Чем измерить ток в течение времени

Сила тока: что это и как её измерить

Представим обычный водопроводный кран. Открываем вентиль — бежит вода. Чем больше мы будем поворачивать ручку, тем сильнее станет напор и тем больше воды будет выливаться из крана за определённое время.

Похоже обстоит дело и с электрическим током. Только вместо крана — проводник, молекулы воды — заряженные частицы, напор — напряжение, а расход воды — сила тока.

Сила тока (I) — это отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

Единица измерения силы тока — Ампер (A). Она названа в честь Андре-Мари Ампера — французского физика, который совершил несколько важных открытий, связанных с электричеством.

Один Ампер — это сила тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный одному Кулону, то есть заряд чуть больше, чем шести квинтиллионов (миллиард миллиардов) электронов.

Чтобы понять, Ампер — много это или мало, обратимся к фактам.

Ток силой в 0,05 Ампер вызывает неприятные ощущения, а ток в 0,1 Ампер может убить человека за несколько секунд. В светодиодных лампочках течёт ток в 0,02 Ампер, мобильный телефон при максимальной нагрузке потребляет до 0,5 Ампер, автомобильный аккумулятор способен выдавать несколько сотен Ампер, а ток в молнии достигает 200 000 Ампер.

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра.

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети.

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан.

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё.

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники.

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер.

Как измерить силу постоянного тока

Существует специальный прибор для измерения силы тока — амперметр. Он подключается последовательно к проводнику, в котором нужно измерить силу тока. Для этого один из концов нужного проводника отсоединяют от электрической цепи и в получившийся разрыв включают амперметр с помощью двух клемм — со знаками «+» и «−». Клемму со знаком «+» подключают к точке разрыва, которая сохранила связь с положительным полюсом источника тока.

Поскольку сила тока на всех последовательных участках цепи одинакова (он нигде не «застаивается»), амперметр можно включать как до потребителя тока, так и после.

На схемах амперметр изображается буквой «А» в круге.

Существует много разных видов амперметров, различающихся по принципу действия. Проще всего устроен тепловой амперметр. Между двумя зажимами натянута проволока, соединённая нитью с пружиной. Нить охватывает петлёй неподвижную ось со стрелкой. Когда к зажимам подаётся ток, он проходит через проволоку и нагревает её. Нагретая проволока становится немного длиннее, из-за этого нить сильнее оттягивается пружиной. При движении нить поворачивает ось, и стрелка на ней показывает, чему равна сила тока.

Современные электрики пользуются мультиметрами — приборами, которые позволяют измерить и силу тока, и напряжение, и сопротивление.

Скоро перезвоним!

Или напишем на почту, если не получится дозвониться

Как измерить напряжение мультиметром?

Те, кто никогда не интересовался, зачем нужно знать значение напряжения в сети — счастливчики. Сеть у них хорошая, а напряжение — стабильное. Но в большинстве случаев домашняя сеть дает скачки напряжения, или сильно пониженный вольтаж, что чревато поломкой электроприборов. Это уже причина измерить вольтаж и принять меры к его стабилизации. Кроме того, часто возникает потребность проверить батарейки — насколько они еще способны давать ток, убедиться, обесточена ли сеть, когда нужно что-то подключить или поменять розетку. В общем, причин для измерения напряжения в сети много, и сделать это легче всего при помощи мультиметра.

Мультиметр — удобный прибор, современный и функциональный. Он актуален для вычисления нескольких параметров электроцепи — напряжения, силы тока, частоты. О том, как мультиметром проверить напряжение в розетке или в АКБ, я расскажу в данной статье. Вы узнаете, как измерять вольтаж, переменный (в сети) или постоянный — в батареях.

