Що вимірює вольтметр? Прилад для вимірювання напруги

Людина, далека від електричних ланцюгів, напруг, струмів і опорів, чи сходу зможе відповісти на це питання: що вимірює вольтметр? Оскільки відповідь очевидна, якщо просто прочитати другу половину заголовка статті, розкриємо трохи детальніше дану тему. Зокрема, розглянемо вимірювання напруги в побуті, характеристики приладів, принцип роботи.

Визначення

Вольтметр - це вимірювальний пристрій, що дозволяє отримувати значення напруги або електрорушійної сили в ланцюзі постійного або змінного струму. Діапазон приладу може сягати до 1000 В і більше. Все залежить від його призначення. Щоб краще розуміти, що це таке, розглянемо визначення електрорушійної сили. Оскільки дуже часто вона плутається з напругою в мережі, їх слід відокремити один від одного.

ЕРС і напругу: різниця

Отже, ЕРС - це фізична величина, що характеризує роботу, вироблену якимись силами неелектричного характеру по переміщенню одиничного позитивного заряду вздовж розглянутого контуру. У самому звичайному випадку вона показує здатність джерела енергії створювати ту чи іншу різниця потенціалів у двох рознесених точках ланцюга. Вимірюється, як і напруга в вольтах. Відрізняється від нього тим, що характеризує джерело живлення на холостому ходу, тобто, без підключення до мережі. Коли в контурі є струм, тобто він замкнутий, з'являється ще одне, більш звичне слуху поняття - напруга. Причому воно може братися як для самого джерела живлення на його клемах, так і в будь-якій ділянці ланцюга. Вимірювання напруги являє собою виявлення різниці потенціалів між двома рознесеними точками. Для джерела живлення воно зазвичай дещо менше електрорушійної сили, коли той включений в ланцюг споживання. По суті, і ЕРС, і напруга - це одне і те ж, з різницею лише в тому, який фізичний процес породжує появу різниці потенціалів між двома точками, в яких проводиться вимірювання.

Види вольтметрів

Тут слід виділити два основних види: переносні і стаціонарні. Портативний прилад для вимірювання напруги можна не тільки перетягувати вручну. Зазвичай він включає функціонал для перевірки струмів і опору в ланцюзі, а також температури провідників і т. д. Стаціонарні прилади часто конструктивно об'єднані з самою мережею, в якій здійснюється вимірювання, наприклад, в електророзподільних щитах, панелях і т. п. Що стосується класифікації за принципом дії, то можна виділити кілька видів електромеханічних вольтметрів і два типи електронних. Останні - це аналогові і цифрові. Електромеханічні вольтметри використовують магнітну перетворювальну систему для отримання значень напруги. Електронні прилади оцифровують одержуваний сигнал за допомогою АЦП. Показання вольтметра в залежності від принципу подання даних показуються або стрілочним покажчиком, або на спеціальному цифровому табло. Ще одна класифікація - за призначенням. Вона дозволяє розділити прилади вимірники постійного і змінного струму, а також фазочуттєві, імпульсні та універсальні. Для останніх доступна практично вся гама сигналів, напруга яких необхідно дізнатися.

Основні технічні характеристики

Залежать від призначення приладу. Приміром, вольтметр постійного струму зазвичай має декілька діапазонів вимірювання, тому їх число буде однією з найважливіших технічних характеристик. Крім того, практично всі прилади мають певний вхідний опір, залежне, до речі, від того, в яких межах знаходиться напруга досліджуваного ділянки ланцюга. Ще важливими характеристиками є, звичайно ж, похибки, а також дозвіл шкали або мінімальний крок показань, якщо мова про цифрове вольтметре. Якщо користувачеві дістався універсальний прилад для вимірювання напруги, до вищеперелічених можуть додаватися межі величин, з якими він здатний працювати, наприклад, струмів, опорів, температур, а також діапазони, похибки і частоти для змінних сигналів.

Принцип роботи

Загальна схема функціонування приладу сильно залежить від реалізації. Якщо це електромеханічний вольтметр, є магнітна система, чутлива до протікає струму. В залежності від його величини, збільшується і відхилення стрілки покажчика, механічно зв'язаної з контуром, рамкою або чимось ще, що використовується для перетворення струму в ланцюзі. Точність таких приладів не дуже велика, оскільки не дозволяє отримувати високі значення вхідних опорів, а значить, вносить серйозні викривлення у вимірювання, оскільки в ланцюг додається паразитна провідність. Поширені останнім часом в побуті цифрові вольтметри мають велику кількість електроніки під кришкою. Це пов'язано з перетворенням аналогового сигналу, одержуваного на вході приладу, у цифрову форму з використанням АЦП. Кому дійсно цікаво, можна ознайомитися з великою кількістю літератури по темі. Такий вольтметр, ціна якого коливається в межах декількох сотень рублів, звичайно, не претендує на багатий вибір можливостей і велику точність, однак цілком здатний виміряти напругу на клемах автомобільного акумулятора або в мережі 220 В.

Підключення в ланцюг

Вольтметр в ланцюзі завжди підключається паралельно навантаженні або джерела живлення, якщо потрібно виміряти його ЕРС або напруга на клемах. Саме тому існують такі жорсткі вимоги до вхідного опору приладу, оскільки подібне його під'єднання передбачає появу додаткової провідності в ланцюзі. Ні в якому разі не слід підключати вольтметр, ціна якого хоч скільки-небудь велика контур послідовно. Інакше користувач ризикує банально спалити прилад, так і не встигнувши з'ясувати те, заради чого все затівалося. Якщо навіть якщо той витримає таке варварське поводження, його показаннями не слід довіряти, оскільки струм в ланцюзі зазнає серйозні зміни при такому підключенні вольтметра, знову ж відсуваючи в невідоме можливість дізнатися дійсне напруження ділянки, в якому проводяться вимірювання.

Заходи безпеки при експлуатації

Оскільки опір самого вольтметра в більшості випадків досить велике, а схема підключення, відповідно, використовується паралельна, ризик отримати який-небудь серйозний удар струмом в низьковольтної ланцюга мінімальний. Однак якщо мова про промислових приладах, особливо в стаціонарному виконанні, це передбачає величезні значення вимірюваних величин як напружень, так і, швидше за все, струмів. Тому тут техніка безпеки повинна бути на найвищому рівні, і без достатніх знань, гумових рукавичок, килимків та інших відповідних заходів, природно, будь-яка активність протипоказана. Те, що вимірює вольтметр, швидше за все, дуже небезпечно для життя, тому рекомендуємо не випробовувати долю. У будь-якому випадку доторкатися до оголених проводів, навіть якщо ланцюг за визначенням низьковольтна, не слід.

Висновок

Відповідаючи на питання про те, що вимірює вольтметр, ми розглянули в загальних рисах його устрій, основні технічні характеристики, класифікацію. Звичайно, цей невеликий огляд не претендує на всеосяжну повноту, особливо в умовах недостатньої кількості базових знань з електротехніки у читача. Підсумовуючи, слід зазначити, що вимірює вольтметр, звичайно ж, напруга на ділянці кола, до якого він підключений паралельно. В іншому випадку його покази будуть недостовірні, не кажучи вже про небезпеку можливої втрати дорогого обладнання. Читачеві слід бути уважним при експлуатації приладу в домашніх умовах, оскільки контакт з високовольтними ділянками ланцюгів небезпечний для життя.