Uklopni krug ampermetra i voltmetra
U ampermetrima, struja koja teče kroz uređaj stvara zakretni moment koji uzrokuje otklon pokretnog dijela pod kutom koji ovisi o toj struji. Ovaj kut otklona služi za određivanje trenutne vrijednosti ampermetra.
Za mjerenje struje u nekoj vrsti prijamnika energije ampermetrom potrebno je ampermetar spojiti u seriju s prijamnikom tako da struja prijemnika i ampermetra bude ista. Otpor ampermetra trebao bi biti mali u usporedbi s otporom prijemnika energije s kojim je spojen u seriju, tako da njegovo uključivanje praktički nema utjecaja na veličinu struje prijemnika (na način rada krug). Dakle, otpor ampermetra mora biti mali, a što je niži, to je njegova nazivna struja veća. Na primjer, pri nazivnoj struji od 5 A, otpor ampermetra je ra = (0,008 - 0,4) ohma. Uz mali otpor ampermetra, gubici snage u njemu su također mali.
Riža. 1. Shema spajanja ampermetra i voltmetra
Pri nazivnoj struji ampermetra od 5 A gubi se snaga Pa = Aza2r = (0,2 — 10) VA... Napon doveden na stezaljke voltmetra uzrokuje struju u njegovu krugu. Kod istosmjerne struje ovisi samo o naponu, t.j. Iv = F (Uv). Ova struja prolazeći kroz voltmetar, kao iu ampermetru, uzrokuje otklon njegovog pomičnog dijela za kut koji ovisi o jakosti struje. Na taj način će svaka vrijednost napona na stezaljkama voltmetra biti dobro definirana vrijednost struje i kuta zakreta pomičnog dijela.
Za određivanje napona na stezaljkama prijamnika energije ili generatora prema očitanjima voltmetra, potrebno je spojiti njegove stezaljke sa stezaljkama voltmetra tako da napon prijamnika (generatora) bude jednak naponu voltmetar (slika 1) .
Otpor voltmetra trebao bi biti velik u usporedbi s otporom prijemnika energije (ili generatora), tako da njegovo uključivanje ne utječe na izmjereni napon (na način rada kruga).
Primjer. Na stezaljke strujnog kruga s dva serijski spojena prijemnika (slika 2) s otporom r1=2000 ohma i r2=1000 ohma doveden je napon U= 120 V.
Riža. 2. Shema za uključivanje voltmetra
Pri tome je na prvom prijemniku napon U1 = 80 V, a na drugom U2 = 40 V.
Ako spojite voltmetar s otporom paralelno s prvim prijemnikom rv =2000 ohma za mjerenje napona na njegovim stezaljkama, tada će napon i prvog i drugog prijemnika imati vrijednost U'1=U'2= 60 V.
Dakle, uključivanje voltmetra uzrokovalo je promjenu napona prvog prijemnika s U1 =80 V na U'1= 60 V, pogreška u mjerenju napona zbog uključivanja voltmetra jednaka je ((60V — 80V) / 80V) x 100% = - 25%
Dakle, otpor voltmetra mora biti veći, a što je veći, to je veći njegov nazivni napon. Pri nazivnom naponu od 100 V otpor voltmetra rv = (2000 — 50 000) oma. Zbog velikog otpora voltmetra, gubici snage u njemu su mali.
Kod voltmetra nazivnog napona od 100 V rasipanje snage Rv = (Uv2/ rv) Što.
Iz navedenog proizlazi da ampermetar i voltmetar mogu imati mjerne mehanizme na istom uređaju, koji se razlikuju samo u parametrima. Ali ampermetar i voltmetar uključeni su u mjerni krug na različite načine i imaju različite unutarnje (mjerne) krugove.