Технология. 9 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман
§ 35. Измерительные приборы
Электрическая сеть, как любой технологический объект, имеет свои характеристики. Для измерения этих характеристик созданы специальные электроизмерительные приборы. Какие измерительные приборы вы используете на уроках физики?
Как вам известно, электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. Величина, количественно характеризующая электрический ток, — сила тока обозначается буквой I, измеряется в амперах (А), иногда в миллиамперах (1 мА = 10-3 А).
На уроках физики вы измеряли силу тока прибором, называемым амперметром (миллиамперметром). Амперметр включается последовательно с потребителем электрической энергии, тогда через амперметр проходит тот же ток, что и через потребитель R. Условное обозначение амперметра и схема его включения приведены на рисунке 5.15, а. Для измерения малых токов используют миллиамперметры (рис. 5.15, б).
а — амперметра; б — миллиамперметра
Ещё одной характеристикой электрической цепи является напряжение, которое обозначается буквой U и измеряется в вольтах (В), иногда в милливольтах (1 мВ = 10-3 В).
Напряжение измеряют вольтметром. Вольтметр подключают параллельно с тем элементом цепи, на котором необходимо измерить напряжение (рис. 5.16). Напряжение на элементах цепи, соединённых параллельно, будет одинаковым.
При использовании амперметров и вольтметров на постоянном токе необходимо соблюдать полярность их подключения в цепь. Полюс «+» измерительного прибора должен быть подключён к полюсу источника или потребителя электрической энергии со знаком «+». Такое же правило существует для полюса, обозначенного знаком минус «—». При измерении переменных напряжений и токов полярность подключения измерительного прибора значения не имеет.
Все проводники и потребители электрической энергии оказывают сопротивление протекающему через них электрическому току. Сопротивление измеряют в омах (Ом), обозначают буквой R и измеряют омметром (рис. 5.17). В зависимости от диапазона измеряемых сопротивлений различают микроомметры, миллиомметры, мегаомметры и т. д.
В настоящее время для электрических измерений широко используют комбинированные приборы. Прибор авометр (ампервольтомметр) объединяет в себе амперметр, вольтметр и омметр с разными пределами измерений. Иногда он называется тестером или мультиметром.
Все измерительные приборы характеризуются пределом измерений — максимально возможным значением измеряемой величины, а стрелочные еще и ценой деления. В настоящее время широко используются цифровые измерительные приборы. У таких приборов вместо шкалы — экран, на котором результаты измерений высвечиваются цифрами.
Иногда необходимо узнать, какое напряжение выдаёт тот или иной источник, например нужно понять, не разряжен ли аккумулятор. Схема измерения напряжения источника питания приведена на рисунке 5.18.
Принципиальная электрическая схема соединения источника питания, лампы накаливания, элемента управления и элемента защиты, дополненная амперметром (для измерения силы тока в цепи) и вольтметром (для измерения напряжения на лампе накаливания), приведена на рисунке 5.19.
Если нет омметра, измерить напряжение на лампе и силу протекающего через неё тока можно, рассчитав сопротивление лампы по формуле закона Ома для участка цепи. В электротехнике и электронике широко используется закон Ома для участка цепи, связывающий силу тока, напряжение и сопротивление этого участка: I = U / R. C его помощью, зная две величины, можно рассчитать третью.
Правила безопасной работы с электроизмерительными приборами
1. При подключении амперметра и вольтметра в цепь постоянного тока необходимо соблюдать полярность.
2. Амперметр включают в цепь только с нагрузкой. Недопустимо подключение амперметра к источнику тока без других элементов цепи!
Полезная информация
Тело человека является хорошим проводником (можете мультиметром измерить сопротивление своего тела). Опасность воздействия электрического тока на человека зависит от характеристик тока, индивидуальных особенностей организма, состояния и здоровья человека, условий окружающей среды. Так, сопротивление человека с влажными руками или в мокрой одежде уменьшается, значит, сила поражающего тока увеличивается. Ослабляется внимание и скорость реакции, когда человек нездоров или устал, это тоже следует учитывать при работе с электроприборами. При работе в сухом помещении безопасным считается напряжение 36 В, в помещениях с повышенной влажностью — 12 В. Вы, наверное, слышали о несчастных случаях, связанных с неосторожным обращением в ванной комнате с фенами, магнитофонами и т. п., или ощущали покалывания при прикосновении к стиральной машине или другому бытовому электроприбору? Электрический ток может вызвать не только неприятные ощущения, но и более серьёзные последствия для человека: ожоги, обморок, судороги, прекращение дыхания и даже смерть. Допустимым считают силу тока до 0,5 мА. При силе тока в 10—15 мА человек не сможет самостоятельно оторваться от проводов, разорвав цепь. Ток в 50 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему, ток в 100 мА и более смертельно опасен. В бытовой электросети сила тока составляет 5—10 А, что намного превышает безопасный ток. Поэтому при обращении с электроприборами необходимо соблюдать меры предосторожности.
