Вольтметр предназначен для определения напряжения в участке цепи. Разберёмся, как им пользоваться корректно, на что обращать внимание при выборе прибора, какие ещё устройства применяют для измерения напряжения в сети, и какие моменты стоит учесть.
Напряжение
Напряжение — физическая величина, отражающая работу, затраченную на перемещение пробного электрического заряда между двумя точками цепи. Иными словами, это энергия, расходуемая при переносе положительного заряда из области меньшего потенциала в область большего.
Различают два типа: постоянное и переменное. Постоянное напряжение характерно для цепей электростатики или постоянного тока, а переменное — для схем с переменным и синусоидальным током. Единица измерения — вольт, обозначение: U.
Это величину можно определить по следующим формулам: Где U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление, P — мощность.
Но значение U можно узнать, не пользуясь этими формулами, если провести специальные измерения. Для этого достаточно уметь обращаться с вольтметром.
Он является простейшим прибором для измерения напряжения. На уроках физики школьникам часто объясняют особенности данного устройства, учат проверять напряжение в электрической цепи. С его помощью можно определить не только напряжение, но и сопротивление, если знать соответствующие формулы. Вольтметр удобен в эксплуатации и относительно прост в устройстве, поэтому он остаётся лучшим способом измерения U в бытовых условиях.
Классификация вольтметров
Они бывают электромеханическими (самые чувствительные и точные), электронными, основанными на преобразовании переменного напряжения в постоянное, и цифровыми.
По назначению вольтметры могут быть импульсными, постоянного или переменного тока. А по принципу применения — щитовыми и переносными. Перед использованием стоит выяснить, к какому типу относится прибор, чтобы корректно выполнять измерения.
Немного истории
Первый вольтметр в мировой практике был создан русским физиком Г. В. Рихманом в 1754 году и назывался «указателем электрической силы». Современные электростатические вольтметры основаны на принципах этого прибора.
Строение вольтметра
Перед началом измерения напряжения полезно разобраться, как устроен вольтметр.
Основные элементы — корпус, клемма, стрелка и шкала. На клеммах обычно нанесены знаки «плюс» или «минус», или они помечены цветом (плюс — красный, минус — синий или черный). Часто на приборе видна буква «V». Для цепей с переменным током циферблат изображает волнистую линию, а для цепей с постоянным током — прямую. Иногда встречаются обозначения AC (для переменного тока) и DC (для постоянного тока). В приборах для переменного тока полярности не используется.
Классический вольтметр, который сейчас можно считать устаревшей моделью, состоит из тонкой подковообразной проволочной катушки с железной стрелкой между концами магнита. Стрелка перемещается по оси. Ток проходит через катушку, и намагниченная стрелка смещается за счёт действия силы тока. Чем ток сильнее, тем сильнее отклонение стрелки. Устройство прибора несложное, а весь принцип основан на простых законах физики.
Как пользоваться вольтметром
Вольтметр всегда подключается параллельно участку цепи, поскольку такое подключение снижает протекание тока. Прибор может выполнять измерения напряжения лишь на конкретном участке цепи. При работе с ним обязательно соблюдать полярность. Провода фиксируют на винтах с гайками. У приборов, рассчитанных на постоянное напряжение, контакты помечены знаками «плюс» и «минус». Что касается стрелочных вариантов, то в электронных моделях всё проще: проводов нет. Подробно о принципе работы вольтметра можно узнать из видео.
Как работать вольтметром
Перед измерениями обязательно нужно проверить пригодность прибора к задаче. В первую очередь определить максимально допустимую величину измерений на шкале вольтметра — это можно сделать, найдя наибольшее числовое значение, которое указано на шкале. Затем нужно уточнить единицы измерения, которые поддерживает прибор. Это могут быть вольты, микровольты или милливольты. Пренебрежение этим пунктом может привести к тому, что прибор выйдет из строя или загорится, если напряжение сети заметно превышает допустимое.
Если напряжение в цепи уже известно и превышает 60 В, применяют диэлектрические перчатки и щупы с надёжной изоляцией. Безопасное напряжение для человека — примерно 42 В при нормальных условиях и около 11 В в неблагоприятных условиях (повышенная влажность, высокая температура, близость железных предметов и т. д.).
Вольтметр и автомобиль
В автомобиле этот прибор применяется по двум основным причинам: следить за зарядкой аккумулятора и контролировать просадки напряжения в бортовой сети. Для полного контроля можно поставить два вольтметра: один — для подключения к аккумуляторной батарее, второй — к клеммам усилителей.
С его помощью можно измерять ток в автомобильной сети. Корпус автомобиля заземлён на минус, значит минусовая клемма соединяется с кузовом. Плюсовую клемму подсоединяют к положительному источнику. Обычно напряжение в машине держится на уровне около 14 В. Для подключения лучше использовать толстые провода — они снижают погрешность измерений. Нормы напряжения обычно такие:
- При заглушенном двигателе 12,2–12,6 В
- При работающем двигателе 13,6–14,4 В
Мультиметр
Мультиметр способен измерять и напряжение. Прежде чем пользоваться устройством, обязательно ознакомьтесь с инструкцией.
Обычно мультиметры работают с тремя базовыми величинами: током, сопротивлением и напряжением. Они бывают аналоговыми и цифровыми.
Некоторые модели умеют и другое:
- Переменный ток
- Емкость
- Температура
- Частота напряжения
- Индуктивность
- Высокий ток
Таким образом, функционал мультиметра зависит от конкретной модели и типа. Любой мультиметр способен измерять напряжение, ток (постоянный) и сопротивление.
Классический вольтметр удобен в эксплуатации и несложен в конструкции. Он подключается параллельно к участку цепи. Лучше сначала собрать цепь, затем подключать к ней вольтметр. При работе с этим прибором крайне важно соблюдать полярность. С его помощью можно измерять напряжение в автомобиле. Не забывайте, что напряжение любого уровня может быть опасно для здоровья и жизни человека.
По этой причине при работе с электроприборами следует придерживаться техники безопасности: пользоваться специальными перчатками, работать в нормальных условиях и т. д. Перед использованием обязательно проверяйте прибор.
