W tym artykule omówimy podstawy pomiaru napięcia i prądu. Napięcie jest różnicą potencjałów pomiędzy dwoma punktami w obwodzie, zwykle masą. Prąd, z drugiej strony, jest przepływem ładunku elektrycznego. Amperomierze mierzą prąd fazowy w dowolnych dwóch z trzech przewodów. Współczynnik mocy mierzy się miernikiem d’Arsonvala, zamiast standardowego dwu watomierza.
Napięcie to wielkość potencjału elektrycznego między dwoma punktami w obwodzie
W odniesieniu do energii potencjalnej między dwoma punktami w obwodzie, napięcie jest różnicą między nimi. Napięcie mierzy się w woltach, a każdy wolt ma jednostkę jednego dżula energii na jeden coulomb ładunku. Jednostka ta została nazwana na cześć włoskiego fizyka Alessandro Volty i jest zwykle reprezentowana przez literę „V.”
Napięcie jest również znane jako elektryczna różnica potencjałów lub siła elektromotoryczna i jest definiowane jako różnica między dwoma punktami w obwodzie. Wolt został nazwany na cześć włoskiego fizyka Alessandro Volty, którego stos woltowy mógł być pierwszą baterią chemiczną. Kiedy jeden coulomb ładunku jest przenoszony z jednego punktu do drugiego, zyskuje on jeden dżul energii potencjalnej.
Różnica potencjału elektrycznego między dwoma punktami w obwodzie jest mierzona w woltach. Prąd elektryczny przepływa przez obwód, gdy dwa punkty o różnym potencjale są połączone. Ilość energii przekazanej przez jeden coulomb ładunku równa się jednemu woltowi. To jest podstawowe zrozumienie obwodów elektrycznych i tego, jak powstaje prąd elektryczny. Dowiedz się więc więcej o prądzie elektrycznym i jego działaniu.
Źródłem napięcia jest urządzenie elektryczne lub bateria. Urządzenie to jest podłączone do źródła napięcia. Źródło napięcia jest źródłem prądu. Napięcie będzie płynąć tylko wtedy, gdy będzie połączone z obwodem. W zamkniętym obwodzie akumulator zapewnia różnicę potencjałów, która jest niezbędna do napędzenia prądu elektrycznego. Na przykład dostatecznie naładowany akumulator samochodowy „przepchnie” duży prąd przez uzwojenia rozrusznika.
Obliczając różnicę potencjałów, pamiętaj, aby używać potencjału ziemi. Łatwo jest obliczyć potencjał między dwoma punktami w obwodzie, jeśli wiesz, jak zrobić algebrę macierzową. Na szczęście równanie jest proste do zapamiętania. Obliczając napięcie między dwoma punktami w obwodzie, nie popełniaj błędu, używając woltomierza i taśmy mierniczej – to oszustwo!
Prąd to przepływ ładunków elektrycznych
Prąd elektryczny to ruch dodatnich lub ujemnych ładunków w układzie elektrycznym. Przepływ ten nazywany jest umownie prądem i stosowany jest niemal wyłącznie w nauce. W obwodzie elektrycznym ładunek dodatni przepływa przez zacisk ujemny, natomiast elektrony przepływają z zacisku ujemnego do dodatniego. Nośniki ładunku są ruchomymi cząstkami o określonym kierunku, a konwencjonalny przepływ prądu odbywa się w tym samym kierunku, co ogólny ruch elektronów. W niektórych obwodach elektrycznych ładunek dodatni przepływa przez zacisk ujemny, a ujemny z zacisku dodatniego.
Przepływ prądu mierzy się w amperach. Jeden amper oznacza ilość ładunku, która przepływa przez przewodnik w ciągu jednej sekundy. Nazwa jednostki ampera pochodzi od nazwiska francuskiego matematyka Andre Marie Ampere’a (1775-1836).
Do opisu prądu elektrycznego używa się również terminu napięcie. Jest to różnica między kierunkiem ruchu ładunku elektrycznego a kierunkiem jego przemieszczania. W uproszczeniu, dżul energii to jeden amper prądu poruszający się z prędkością jednego wolta w ciągu sekundy. Przepływ ładunku elektrycznego w układzie elektrycznym jest wynikiem działania siły, napięcia, przemieszczającej ładunek z jednego punktu do drugiego.
Gdy elektrony są przemieszczane przez obwód, maszerują z tą samą szybkością. Szybkość, z jaką nośniki ładunku przekraczają punkt obwodu, nazywamy prądem. Gdy przez przewód w szybkim tempie przemieszcza się kilka coulombs ładunku, natężenie prądu jest duże. Nie oznacza to jednak, że duży prąd wymaga dużej prędkości. Zamiast tego, wysoki prąd charakteryzuje się gęsto upakowanym ładunkiem.
