Сила тока (СТ) — это физическая величина, которая показывает, какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за одну секунду. Единицей измерения является ампер (А). Для удобства также используются производные единицы: миллиампер (мА, 1/1000 А) и микроампер (мкА, 1/1000000 А). Согласно определению, ток силой 1 А возникает, когда через сечение проводника за секунду проходит заряд, равный 1 кулону.
Зачем измерять силу тока
- I = U/R (Сила тока = Напряжение / Сопротивление)
- U = I*R (Напряжение = Сила тока * Сопротивление)
- R = U/I (Сопротивление = Напряжение / Сила тока)
Проще говоря, если к проводнику сопротивлением 1 Ом приложить напряжение 1 Вольт, в нём возникнет ток силой 1 Ампер. Измерение силы тока мультиметром позволяет решить множество практических задач:
- Определить реальную потребляемую мощность электроприбора.
- Выявить неисправности в устройстве, если его фактическое энергопотребление не соответствует паспортным данным.
- Оценить ёмкость и состояние аккумуляторных батарей.
- Обнаружить утечку тока в электропроводке и локализовать проблемный участок.
- Проконтролировать корректность работы зарядных устройств.
Для этих целей используются амперметры. Наиболее универсальным и популярным инструментом, особенно в быту, является мультиметр — комбинированный прибор, объединяющий функции амперметра, вольтметра и омметра.
Устройство и типы мультиметров
Обозначение величин измерений мультиметром
Современный мультиметр (тестер) — это сложное электронное устройство. Конструкция и набор функций могут различаться в зависимости от производителя и модели. Некоторые приборы оснащены токоизмерительными клещами, которые позволяют измерять ток без разрыва цепи — это особенно удобно для диагностики электропроводки.
Классификация и принцип действия
Мультиметр со стрелочным индикатором и цифровым экраном
Мультиметры можно классифицировать по нескольким признакам:
- По исполнению: стационарные (лабораторные, высокой точности) и портативные (карманные, на батарейках).
- По способу отображения информации: аналоговые (со стрелочной индикацией) и цифровые (с ЖК- или светодиодным дисплеем). Встречаются и гибридные модели.
Аналоговый мультиметр
Аналоговые тестеры основаны на магнитоэлектрической системе. Измеряемый параметр преобразуется в силу тока, которая отклоняет стрелку по градуированной шкале. Для работы с переменным током в схему добавляют выпрямительные диоды. Их главные преимущества — наглядность отображения изменяющихся величин и невысокая стоимость.
Цфровые мультиметры сложнее по устройству. Они содержат операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), аттенюатор и другие компоненты. Все входные сигналы в них сначала преобразуются в напряжение, которое затем оцифровывается и выводится на экран. Такие приборы обеспечивают высокую точность, удобство считывания показаний и часто имеют дополнительные функции (автоматический выбор диапазона, запись данных).
Основные принципы и безопасность при измерении тока
Принципы замера силы тока
Главное правило измерения силы тока — мультиметр должен быть включён последовательно в разрыв измеряемой цепи, то есть стать её частью. Перед подключением критически важно правильно настроить прибор:
- Выбрать тип тока: постоянный (DC, обозначается прямой линией или буквами DC) или переменный (AC, обозначается волнистой линией или буквами AC).
- Установить верхний предел измерений. Если величина тока неизвестна, начинают с максимального значения, чтобы не повредить прибор.
Неправильные настройки — самая частая причина выхода мультиметров из строя. Для измерения больших токов (особенно в сетях высокого напряжения) используют дополнительные устройства: трансформаторы тока, шунты или магнитные усилители.
Техника безопасности
Предупреждение: допустимое время измерения не более 10 сек. не чаще одного раза в 15 мин
Работа с электричеством всегда связана с риском. Безопасным для человека считается ток не более 1 мА (0,001 А). Превышение этой величины может привести к электротравме. Соблюдайте следующие правила:
- Все подключения и отключения мультиметра производите только при полностью обесточенной цепи.
- Избегайте касания оголённых токоведущих частей и контактов.
- При измерении больших токов на верхних пределах многие мультиметры склонны к перегреву. Ограничивайте время непрерывного измерения (часто не более 10 секунд) и делайте перерывы для остывания прибора.
- Помните об опасности возникновения электрической дуги при размыкании цепи под нагрузкой.
Практическое измерение силы тока мультиметром
Измерение силы тока мультиметром
В быту измерение тока чаще всего требуется для определения реальной мощности прибора или проверки состояния электропроводки. Крайне важное предупреждение: никогда не пытайтесь измерить силу тока, вставляя щупы мультиметра непосредственно в розетку! В розетке присутствует только напряжение, а ток появляется лишь при подключении нагрузки. Такое действие приведёт к короткому замыканию, выходу прибора из строя и может стать причиной пожара или электротравмы.
Измерение тока в цепи электроприбора
Для измерения тока, потребляемого устройством (например, лампой или зарядным устройством), мультиметр включают в разрыв одного из проводов питания.
На схеме: 1 — источник питания (розетка или батарея), 2 — электроприбор, 3 — кабель питания, 4 — место разрыва цепи для подключения щупов, 5 — мультиметр в режиме амперметра, 6 — измерительные провода.
Пошаговая инструкция:
- Обесточьте цепь.
- Разрежьте или разомкните один проводник цепи питания прибора и зачистите изоляцию на концах.
- На мультиметре установите переключатель в режим измерения тока (A, mA), выбрав правильный тип тока (AC/DC) и максимальный предполагаемый диапазон.
- Подключите измерительные провода к соответствующим гнёздам мультиметра (часто для тока это гнездо с маркировкой "A" или "10A").
- Надёжно соедините щупы прибора с зачищенными концами провода.
- Включите питание электроприбора. Считайте показания с дисплея. Если показания слишком малы, можно уменьшить диапазон измерений для большей точности (предварительно снова отключив питание).
- Отключите питание, отсоедините щупы, восстановите целостность провода и тщательно заизолируйте место соединения.
Вставка штекеров измерительных проводов в гнезда мультиметра
При работе с цепями постоянного тока соблюдайте полярность подключения (красный щуп — к "плюсу", чёрный — к "минусу").
Альтернативные и косвенные методы измерения
Мультиметр со встроенными токоизмерительными клещами
1. Токоизмерительные клещи. Самый удобный и безопасный способ измерения переменного тока без разрыва цепи. Принцип основан на измерении магнитного поля вокруг проводника.
2. Измерение с помощью шунта. Если мультиметр не поддерживает измерение переменного тока или нужного диапазона, можно использовать калиброванный резистор (шунт) с известным малым сопротивлением (например, 1 Ом).
Шунт включается последовательно в цепь. Затем мультиметр в режиме вольтметра подключается параллельно шунту для измерения падения напряжения на нём. Силу тока вычисляют по закону Ома: I = U / R, где R — сопротивление шунта. Если R = 1 Ом, то числовое значение напряжения в вольтах будет равно значению тока в амперах.
Такой низкоомный шунт (1 Ом) можно изготовить самостоятельно, например, из отрезка нихромовой проволоки нужной длины.
Этот косвенный метод позволяет безопасно и с высокой точностью измерить ток, используя даже простой мультиметр без функции амперметра.