Виды напряжения и их особенности

Напряжение в качестве параметра сети или электроприбора представляет собой давление, возникающее при наличии источника электроэнергии. Оно способствует тому, что электроны начинают двигаться с определенной силой и скоростью в цепи. Благодаря этому движению, все подключенные пользователи тока получают питание, то есть — электричество. При этом, нужно помнить, что ток есть двух видов:

1. Переменного. Это ток в домашней электросети — в распределительной коробке, розетке, выключателе. От него работают все электроприборы в доме: бытовая техника, компьютеры, освещение и обогрев. В домашнюю сеть этот ток поступает от подстанции, в виде заряженных частиц и идет по проводам. Это движение заряженных электронов и есть напряжение сети. Частота в идеале равняется 50 Гц, что означает перемену направленного движения электронов и смену заряда на «плюс» и «минус» полсотни раз в секунду. Поэтому ток и называется переменным. Само напряжение имеет стандартный для однофазных сетей показатель — 220 Вольт.
2. Постоянного. Это ток, который выдают аккумуляторы, начиная от небольшой батарейки и заканчивая автомобильной батареей. При зарядке аккумуляторов от сети переменный ток из розетки становится и накапливается в виде заряда в батареи.

Поскольку тока существует два вида, то и напряжение также есть переменное и постоянное. Меряют эти два типа вольтажа по-разному. Чтобы измерить мультиметром напряжение в сети, нужно использовать режим для переменного тока, а чтобы проверить вольтаж в АКБ — устанавливают режим для измерения тока постоянного.

Как мерять вольтаж, используя мультиметр

Перед тем, как измерить напряжение мультиметром, делаем три простых шага:

1. Выбираем необходимый режим.
2. Устанавливаем пределы.
3. Подсоединяем щупы.

Режим устанавливается несложно. Для этого нужно использовать переключатель режимов на мультиметре. Обозначений режимов два:

• Режим ACV — включают для вычисления переменного вольтажа (сеть, розетка);
• Режим DCV — активируем перед тем, как измерить постоянное напряжение мультиметром.

На некоторых моделях тестеров можно встретить только латинскую букву V — это вольтаж. Переменный имеет знак ~ , а постоянный — такая же черточка, а снизу ее еще три черточки короче.

Если у вас в руках самый современный и качественный мультиметр, как измерить напряжение — не проблема. Не нужно даже режимы переключать — прибор сам определит их автоматически.

Выбор предела — это установка подходящего диапазона. Поскольку напряжение измеряется в вольтах, то максимальный показатель диапазона обозначен на тестере тоже в вольтах. Как правило, максимум по переменному вольтажу — 750 Вольт, а по постоянному — 1000 Вольт. Максимальный предел всегда нужно ставить с большим запасом, чтоб тестер не вышел из строя. То есть, если меряем розетку (а здесь может быть 220 Вольт для однофазных сетей или же 380 Вольт для трехфазных), то ставим максимум — около 500 Вольт. Если же меряем, к примеру, автомобильный аккумулятор, то максимуму достаточно поставить на 200 Вольт. Если предел недостаточный, то результата замера на дисплее не будет, только высветится «единичка».

Измерение тока утечки и сопротивления изоляции

Чтобы измерить ток утечки или сопротивление изоляции, необходимо подать на устройство фиксированное напряжение и измерить результирующий ток. В зависимости от тестируемого устройства измеряемый ток обычно очень маленький и составляет обычно менее 10 нА.

В данной измерительной задаче представлены способы тестирования при помощи источника-измерителя Keithley SourceMeter® для:

• измерения тока утечки на конденсаторе;
• измерения сопротивления изоляции между двумя проводниками коаксиального кабеля.

Единственное различие между этими двумя примерами применения заключается в том, что при измерении тока утечки результаты представлены в единицах измерения Ампер, а при измерении сопротивления изоляции — в Омах.

При измерении тока утечки напряжение подается в течение определенного периода времени, поскольку устройству требуется время, чтобы зарядиться. В некоторых случаях результирующий ток измеряется все время, пока устройство находится под электрическим смещением. В других случаях производится только одно считывание показаний в конце периода тренировки.

