Ηλεκτρικοί μετρητές σε εικόνες

Οι παρακάτω εικόνες είναι παρμένες από την εκπαιδευτική ταινία φυσικής «Ηλεκτρικές συσκευές μέτρησης». Η ταινία φιλμ αποτελείται από πέντε τμήματα: συσκευές του ηλεκτροστατικού συστήματος (ηλεκτρόμετρα, βολτόμετρα), συσκευές μαγνητοηλεκτρικού συστήματος, συσκευές ηλεκτρομαγνητικού συστήματος, ωμόμετρα και συσκευές ηλεκτροδυναμικού συστήματος (βατόμετρα).
Η μέτρηση των σχετικά μικρών διαφορών δυναμικού γίνεται με ηλεκτροστατικά βολτόμετρα. Χρησιμοποιούν την αλληλεπίδραση μεταξύ φορτισμένων πλακών με μεγάλη επιφάνεια. Στα ηλεκτροστατικά βολτόμετρα, η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων (πλάκες) ή της ενεργής περιοχής των ηλεκτροδίων μπορεί να αλλάξει. Πολύ ξεκάθαρα και λεπτομερώς για τον στατικό ηλεκτρισμό στις εικόνες περιγράφεται εδώ: Στατικός ηλεκτρισμός σε σχολική ταινία






Στις συσκευές του μαγνητοηλεκτρικού συστήματος χρησιμοποιείται η αλληλεπίδραση του ρεύματος με ένα μαγνητικό πεδίο. Η ισχύς του διερχόμενου ρεύματος υπολογίζεται από την τάση του ελατηρίου που συγκρατεί το σύρμα.
Για τη βελτίωση της αλληλεπίδρασης του μαγνητικού πεδίου με το ρεύμα, χρησιμοποιείται ένα πλαίσιο πολλαπλών στροφών. Οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις δημιουργούν τη ροπή του πλαισίου. Το πλαίσιο αντέχει μικρά ρεύματα, της τάξης των δεκάδων χιλιοστών. Για τη μέτρηση μεγάλων ρευμάτων, περιλαμβάνεται μια αντίσταση διακλάδωσης παράλληλα με το πλαίσιο. Τέτοιες συσκευές ονομάζονται αμπερόμετρα. Σε αμπερόμετρα για τη μέτρηση ρευμάτων έως 30 A, εγκαθίστανται διακλαδώσεις στο περίβλημα της συσκευής. Κατά τη μέτρηση μεγάλων ρευμάτων, χρησιμοποιούνται εξωτερικές διακλαδώσεις. Μικρά ρεύματα στο πλαίσιο είναι πιθανά με χαμηλή τάση στα άκρα του. Κατά τη μέτρηση της υψηλής τάσης, μια πρόσθετη αντίσταση περιλαμβάνεται σε σειρά με το πλαίσιο. Μια τέτοια συσκευή μέτρησης ονομάζεται βολτόμετρο. Το βολτόμετρο συνδέεται παράλληλα με το τμήμα του κυκλώματος όπου μετράται η τάση.










Στα όργανα μέτρησης του ηλεκτρομαγνητικού συστήματος χρησιμοποιείται το φαινόμενο της ανάσυρσης του πυρήνα στο πηνίο ρεύματος. Η ποσότητα του ρεύματος υπολογίζεται από την τάση του ελατηρίου.Το πηνίο μπορεί να είναι επίπεδο ή στρογγυλό. Για τη μέτρηση μεγάλων ρευμάτων, τα πηνία είναι κατασκευασμένα από χοντρό σύρμα. Για τη μέτρηση της υψηλής τάσης (δεκάδες και εκατοντάδες βολτ), το πηνίο είναι κατασκευασμένο από ένα λεπτό σύρμα και μια πρόσθετη αντίσταση συνδέεται σε σειρά με αυτό.






Οι συσκευές μέτρησης που έχουν ενσωματωμένη πηγή ρεύματος και χρησιμοποιούνται για την άμεση μέτρηση των αντιστάσεων ονομάζονται ωμόμετρο. Για τη μέτρηση του ρεύματος, το κύκλωμα του ωμόμετρου έχει ένα χιλιοστόμετρο και για τη διατήρηση σταθερής τάσης στους ακροδέκτες, μια μεταβλητή αντίσταση.Η σταθερότητα της τάσης παρακολουθείται κλείνοντας τους σφιγκτήρες και ρυθμίζοντας τη βελόνα του χιλιοστόμετρου στη μέγιστη τιμή του ρεύματος χρησιμοποιώντας μια μεταβλητή αντίσταση πριν από κάθε μέτρηση. Η μέγιστη απόκλιση του βέλους αντιστοιχεί σε μηδενική αντίσταση μεταξύ των σφιγκτήρων. Όταν οι σφιγκτήρες είναι ανοιχτοί (άπειρη αντίσταση), το ρεύμα στο κύκλωμα είναι μηδέν. Επομένως, η κλίμακα αντίστασης είναι αντίθετη από την τρέχουσα κλίμακα.






Στις συσκευές του ηλεκτροδυναμικού συστήματος χρησιμοποιείται η αρχή της αλληλεπίδρασης των ρευμάτων. Οι αγωγοί με ρεύμα προς μία κατεύθυνση έλκονται. Η δύναμη έλξης τους είναι ανάλογη με το μέγεθος των ρευμάτων στα καλώδια. Στις συσκευές τα σύρματα διαμορφώνονται σε πηνία Όταν τα ρεύματα αλληλεπιδρούν, το κινούμενο πηνίο περιστρέφεται και το ελατήριο στρίβει. Η γωνία περιστροφής είναι ανάλογη με τα ρεύματα στα πηνία.
Το κινούμενο πηνίο του βατόμετρου συνδέεται παράλληλα με το φορτίο και το ακίνητο πηνίο συνδέεται σε σειρά. Επομένως, η γωνία απενεργοποίησης του βέλους θα είναι ανάλογη με το ρεύμα και την τάση στο φορτίο, δηλ. η εξουσία.





Άλλες Εκπαιδευτικές ταινίες Ηλεκτρολόγων Μηχανικών:
Το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής
Μαγνητική δράση του ρεύματος
Ηλεκτρικοί σταθμοί