Правила безопасной работы с электроприборами
1. При мытье холодильника и других электроприборов, замене электрической лампы или предохранителя отключайте приборы от сети.
2. Не пользуйтесь электроприборами в ванной при купании.
3. Не пользуйтесь электроприборами, имеющими повреждения проводов.
4. Не трогайте включенные электроприборы мокрыми руками.
5. Выключая приборы из розетки, не тяните за шнур, вынимайте, держась за вилку.
6. Выполняя электротехнические работы, стойте на резиновом коврике.
7. Выполняя электротехнические работы, не держитесь за трубу отопления или водопровода.
Практическая работа № 24
«Измерительные приборы: амперметр, вольтметр, омметр (авометр)»
Цель работы: ознакомиться с мультиметром, изучить приёмы работы с вольтметром, амперметром и омметром.
Оборудование и материалы: универсальный источник питания, лампа накаливания, резистор, ключ, предохранитель, набор проводов и перемычек, стрелочный авометр, цифровой мультиметр.
Порядок выполнения работы
1. Изучите панель мультиметра (рис. 5.20).
2. Зарисуйте в рабочей тетради схему измерения напряжений универсального источника питания и произведите измерения с помощью мультиметра на постоянном и переменном токе (рис. 5.21).
3. C помощью омметра измерьте сопротивление постоянного резистора R0 и запишите полученный результат в таблицу 5.2.
Таблица 5.2
| I | U | R | R0 | R- |
4. Зарисуйте в рабочей тетради принципиальную электрическую схему для определения сопротивления резистора с помощью миллиамперметра и вольтметра (рис. 5.22).
5. Соберите цепь по схеме (см. рис. 5.22) и измерьте силу тока в цепи I и напряжение U на резисторе. Вычислите сопротивление резистора по формуле R = U / I. Сопоставьте рассчитанную величину R с ранее полученными показаниями омметра R0.
6. Повторите измерение сопротивления резистора на переменном токе, предварительно сделав необходимые переключения на измерительных приборах и заменив в схеме источник постоянного напряжения источником переменного напряжения. C помощью закона Ома рассчитайте значение сопротивления R и сравните результат с полученными ранее величинами R0 и R.
7. Измерьте цифровым омметром сопротивление лампы накаливания R0 в нерабочем состоянии (лампа не светится) и занесите результат в таблицу 5.3.
Таблица 5.3
| I | U | R | R0 | I0 |
8. Нарисуйте в рабочей тетради принципиальную электрическую схему соединения источника питания, лампы накаливания, элемента управления и элемента защиты, дополнив её амперметром для измерения силы тока в цепи и вольтметром для измерения напряжения на лампе накаливания (рис. 5.23).
9. Соберите электрическую цепь по схеме (см. рис. 5.23) и измерьте напряжение на лампе U и силу тока в ней I. Данные занесите в таблицу 5.3.
10. Используя формулу закона Ома для участка цепи, вычислите сопротивление лампы в рабочем режиме R и сравните его с R0. Сделайте вывод, в какой момент сопротивление лампы накаливания меньше.
11. Определите силу пускового тока лампы в момент её включения по формуле закона Ома: I0 = U / R0. Сравните силу тока I0 с силой тока I в рабочем режиме. Сделайте вывод, во сколько раз пусковой ток в момент включения лампы превышает её рабочий ток. Чем это опасно для лампы?
Основные понятия и термины:
электроизмерительные приборы, амперметр, вольтметр, омметр, авометр, тестер, мультиметр, предел измерения.
Вопросы и задания:
1. В каких единицах измеряется сила тока; напряжение; сопротивление?
2. Какие измерительные приборы вы знаете?
3. Как включается амперметр по отношению к прибору, на котором необходимо измерить силу тока?
4. Как включается в цепь вольтметр?
Задание 1
Измерьте мультиметром сопротивление своего тела. Намочите руки и повторите измерения. Сделайте вывод.
Задание 2
Рассчитайте сопротивление миксера, если сила тока при использовании его в бытовой сети равна 4,5 А.