Выполнить оба типа измерения при помощи Keithley SourceMeter® можно как с передней панели прибора, так и при помощи удаленного управления с командами SCPI или командами процессора тестовых сценариев (TSP®).

Необходимое оборудование

• Один источник-измеритель Keithley SourceMeter® модели 2450, 2460, 2461;
• Два триаксиальных кабеля 237-ALG-2;
• Один конденсатор для измерения тока утечки;
• Один коаксиальный кабель или другое устройство для измерения сопротивления изоляции;
• Один кабель Ethernet, GPIB или USB для использования удаленных команд TSP и SCPI.

В качестве примера рассмотрим измерение тока утечки и сопротивления изоляции на примере модели Keithley SourceMeter® 2450.

В зависимости от тестируемого устройства измеряемый ток, как правило, очень маленький и его значение составляет меньше 10 нА. Измерение тока утечки и сопротивления изоляции требует измерения очень маленьких величин. Для получения более точных показаний, подключите тестируемое устройство к задней панели источника-измерителя Keithley SourceMeter® 2450 при помощи триаксиальных кабелей с низким уровнем шума к клеммам FORCE HI и FORCE LO.

Схема подключения к источнику-измерителю и схематическое представление отображены на рисунке 1 (измерение тока утечки) и рисунке 2 (измерение сопротивления изоляции).

Рис. 1. Схема подключения и схематическое представление процесса при измерении тока утечки конденсатора

Рис. 2. Схема подключения и схематическое представление процесса при измерении сопротивления изоляции между двумя проводниками коаксиального кабеля

На рисунках 1 и 2 показаны соединения через клеммы на задней панели с тестируемым устройством. Если при измерении утечки конденсатора будет высокий уровень шума, то может потребоваться использовать режим высокой емкости или добавить последовательно с конденсатором диод с прямым смещением и малым током утечки.

Измерение тока утечки

В данной измерительной задаче показано, как использовать модель Keithley SourceMeter® 2450 для измерения тока утечки конденсатора емкостью 1 нФ.

Источник Keithley SourceMeter® 2450 настраивается на выдачу 20 В, а измеритель прибора выполняет измерение результирующего тока утечки, как функции от времени. Прибор производит измерения тока за определенный период времени.

• Перезагрузить прибор.
• Настроить прибор на считывание через клеммы на задней панели.
• Выбрать функцию источника напряжения и функцию измерения тока.
• Установить значение на выходе источника напряжения.
• Включить автоматическую настройку.
• Установить задержку измерения.
• Использовать шаблон «Длительный цикл» для сигнала запуска для проведения измерений в течение заданного периода времени.
• Включить выход источника прибора.
• Считывать показания в течение определенного периода времени.
• Выключить выход источника.

При использовании модели 2450 для измерения малых значений тока убедитесь, что тестируемое устройство электростатически экранировано. Если номинальное значение емкости конденсатора превышает 20 нФ, необходимо включить режим высокой емкости для достижения наилучших результатов.

Результат измерения можно посмотреть также в графическом виде на дисплее прибора.

Рис. 3. Результат измерения тока утечки в графическом виде

Измерение сопротивления изоляции

В данной измерительной задаче показано, как использовать модель Keithley SourceMeter® 2450 для измерения сопротивления изоляции между дорожками печатной платы или между проводниками или жилами в кабелях и разъемах.

Источник Keithley SourceMeter® 2450 настраивается на выдачу 20 В, а измеритель прибора – на снятие 10 показаний сопротивления с интервалом времени 100 мс. По окончании снятия измерений вывод сигнала прекращается.

• Перезагрузить прибор.
• Настроить прибор на считывание через клеммы на задней панели.
• Выбрать функцию источника напряжения и функцию измерения сопротивления.
• Установить значение на выходе источника напряжения.
• Включить автоматический выбор диапазона.
• Использовать шаблон «Простой цикл» для установки количества считываний.
• Установить количество считываемых показаний 10.
• Установить задержку.
• Включить выход источника прибора. По окончании снятия 10 измерений выход источника автоматически отключится.

