В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Если гальванометр используется в качестве амперметра, то его следует включать в цепь последовательно с элементами цепи(рис. 2.17; 2.19; 2.20), а если используется в качестве вольтметра, то его следует подключать к зажимам элемента цепи(рис. 2.18; 2.21), на которых измеряется напряжение, т. е. его следует подключать параллельно элементу цепи (резистору, лампочке, электродвигателю и т. д.).

Следует твердо помнить: как бы не включался измерительный прибор (амперметр, вольтметр или любой другой) в электрическую цепь, он не должен искажать протекающие в этой цепи процессы.

Рассмотрим это на примере амперметра и вольтметра . Вы уже знаете, что амперметр включают в цепь последовательно. Если сопротивление амперметра равно R а, а сопротивление цепи равно R ц, то при включении амперметра в электрическую цепь для измерения силы тока сопротивление этой цепи станет равно

R= R ц+ R a= R ц(1 + R a/ R ц) (2.13)

Последнее выражение мы получили, разделив каждое слагаемое на R ц.

Чтобы амперметр заметно не увеличивал сопротивление цепи, его сопротивление R а, должно быть не менее чем на порядок, т. е. в 10 раз меньше сопротивления цепи R ц(смотри формулу 2.13).

В этом случае R= R ц(1 + 0,1) = 1,1∙ R ц~= R ц. Поэтому амперметры делают с очень малым сопротивлением (несколько десятых или сотых долей Ома).

• Рассмотрим пример . Необходимо измерить силу тока в электрической цепи, имеющей сопротивление 0,1 Ом. Вы включаете последовательно с элементами этой цепи амперметр, сопротивление которого равно 0,05 Ом. После включения амперметра сопротивление электрической цепи станет равным

R= R ц+ R a= 0,15 Ом. Следовательно, сила тока в цепи уменьшится (так как увеличится сопротивление цепи) и амперметр покажет именно эту силу тока. После выключения амперметра из цепи сила тока в ней снова увеличится, так как уменьшится полное сопротивление цепи.

Теперь посмотрим как вольтметр, имеющий сопротивление R вни подключенный к резистору R1 параллельно (рис. 2.18), изменит режим работы цепи. Общее сопротивление R образовавшейся цепи равно:

R= R1∙ R вн/( R1+ R вн) = R1/(1 + R1/ R вн) (2.14)

Последнее выражение в формуле (2.14) мы получили, разделив числитель и знаменатель дроби на R вн. Из формулы следует: чем больше сопротивление вольтметра R внпо сравнению с сопротивлением резистора R1, тем меньше отличается их общее сопротивление R от сопротивления резистора R1 и, следовательно, вольтметр вносит меньше искажений. Следовательно, вольтметр должен иметь большое сопротивление. Для этого последовательно с гальванометром включают дополнительный резистор R д(рис. 2.26), имеющий сопротивление несколько килоом, чтобы общее сопротивление R= R вн+ R дбыло как минимум на порядок (т. е. в 10 раз) больше сопротивления резистора R1.

В этом случае вносимым сопротивлением вольтметра можно пренебречь. Действительно, в этом случае R= R1/(1 + R1/ R вн) = R1/(1 + 0,1) = R1/1,1 ~= R1.

Рис. 2.26. Из которого видно, почему увеличивается входное сопротивление вольтметра с увеличением сопротивления добавочного резистора

• Рассмотрим пример. Предположим, что в цепи имеются два резистора сопротивлением по 10 кОм каждый и включены они последовательно (рис. 2.27, а ). На зажимы ХР1 и ХР2 подано напряжение 10 В. Вы хотите измерить напряжение на резисторе R1 вольтметром, имеющим сопротивление R вн= 10 кОм.

Рис. 2.27. Поясняющий влияние входного сопротивления вольтметра на режим работы электрической цепи (общее сопротивление участка цепи «резистор-вольтметр» всегда меньше сопротивления резистора, к которому подключен вольтметр.)

При подключении вольтметра к резистору R1 (рис. 2.27, б) их общее сопротивление R 0станет равным:

R 0= R вн∙ R1/( R вн+ R1) = 10∙10/(10 + 10) = 5 кОм,

а напряжение на резисторе R1 изменится (уменьшится). Покажем это.

Напряжение на резисторе R1 до подключения вольтметра равно: