Zagadnienia teoretyczne
Do pomiaru prądu, napięcia, rezystancji i mocy służą odpowiednie mierniki, dzielące się ze względu na przeznaczenie na: amperomierze, woltomierze, omomierze i watomierze. W większości opierają się one na zjawisku elektromagnetyzmu. Główną część takiego miernika stanowi jego ustrój pomiarowy, skłądający się z części nieruchomej i ruchomego organu miernika. Organ ruchomy, połączony ze wskazówką, wykonuje z reguły ruch obrotowy pod wpływem działających na niego sił, np. w wyniku oddziaływania pola magnetycznego na prąd w cewce organu ruchomego. Do organu ruchomego przyczepiona jest sprężyna, która przeciwdziała jego ruchowi. Wskazówka miernika ustawia się w położeniu, w którym moment napędowy miernika równoważy się z momentem zwrotnym sprężyny, a ponieważ jej moment zwrotny jest proporcjonalny do kąta jej skręcenia, kąt odchylenia organu ruchomego jest proporcjonalny do momentu napędowego. Aby wytłumić niepożądane wielokrotne wahnięcia wskazówki, stosuje się tłumiki, magnetyczne i powietrzne.
Pod względem budowy, mierniki korzystające z sił magnetycznych dzielą się na: magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne, i ferrodynamiczne. Zasada działania miernika magnetoelektrycznego polega na oddziaływaniu pola magnesu trwałego na umieszczoną w tym polu cewkę, przez którą płynie prąd. Miernik elektromagnetyczny składa się z cewki, przez którą płynie prąd, i jednego lub kilku rdzeni ze stali magnetycznie miękkiej. Mierniki elektrodynamiczne działają dzięki oddziaływaniu elektrodynamicznemu dwóch cewek, przez które płyną prądy. Podobnym miernikiem jest miernik ferrodynamiczny. Istnieją także inne mierniki, np. cieplne i termoelektryczne, jak i elektrostatyczne. Najnowsze mierniki cyfrowe, oparte na tranzystorach, są jednak dokładniejsze niż wszelkie pozostałe mierniki, ze względu na brak części ruchomych i precyzyjność układów scalonych.
Wartość wskazana przez dowolny miernik może się różnić od wartości rzeczywistej mierzonej wartości. Różnica ta nazywa się błędem bezwzględnym miernika, zaś jej stosunek do maksymalnej wartości zakresu pomiarowego nazywa się błędem względnym, podawanym zwykle w procentach. Dokładność (błąd względny) wszystkich mierników pozwala na zaliczenie ich do odpowiedniej klasy dokładności. W Polsce stosuje się następujące klasy dokładności: 0.1, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 2.5. Liczba oznaczająca klasę dokładności miernika określa największy dopuszczalny błąd względny miernika. Stąd widać, że im mniejsze odchylenie wskazówki, tym większy może być błąd procentowy pomiaru.
Pierwsze prawo Ohma:
Natężenie prądu stałego I jest proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego U) między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły elektromotorycznej.
Prawo Ohma określa opór elektryczny przewodnika:
Prawo to jest prawem doświadczalnym i jest dość dokładnie spełnione dla ustalonych warunków przepływu prądu, szczególnie temperatury przewodnika. Materiały, które się do niego stosują, nazywamy przewodnikami omowymi lub "przewodnikami liniowymi" - w odróżnieniu od przewodników nieliniowych, w których opór jest funkcją natężenia płynącego przez nie prądu. Prawo to także nie jest spełnione gdy zmieniają się parametry przewodnika, szczególnie temperatura. Ze wszystkich materiałów przewodzących prawo Ohma najdokładniej jest spełnione w przypadku metali.
Drugie prawo Ohma:
Opór odcinka przewodnika o stałym przekroju poprzecznym jest proporcjonalny do długości tego odcinka i odwrotnie proporcjonalny do pola powierzchni przekroju.
l — długość elementu,
S — pole przekroju poprzecznego elementu,
ρ — rezystywność przewodnika.
Pierwsze prawo Kirchhoffa:
Dla węzła obwodu elektrycznego suma algebraiczna natężeń prądów wpływających (+) i wypływających (–) jest równa 0 (znak prądu wynika z przyjętej konwencji)
lub
Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.
Drugie prawo Kirchhoffa:
Suma napięć źródłowych w dowolnym obwodzie zamkniętym prądu stałego równa jest sumie napięć na odbiornikach.
źródło: www.wikipedia.pl.
pracownia_fiz