Измерение постоянного тока и напряжения

Чтобы таким прибором измерить ток, проходящий по цепи, прибор надо включить в разрыв этой цепи, т. е. включить в цепь последовательно. Это показано на рис. 2, где прибор А1 измеряет ток, проходящий по резистору Bl9 прибор А2 по резистору R2, а прибор А3 измеряет общий ток, проходящих через резисторы R1 и R2.

Сопротивление провода рамки прибора, будучи включенным последовательно в цепь, увеличивает сопротивление этой цепи. От этого ток в цепи уменьшается и прибор показывает меньшее значение тока, чем до его подключения. Поэтому желательно, чтобы внутреннее сопротивление амперметра было как можно меньше, во всяком случае составляло не более 2—3% сопротивления цепи.
На практике один и тот же прибор используют для измерения токов в широком диапазоне от 0,5—1 а до долей миллиампера. Нижний предел определяется чувствительностью прибора, чем чувствительнее прибор, тем меньший ток может быть им измерен. Обычно магнитоэлектрические приборы, применяемые при радиотехнических измерениях, очень чувствительны. Ток, необходимый для полного отклонения стрелки таких приборов, не превышает долей миллиампера.
Чтобы превратить прибор в многопредельный, т. е. чтобы им можно было измерять токи, превышающие ток полного отклонения стрелки, применяют шунтирование, параллельно прибору включают резистор с небольшим сопротивлением (рис. 3). В этом случае через прибор А проходит часть общего тока цепи. Если сопротивление шунта Rш подобрано так, что через него проходит, например, 0,9 общего тока, то через прибор пройдет 0,1 общего тока, т. е. показания прибора будут в 10 раз меньше действительной величины тока общей цепи. Так прибором чувствительностью 1 ма можно измерить ток до 10 ма.

Для отсчета показаний прибора с шунтами у него имеется либо несколько шкал, соответственно по числу шунтов, либо одна шкала, разделенная на 100 делений. В последнем случае цена деления шкалы определяется положением переключателя шунтов. Чтобы случайно не повредить амперметр вследствие перегрузки, при подключении его к цепи надо сначала переключатель шунтов установить на наибольший измеряемый ток и, если стрелка отклоняется незначительно, только тогда увеличивать чувствительность прибора.
Если амперметр снабжен внешним (выносным) шунтом, то в разрыв цепи надо включать шунт, а прибор подключать к шунту. Если сделать наоборот, то при случайном отключении шунта, например из-за плохого контакта или обрыва соединительного провода, весь ток цепи пойдет через рамку магнито-электрического прибора и прибор будет испорчен. Постоянное напряжение измеряют при помощи вольтметров. Чаще для измерения напряжения применяют те же высокочувствительные приборы магнитоэлектрической системы, что и для измерения тока.

Для измерения напряжения, действующего на каком-либо участке цепи, прибор надо подключить параллельно этому участку. Это показано на рис. 4, где вольтметр F1 измеряет напряжение на резисторе Rи вольтметр V2 на резисторе R2, а вольтметр F3 измеряет общее напряжение на резисторах и R2. Подключение внутреннего сопротивления вольтметра параллельно участку цепи уменьшает общее сопротивление, по которому проходит ток цепи. Это приводит к уменьшению падения напряжения между точками подключения вольтметра. Поэтому вольтметр покажет меньшее напряжение, чем было на данном участке цепи до его подключения, причем эта разница будет тем больше, чем меньше сопротивление вольтметра.
Внутреннее сопротивление вольтметров принято характеризовать числом ом, приходящихся на 1 в шкалы (ом/в). При радиотехнических измерениях применяют вольтметры, у которых это сопротивление не менее 10 000 ом/в. Вольтметр, так же как и амперметр, можно превратить в многопредельный прибор, для этого последовательно с ним включают добавочное сопротивление (рис. 5). В этом случае большая часть измеряемого напряжения падает на резисторе Rо, а меньшая — на приборе.

Чем чувствительнее прибор, тем больше сопротивление Rдоб и входное сопротивление вольтметра. Обычно вольтметр имеет несколько добавочных сопротивлений, подключаемых переключателем в зависимости от нужного предела измерения. Примером многопредельных приборов могут служить ампервольтомметры Ц52, Ц437, Ф432, Ф434. Измерять напряжение в радиоаппаратуре можно не только при помощи вольтметров магнитоэлектрической системы.
Существуют так называемые ламповые вольтметры (вольтметры электронной системы). Перед магнитоэлектрическими вольтметрами они имеют то преимущество, что обладают очень большим входным сопротивлением, примерно 10 Мом и выше. Поэтому при подключении к цепям они практически не потребляют тока. Простейший ламповый вольтметр состоит из электронной лампы, в анодную цепь которой включен электроизмерительный прибор. Между катодом и управляющей сеткой лампы прикладывается измеряемое напряжение. Величиной этого напряжения определяется анодный ток лампы, который измеряется прибором. Поэтому по отклонению стрелки прибора можно судить о величине измеряемого напряжения на сетке лампы. Чтобы измерять таким вольтметром большие напряжения (обычно полное отклонение стрелки прибора происходит при напряжении на сетке лампы 2—3 в), измеряемое напряжение вначале подается на делитель с очень большим общим сопротивлением. Именно это сопротивление делителя и является входным сопротивлением лампового вольтметра.
В измеряемой цепи, кроме постоянного напряжения, может оказаться и переменное. Чтобы оно не влияло на показания вольтметра, между сеткой лампы и делителем включен фильтр из резистора и конденсатора (порядка сотых долей микрофарады).