Измерение тока амперметром: практическое руководство

Детали и материалы

• 6-вольтовая батарея
• 6-вольтовая лампа накаливания

Базовые компоненты сборки цепи — бредборд, клеммная полоса, перемыточные провода — предполагаются доступными. Только вышеперечисленные предметы уникальны для этого эксперимента.

Дополнительное чтение

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 1: «Basic Concepts of Electricity»

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 8: «DC Metering Circuits»

Обучающие цели амперметра

• Измерять ток мультиметром
• Проверять внутренний предохранитель мультиметра
• Выбирать правильный диапазон мультиметра

Схематическая диаграмма амперметра

Иллюстрация амперметра

Инструкции эксперимента

Ток — скорость потока электронов в цепи, измеряемая в амперах (А). Наиболее надежный метод — вставить амперметр последовательно, так что весь ток должен пройти через мультиметр.

Цифровые мультиметры часто имеют дедированный джек для красного тест-лида при измерении тока, в то время как аналоговые делят джеки для напряжения, сопротивления и тока. Обратитесь к мануалу вашего мультиметра для корректной процедуры.

Идеальный амперметр представляет пренебрежимое сопротивление; он не должен падать напряжение при последовательном включении. Если помещен параллельно через источник напряжения, он ведет себя как короткое замыкание и может сжечь свой внутренний предохранитель.

Предохранительная защита

Амперметры содержат маленький предохранитель для защиты от избыточного тока. Внезапный скачок — такое как подключение мультиметра через высоковольтный источник — сжигает предохранитель, делая мультиметр неработоспособным до замены предохранителя.

Для теста предохранителя переключите мультиметр в режим сопротивления и коснитесь двух зондов вместе. На мультиметрах с одним набором джеков держите штекеры на месте и замкните лиды. На мультиметрах с разделенными джеками вставьте лиды как показано:

Соберите простую однобатарейную, одноламповую цепь с перемыточными проводами. Проверьте, что лампа загорается перед вставкой амперметра последовательно. Разомкните цепь в любой точке, соедините зонды мультиметра с обрывом и выберите самый высокий токовый диапазон первым. Затем крутите вниз, пока дисплей показывает самое сильное чтение без перерейнжа. Если чтение отрицательное или стрелка движется влево, переверните соединения зондов.

Для 6-вольтовой батареи, питания маленькой лампы, ожидайте ток в диапазоне миллиампер (например, 24.70 мА). Цифровые мультиметры часто отображают маленькое «m» справа для обозначения миллиампер.

Попробуйте вставить мультиметр в разные точки цепи и наблюдайте, как меняется измеренный ток. Результаты должны быть консистентны с законом Ома: более высокие сопротивления дают более низкий ток.

Пересоберите цепь на бредборде как проиллюстрировано:

Подключение амперметра к бредборд-цепи

Студенты часто задаются вопросом, как разместить амперметр на бредборде без создания короткого замыкания. Следуйте этому прямому методу:

• Идентифицируйте провод или терминал, чей ток вы хотите измерить.
• Выньте этот провод из его бредборд-отверстия, остави его висеть.
• Вставьте запасной провод в то же отверстие, оставив его другой конец висеть.
• Соедините амперметр между двумя висячими концами.

Повторите это для разных проводов, чтобы подтвердить, что измерения тока совпадают с измерениями в свободной цепи.

Результаты эксперимента

Использование клеммной полосы дает похожие чтения:

Пример показывает 24.70 мА — реалистичное значение для маленькой лампы накаливания. Если ваш измеренный ток отличается, это приемлемо, пока лампа остается зажженной при подключенном мультиметре.

Проблемы, за которыми следить:

• Если лампа не загорается и мультиметр показывает большое значение, может существовать короткое замыкание через мультиметр.
• Если лампа остается темной и мультиметр показывает ноль, внутренний предохранитель, вероятно, сгорел.

Используйте процедуру проверки предохранителя, описанную ранее, для восстановления функциональности.

Связанные рабочие листы

• Basic Ammeter Use
• Ammeter Design