|
При измерении напряжения вольтметр (милливольтметр) включают параллельно участку цепи, на котором надо измерить напряжение (параллельно резистору, источнику питания и т. д.). При этом часть тока цепи ответвляется в измерительный прибор PU, вызывая отклонение его стрелки. Таким образом, вольтметр по существу представляет собой амперметр (миллиамперметр), шкала которого проградуирована в единицах напряжения (вольтах, милливольтах). Например, микроамперметр М24 с током полного отклонения Iп=100 мкА и внутренним сопротивлением Ri = 670 Ом можно использовать как милливольтметр с пределом измерения напряжения, равным 67 мВ, так как при полном отклонении стрелки падение напряжения на зажимах микроамперметра (т. е. на внутреннем сопротивлении) составит 0,067 В, или 67 мВ:
Ui=IпRi=100-10-6*670=0,067.
Чем больше внутреннее сопротивление микроамперметра, тем большее напряжение может быть измерено с его помощью. Так как внутреннее сопротивление определяется конструкцией прибора, и изменить его нельзя, для измерения большого напряжения последовательно с микроамперметром включают добавочный резистор Rд.
В этом случае при токе полного отклонения стрелки падение напряжения на резисторе R составит U2=Iп(Ri+Rд) и будет больше падения напряжения на внутреннем сопротивлении микроамперметра U1=IпRi.
Разделив U2 на U1, получим формулу для расчета сопротивления добавочного резистора:
n=U2/U1=Iп(Ri+Rд)/IпRi=(Ri+Rд)/Ri, откуда
Rд=(n—1)Ri, где n — число, указывающее, во сколько раз следует увеличить предел измерения напряжения.
Например, если при измерении напряжения упомянутым выше микроамперметром М24 стрелка должна полностью отклоняться при напряжении в 1 В, то n = 1В:67 мВ=1:0,067≈15,
а сопротивление добавочного резистора Rд должно составлять 9380 Ом, или 9,38 кОм:
Rд=(15—1)Ri=14*670=9380.
Если использовать не один, а несколько добавочных резисторов, можно изготовить многопредельный вольтметр. Переключение на больший предел измерения напряжения (например, с 1 В на 10 В) осуществляется подключением последовательно с микроамперметром добавочного резистора Rд3, имеющего большее сопротивление, чем Rд4.
Добавочные резисторы многопредельного вольтметра могут быть включены так, как показано на рисунке.
Роль добавочных резисторов в этой схеме выполняют для пределов измерения: 1 В — R4; 10 В — последовательно соединенные R3 и R4; 100 В — R2, R3 и R4; 500 В — вся цепочка из последовательно соединенных резисторов Rl, R2, R3 и R4.
Рассмотренные варианты многопредельных вольтметров позволяют измерять лишь напряжения в цепях постоянного тока. При этом нужно соблюдать полярность подключения вольтметра к участку электрической цепи, в противном случае произойдет «зашкаливание» стрелки прибора влево.
|
