Вольтметр представляет собой электронный прибор , используемый для измерения разности потенциалов или напряжения между двумя точками в электрической или электронной схеме. Единица измерения разности потенциалов измеряется в вольтах (В).
Базовый аналоговый вольтметр состоит из последовательно включенного чувствительного гальванометра (измерителя тока) с высоким сопротивлением.
Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть высоким; в противном случае он потребляет значительный ток и прерывает работу цепи во время тестирования.
Аналоговые вольтметры отображают свои показания аналогично (стрелка, указывающая долю напряжения в цепи), а цифровые вольтметры отображают свои показания напряжения непосредственно в числовой форме.
Практические лабораторные вольтметры имеют максимальные диапазоны от 1000 до 3000 В. В свою очередь, в большинстве коммерческих вольтметров они имеют разные шкалы, которые увеличиваются на 10; например: 0-1 В, 0-10 В, 0-100 В и 0-1000 В.
Вольтметрам, измеряющим высокие разности потенциалов, требуется много проводов и изоляторов.
В области вычислений подходят стандартные лабораторные вольтметры, поскольку встречающиеся напряжения умеренные, обычно от 1 В до 15 В.
Аналоговые вольтметры обычно используются для измерения напряжения от долей вольта до пары тысяч вольт.
Напротив, цифровые вольтметры имеют более высокую точность и используются для измерения очень малых напряжений в лабораториях и электронных устройствах.
История
Фундаментальные принципы, лежащие в основе вольтметров, были установлены датским физиком Гансом Кристианом Эрстедом в 1820 году, когда он обнаружил, что электрический ток в проводе создает вокруг него магнитное поле.
Первый амперметр, который представляет собой чувствительный и неустойчивый вольтметр, был использован физиком Андре Ампером в 1820 году для измерения тока.
Но практически все типы вольтметров основаны на моделях, в которых индикаторы встроены в подвижные катушки.
Он был разработан французским физиком Жаком-Арсеном д'Арсонвалем в 1882 году. С тех пор его способность к движению увеличилась, и некоторые современные модели могут измерять напряжение до 20 000 вольт.
Функционирование
Вольтметр - это гальванометр, который был модифицирован для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи или серии.
Гальванометр - это инструмент, созданный Жаком-Арсеном д'Арсонвалем, который состоит из помещения спиральных проводов в постоянное магнитное поле, которые затем прикрепляются к пружине и калиброванному циферблату.
Гальванометр
Гальванометр также можно модифицировать в амперметр, который используется для измерения больших токов.
Но когда этот прибор используется для измерения напряжения, гальванометр, превращенный в вольтметр, подключается параллельно области, которую он измеряет.
Поскольку вольтметр должен быть подключен к параллельной цепи, он должен быть сконструирован таким образом, чтобы иметь высокое сопротивление.
В цепи ток всегда будет идти по пути наименьшего сопротивления. При измерении разности потенциалов в любой части цепи важно как можно меньше изменять эту часть при проведении измерений.
Принцип вольтметра
Общий принцип вольтметра заключается в том, что он должен быть подключен параллельно объекту, на котором должно измеряться напряжение.
Параллельное соединение используется потому, что вольтметр рассчитан на высокое значение сопротивления.
Таким образом, если это высокое сопротивление подключено последовательно, ток будет почти нулевым; это означает, что цепь разомкнута.
Также известно, что в параллельной цепи напряжение одинаково, поэтому напряжение между вольтметром и нагрузкой почти одинаковое.
Теоретически для идеального вольтметра сопротивление должно быть бесконечным, чтобы потребляемый ток был равен нулю; таким образом нет потери мощности в инструменте.
Но это практически невозможно, потому что у вас не может быть материала с бесконечным сопротивлением.
Практическое использование
Вольтметры позволяют безопасно измерять напряжение или разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи и в то же время не изменять напряжение этой цепи.
Возможность измерения напряжения имеет решающее значение при разработке и использовании передовых технологий, но имеет и другие приложения.
Например, вы хотите включить вентилятор, но когда вы подключаете и включаете его, ничего не происходит. Хотя вентилятор может быть поврежден, розетка может не получать питание.
Вольтметр можно использовать для измерения напряжения на вилке; Если оно не около 120 В, значит, вилка неисправна.
Другое использование - определить, заряжена или разряжена батарея. Когда автомобиль не заводится, вы можете измерить напряжение аккумулятора с помощью вольтметра, чтобы увидеть, есть ли проблема.
Напряжение используется во многих приложениях в повседневной жизни. Линии электропередачи передают энергию на различных уровнях высокого напряжения, от сотен до тысяч вольт, которые превышают 120 В обычных настенных розеток.
Электронные устройства (например, компьютеры) требуют точного контроля напряжения, но работают только при нескольких вольтах и могут быть чувствительны даже к небольшому изменению напряжения.
Для этих различных применений существуют разные типы вольтметров.
Типы
По принципу построения бывают вольтметры разных типов. В основном их можно разделить на:
- Железный вольтметр (МИ).
- Вольтметр электродинамометрического типа.
- Индукционный вольтметр.
- Электростатический вольтметр.
- Цифровой вольтметр (DVM).
- Вольтметр с постоянным магнитом (PMMC).
- Выпрямительный вольтметр.
Вольтметры, предназначенные для измерения высоких и опасных напряжений (например, линий передачи), имеют дополнительную изоляцию между контрольными точками и пользователем, чтобы предотвратить поражение пользователя электрическим током.
Другие вольтметры предназначены для измерения низких уровней напряжения на небольших объектах, таких как компьютерные микросхемы, с огромной точностью.
Вольтметры, используемые в этих случаях, могут быть очень маленькими и предназначены для устранения или минимизации шума от разностей потенциалов, которые существуют естественным образом в окружающей среде или исходят от расположенных поблизости электронных устройств.
Самый распространенный вольтметр - это портативный прибор с дисплеем и двумя электронными выводами. Эти провода подключаются к двум точкам в цепи, и уровень напряжения отображается на экране.
Ссылки
- Что такое вольтметр? Получено с study.com
- Определение: вольтметр. Восстановлено с whatis.techtarget.com
- Принцип работы вольтметра и виды вольтметра. Восстановлено с electric4u.com
- Вольтметр. Восстановлено с schools.wikia.com
- Вольтметр. Восстановлено с потолка