постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением  . Выходной ток усилителя , равный , (5.13)протекает через амперметр, шкала которого градуируется в значениях измеряемого напряжения . Параметр с размерностью проводимости задает пределы измерения.  Рис. 5.6 Электронные измерители переменных токов и напряжений реализуются на базе диодных выпрямителей или прецизионных выпрямителей на операционных усилителях с последующим усилением их отклика. Пример структурной схема электронного амперметра переменного тока показан на рис. 5.8. Аналогично реализуется и вольтметр переменного напряжения.  Рис. 5.7 Шкалы измерителей переменных токов и напряжений градуируются в |