Prąd elektryczny wytwarza ciepło. Małe prądy mogą nie wytwarzać dużo ciepła, ale większe mogą generować znaczne ilości ciepła. Rozważmy jako przykład ogień elektryczny. Ilość ciepła generowanego przez prąd jest regulowana przez napięcie i opór przewodnika. Ta różnica pomaga nam zrozumieć przepływ prądu. I możemy odnieść przepływ energii elektrycznej do przepływu wody w parku wodnym.
Ammetry mierzą prąd fazowy w dowolnych dwóch z trzech przewodów
Ammetry są urządzeniami używanymi do pomiaru ilości prądu przepływającego przez obwód. Mierzą ampery, czyli jednostkę SI określającą natężenie prądu elektrycznego. Mogą być używane do pomiaru prądu stałego, prądu zmiennego lub obu. Ponieważ prądy elektryczne są mierzone w amperach, amperomierze są często mylone z amperomierzami. Instrumenty te są zwykle umieszczane w pierwszej pozycji, aby zmierzyć całkowity prąd.
Amperomierze są najbardziej przydatne do pomiaru prądów w małych obwodach. Wczesne amperomierze polegały na polu magnetycznym Ziemi, aby określić prąd w obwodzie. Dzięki postępowi w technologii, nowoczesne amperomierze mogą być montowane w dowolnej pozycji i zapewniają dokładne odczyty w systemach elektrycznych. Litera „A” jest symbolem amperomierzy, a wiele z nich jest przeznaczonych do stosowania w panelach sterowania. Niektóre amperomierze są płaskie, a inne poziome.
Amperomierz wielozakresowy można skonstruować za pomocą przełącznika wyboru. Należy zastosować przełącznik make-before-break, aby zapobiec szkodliwym skokom prądu, gdy miernik jest przesuwany. Alternatywnie, pojedynczy przyrząd wskazujący może być użyty do pomiaru mocy rzeczywistej i biernej. Ponadto miernik może być podłączony do przekładników prądowych w celu dokonania pomiaru trójfazowego.
Amperomierza używa się do określenia ilości prądu fazowego przepływającego przez dowolne dwa z trzech przewodów w systemie elektrycznym. Zazwyczaj amperomierz podłącza się szeregowo do elementu obwodu, a całkowita rezystancja obwodu wynosi zero. Metoda ta znacznie zmniejsza efekt obciążenia amperomierza. Rezystor bocznikowy może być wykonany z drutu o dużej średnicy, a nawet z litego pręta miedzianego.
Amperomierze powinny być połączone szeregowo lub równolegle. Zapobiegnie to przepływowi przez amperomierz dużych prądów. W połączeniu równoległym prąd może być bardzo duży i może zniszczyć amperomierz. W takim przypadku amperomierz powinien być używany z ostrożnością. Najlepiej jest zapoznać się z instrukcją obsługi, aby określić prawidłową konfigurację dla konkretnego systemu elektrycznego. Jeśli nie jesteś pewien, przeczytaj instrukcję obsługi właściciela lub zapytaj technika.
Współczynnik mocy mierzy się miernikiem d’Arsonval zamiast dwu watomierza
Ruch metryczny d’Arsonval działa na zasadzie, że podobne pola magnetyczne odpychają się. Miernik d’Arsonval działa na prąd stały, natomiast dwu watomierz opiera się na prądzie zmiennym. Woltomierze mają dużą oporność i muszą być podłączone bezpośrednio przez linię energetyczną. Amperomierze natomiast mają małą rezystancję i muszą być połączone szeregowo z obciążeniem. Amperomierze AC mają transformator prądowy i używają bocznika do zmiany ustawienia zakresu. Innym typem jest amperomierz cęgowy, który mierzy pole magnetyczne wokół przewodnika.
Współczynnik mocy jest również znany jako sprawność. Sprawność urządzenia jest wprost proporcjonalna do jego wydajności. Wysoki współczynnik mocy oznacza, że ma ono zdolność do wytworzenia takiej samej ilości ciepła, jaka jest na wejściu. Miernik d’Arsonval mierzy efektywność energetyczną i może pomóc osobie określić, czy jej zużycie energii jest zrównoważone. Używanie metody dwóch watomierzy nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem, ponieważ jest uciążliwe i niewiarygodne.
Oprócz sprawności energetycznej, miernik elektromechaniczny d’Arsonval może również mierzyć napięcie. Ten typ miernika wykorzystuje stacjonarną cewkę zamiast stałego magnesu i będzie produkować różne „sygnały” podczas każdego pół cyklu AC. Może to pomóc technikowi określić problem i rozwiązać go. Metoda ta opiera się na fakcie, że napięcie generowane przez urządzenia elektryczne w mierniku d’Arsonval nie jest takie samo jak prąd płynący w dwu watomierzu.
Miernik AF d’Arsonval ma pomiar prądu w pełnej skali 100 mA. Jego rezystancja wynosi kV. Ten typ miernika jest w stanie zmierzyć napięcie do 300 V. Z tego powodu lepiej nadaje się do wykrywania prądów o niskiej częstotliwości w sieci energetycznej. Oprócz uniwersalności, mierniki d’Arsonval charakteryzują się również dużą dokładnością.
Podobne tematy