Из курса физики 8 класса известно, что электрический ток обладает рядом параметров. Основными являются напряжение и сила тока. Для их измерения существуют специальные приборы, одним из которых является амперметр. В данной статье мы поговорим о том, что измеряет амперметр, как он подключается к цепи, что означают его показания. Амперметр используется для измерения силы тока в амперах.
$$F= I |overrightarrow B| Δl sin alpha$$
Таким образом, если рамку, подвешенную на пружинах, поместить в магнитное поле и пропустить по ней ток, то на рамку начнёт действовать сила Ампера, поворачивающая рамку на некоторый угол.
Физическая величина, измеряемая таким прибором — сила тока. Единица измерения силы тока — ампер. Поэтому такой прибор называется амперметром.
Подключение амперметра
Поскольку отклонение стрелки амперметра пропорционально току, проходящему по его рамке, амперметр включается в разрыв цепи так, чтобы весь исследуемый ток шёл через него. То есть при необходимости измерения тока электрическая цепь в нужной точке разрывается, и в образовавшийся разрыв подключаются клеммы амперметра. После измерения амперметр удаляется из цепи, а цепь вновь соединяется.
Шунтирование амперметра
Величина измерения силы тока, которая требуется в различных ситуациях, колеблется от долей микроампера до десятков и даже сотен килоампер.
Измерительная головка, как правило, изготавливается так, чтобы измерять минимально возможный ток. Ток полного её отклонения равен десяткам микроампер. Для измерения больших токов в амперметр практически всегда вводится добавочный элемент, называемый шунтом.
Шунт — это компонент электрической цепи, который позволяет току проходить в обход некоторых других элементов в цепи. Обычно это резистор с малым сопротивлением.
Если шунт присоединить параллельно амперметру, то часть тока, проходящего по данному участку цепи — будет по-прежнему двигаться через амперметр, а часть тока — пойдёт через шунт. Соотношение токов через амперметр и через шунт будет равно соотношению сопротивлений шунта и амперметра:
$${R_шover R_А}={I_Aover I_ш}={I_Aover I_{общ}-I_A}$$
где:
- $R_ш$ — сопротивление шунта;
- $R_А$ — сопротивление амперметра;
- $I_А$ — ток через амперметр;
- $I_ ш$ — ток через шунт;
- $ I_{общ}$ — общий измеряемый ток (сумма токов через шунт и амперметр).
Из данной формулы можно получить значение тока через амперметр, снабжённый шунтом:
$$I_A={R_шover R_А+R_ш}I_{общ}$$
То есть если сопротивление амперметра и шунта равны, то ток, идущий через амперметр, будет вдвое меньше общего тока.
Как правило, в реальных условиях сопротивление шунта берётся значительно меньше сопротивления измерительного прибора. Например, если сопротивление амперметра составляет 100 Ом, а сопротивление шунта — 0,1 Ома, то общий ток, измеряемый амперметром с шунтом, будет в 1000 раз больше, чем ток, идущий через амперметр. Иначе говоря, если такой амперметр покажет ток 100 мкА, это будет означать, что общий ток в цепи составляет 0,1 А.
Что мы узнали?
Амперметр измеряет силу тока, проходящую через некоторую точку цепи. Для этого прибор включается в разрыв между компонентами цепи в этой точке. Работа амперметра описывается законом Ампера. Для расширения измерительного диапазона в амперметре применяются шунты.