Как и в случае измерения тока утечки, результат измерения можно посмотреть на дисплее прибора и в графическом виде.

Провести необходимое тестирование можно и с использованием интерфейсов дистанционного управления при помощи подачи команд SCPI или кодов процессора тестовых сценариев TSP.

Как измерить силу тока мультиметром?

Стабильная электрическая сеть в доме — явление редкое. Зачастую, параметры сети «скачут» и меняются. К примеру, вольтаж, как правило сильно понижается во время пиковых нагрузок (в вечернее время, особенно, зимой) или же сеть может быть посажена, что дает нестабильные ее показатели. Поэтому иметь дома прибор, который может измерить показатели электросети — решение верное и весьма практичное.

Таким универсальным прибором является мультиметр. Это одно из самых полезных устройств, которое часто используется в быту и в профессиональной сфере. Данным прибором можно измерять различные сетевые параметры: силу тока, вольтаж, емкость аккумуляторов или простых батареек. О том, как мерять показатели силы тока, и как пригодятся такие измерения, я расскажу в данной статье.

Показатель силы тока — для чего нужно его знать

Существует два вида типа мультиметров: аналогового типа и цифровой. Первый вид устройства представлен в виде стрелочного прибора для измерения сетевых параметров. Это недорогое приспособление, однако, в последнее время такие мультиметры все реже встречаются на рынке, уступая более современным аналогам. Цифровой мультиметр — современный прибор, который отличается высокой точностью, быстротой действия, простотой использования.

Прежде, чем ответить на вопрос, как измерить силу тока мультимером, для начала нужно разобраться, что это такое и для чего нужны эти измерения. Сила тока — это фактическое количество электричества, движущееся внутри проводника. Проходя его поперечное сечение, мультимер измеряет количество этого самого движущегося электричества.

Ток может быть постоянным и переменным.

1. Постоянным называется ток, который при движении не меняется, то есть его направление и величина остаются прежними. Он представляет собой стабильное движение электронов. Вычисляется по формуле: I=Δq (величина заряда) разделить на пройденное время Δt.
2. У переменного тока показатели меняются. Ток считают переменным даже, если измена касается всего одного параметра. То есть, в разное время, показатели этого тока разные. Для его определения используется производная тока.

Сила тока проверяется, чтобы:

• узнать, сколько мощности потребляет тот или иной подсоединенный электроприбор;
• проверить электрическое устройство на предмет поломки (эти измерения проводятся, например, в случае, если мощность пользователя тока не соответствует показателям, указанных в техпаспорте);
• узнать емкость аккумуляторов или простых пальчиковых батареек;
• обнаружить утечку тока в электросети.

Измерить потребление тока мультимером не составит никакого труда даже для непрофессиональных электриков, тем не менее, существует ряд нюансов и правил безопасности и эксплуатации устройства, которых нужно придерживаться.

Замер тока мультимером: основные правила безопасности

Прежде, чем приступать к измерению силы тока, нужно:

1. Обесточить электросеть.
2. Хорошо изолировать электрические кабели, чтобы во время измерений мастера не ударило током.
3. Приготовить необходимую защитную одежду (работать нужно в специальных перчатках, которые не пропускают ток, резиновые изделия вполне подойдут).
4. Не приступать к работе с электричеством при повышенной влажности воздуха, чтобы избежать поражения током.
5. Проводить измерения нужно быстро, в течение 1-2 секунд. Если дольше держать щупы для измерения емкости батареек или аккумуляторов, они могут быстро разрядиться.

Любой мультимер, как аналоговый, так и цифровой, имеет на дисплее обозначения. Переменный ток обозначается A, ACA, I, постоянный ток обозначается немного иными символами — A, DCA, I. Эти обозначения на разных моделях могут отличаться друг от друга, смотреть их расшифровку нужно в техническом паспорте или инструкции к применению.