Измерение силы тока.

Измерение силы тока.

Для измерения силы тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор проходит весь ток, протекающий в цепи.
При различных электрических измерениях весьма важно, чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял электрический режим цепи, в которую его включают. По этой причине амперметр должен обладать незначительным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи. Пусть в электрическую цепь включен источник электрической энергии, напряжение которого U = 10 в. Сопротивление потребителя r_п = 20 ом. В этой цепи, согласно закону Ома, ток

Допустим, что обмотка миллиамперметра, которым следует измерить ток, имеет сопротивление r_a = 30 ом. Тогда при включении прибора в цепь в ней установится ток

Таким образом, если включить в цепь прибор с большим сопротивлением, то нарушится ее электрический режим и сила тока будет измерена с ошибкой на 0,3 а.
Этот пример подтверждает, что желательно измерять силу тока в цепи таким прибором, у которого собственное сопротивление наименьшее. Присоединять амперметр к полюсам источника тока без нагрузки нельзя. Это объясняется тем, что по обмотке амперметра, имеющей малое сопротивление, в данном случае пройдет большой ток и она может перегореть. По той же причине нельзя включать амперметр параллельно нагрузке. По обмотке и отдельным элементам электроизмерительных приборов некоторых систем во избежание возможности их порчи нельзя пропустить сколько-нибудь значительный ток. В частности, это относится к спиральным пружинам и подвижной катушке магнитоэлектрического прибора.
Если такой измерительный прибор нужно приспособить для измерения значительной силы тока — расширить пределы измерения амперметра, то он снабжается шунтом.
Шунт — это относительно малое, но точно известное сопротивление (r_ш), присоединяемое параллельно измерительному механизму. Схема включения амперметра с шунтом показана на рис. 87. При таком включении шунта из n частей тока, протекающего в цепи, через прибор проходит лишь одна его часть, а через шунт — остальные n — 1 частей. Это происходит потому, что сопротивление шунта меньше сопротивления амперметра в n — 1 раз. Число n показывает, во сколько раз нужно увеличить предел измерения амперметра. Таким образом, шунт служит для расширения пределов измерения прибора.
Пусть амперметр позволяет измерять силу тока I_a = 5 а, а в данном случае необходимо этим прибором измерить силу тока I = 30 а. Значит, нужно увеличить предел измерения прибора в Сопротивление шунта, который надо присоединить параллельно амперметру, чтобы обеспечить такое расширение предела измерения, можно определить по формуле

Если сопротивление амперметра r_a = 0,15 ом, то сопротивление шунта

После присоединения шунта к прибору каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n раз большей, чем указана на ней. В нашем случае, если стрелка прибора с шунтом установится на делении 5, это значит, что в цепи протекает ток I = 5 · n = 5 · 6 = 30 а.
Шунт должен иметь четыре зажима, это необходимо для устранения влияния на сопротивление шунта переходных сопротивлений контактов. Шунты изготовляют из манганина — сплава, у которого температурный коэффициент сопротивления практически равен нулю.