Как замерить ампераж тока мультиметром
Мультиметр является универсальным прибором, позволяющим померить различные электрические величины. Зачастую его используют в качестве амперметра – прибора, измеряющего силу электрического тока.
В чем отличие силы тока от напряжения
Электрический ток и напряжение (разность потенциалов) по своей сути различные физические явления, хотя и связаны друг с другом. Они измеряются в различных величинах – амперах и вольтах соответственно. Понимание их сущности поможет не только избежать безграмотных выражений типа «ток высокого напряжения», но и правильно подойти к вопросу измерения этих величин.
Напряжением называется разность потенциалов между двумя точками. Не углубляясь в физические подробности, можно отметить, что разность потенциалов вызывается:
- наличием в двух точках зарядов разных знаков;
- наличием зарядов в одной точке – относительно нулевого потенциала другой точки;
- наличием в двух точках заряда равного знака, но отличающегося по модулю.
Если обе точки соединить проводником, возникнет направленный переток зарядов, который и называется электрическим током. Его силой (которая измеряется в амперах) определяется количество зарядов, прошедшее через сечение проводника за единицу времени. Иными словами – чем больше расход зарядов, тем выше ток.
Можно провести аналогии с водой. Пусть имеются два сосуда, наполненные жидкостью и расположенные на разной высоте. Если их соединить трубкой, то по ней пойдет поток жидкости, расход которой определяется давлением, вызванным перепадом высот и сечением трубки. В этой системе:
- перепад высот срезов воды эквивалентен разности потенциалов;
- расход воды через трубку аналогичен току;
- сечение трубки эквивалентно сопротивлению проводника.
Отсюда можно сделать несколько интересных наблюдений:
- Если убрать трубку, то это аналогично разрыву электрической цепи. Но разность уровней никуда не делась – сосуды остались на своих местах. Отсюда вывод – напряжение может существовать без тока, даже если цепь разомкнута. А ток течет только в замкнутой цепи.
- Если сосуды расположить на одном уровне, то переток жидкости также прекратится. Это эквивалентно нулевой разности потенциалов. Вывод – ток не течет при U=0 (ток не может существовать без напряжения) даже при замкнутой цепи.
- Если первый (верхний) сосуд переместить ниже второго, то переток пойдет в обратном направлении – говоря электрическим языком, при смене полярности напряжения, ток также сменит полярность. Напряжение, полярность которого периодически меняется, называется переменным. Переменная разность потенциалов вызывает переменный ток.
С помощью водяных аналогий можно объяснить и другие явления в электрической цепи, хоть и не все.
Принципы измерения тока
В отличие от вольтметра, амперметр всегда включается последовательно с нагрузкой. При этом необходимо создать разрыв в цепи так, чтобы измеряемый ток шел через прибор. Это не всегда возможно, и всегда неудобно. Поэтому удобным приспособлением являются токовые клещи – они реагируют на магнитное поле, создаваемое при прохождении зарядов через проводник. Если они имеются у тестера, разрывать цепь не нужно. Через клещи пропускается один из проводов, к которому подключена нагрузка.
По этому принципу тестеры можно разделить на два класса – одни измеряют ток посредством обычных щупов, которые включают в разрыв цепи. Другие оснащаются токоизмерительными клещами. Мультиметры первого типа для данного вида измерений имеют специальный разъем (отличный от гнезда для измерения напряжения, сопротивления и т.п.), иногда два – для разных пределов измерения. Цепи этих коннекторов часто оснащают отдельными предохранителями (в этом случае они имеют маркировку Fused).
Настройка и замеры переменного тока
Чтобы измерить силу переменного тока тестером, не имеющим клещей, надо переставить измерительный щуп (красный) в соответствующее гнездо, а также поставить переключатель рода работы в соответствующее напряжение. У некоторых приборов надо дополнительно выбрать род тока (переменный) – на дисплее появятся символы AC, ~ или подобные.
Если прибор оснащен токоизмерительными клещами, щупы переставлять не надо – отдельного разъема для них нет (лучше их совсем снять на время измерения – чтоб не мешали). Надо просто поставить переключатель в соответствующее положение. Клещами надо охватить один из проводов, идущих к нагрузке. Если охватить два провода, их магнитные потоки скомпенсируют друг друга, и амперметр покажет ноль.
Провод должен проходить как можно ближе к центру контура клещей и как можно более перпендикулярно плоскости контура. Это увеличит точность замера.
Настройка и замеры постоянного тока
Подготовка мультиметра к измерению постоянного тока не отличается от предыдущей, только надо добиться появления на дисплее символа DC (или =, или другого подобного). Перед началом измерения с помощью клещей показания тестера надо обнулить, чтобы исключить влияние сторонних магнитных полей. Эту процедуру надо выполнять, расположив клещи как можно ближе к месту предстоящего замера. Обнуляется мультиметр специальной кнопкой, обычно имеющей маркировку REL (для уточнения надо изучить инструкцию на прибор).
Мультиметры с клещами для постоянного тока встречаются реже и их стоимость выше. Это связано с другой конструкцией магниточувствительного датчика.
Читайте также
Как найти утечку тока в автомобиле мультиметром
Замеряем мощность на источниках питания
Мощность, потребляемая нагрузкой при неизменном напряжении, определяется током. Поэтому измерение тока при известной разности потенциалов позволяет однозначно вычислить мощность, отдаваемую источником питания. Следовательно, можно говорить о том, что мультиметром можно измерить мощность, хотя в его состав не входит ваттметр.
Блок питания
Для замера мощности надо собрать цепь из источника питания и нагрузки. В качестве источника применен импульсный блок питания на 28 ампер. В качестве нагрузки удобно применять автомобильные лампочки на 12 вольт.
Первым шагом надо точно измерить напряжение на выходе БП. Оно составляет 12,22 вольт.
Дальше к БП подключается нагрузка из автомобильной галогенной лампочки, на цоколе которой указана мощность 60 ватт. В разрыв цепи включается тестер в режиме амперметра с пределом 10 ампер.
Замеренное значение составляет 5,14 ампер. Можно вычислить потребляемую мощность: P=U*I=12,22*5,14=62,8 Вт, что соответствует заявленному.
Небольшое расхождение объясняется погрешностью изготовления лампы и погрешностью измерительного прибора.
Автомобильный аккумулятор
С помощью амперметра можно замерить мощность потребителей, запитанных от автомобильного аккумулятора. В этом случае очень удобно пользоваться мультиметром с токовыми клещами – не надо отключать один провод от клеммы для создания разрыва.
Надо включить мультиметр и установить переключатель в режим измерения тока в диапазон, соответствующий ожидаемому значению:
- для измерения пускового тока надо выбрать наибольший диапазон;
- чтобы замерить мощность отдельных потребителей, надо выбрать меньший ранг.
Клещи постоянного тока перед началом работы потребуется обнулить, нажав кнопку Rel. Потом надо выключить все нагрузки, которые можно отключить, и обхватить клещами один из проводов, подключенный к выводам батареи (можно плюсовой, можно минусовой). Амперметр покажет какое-то значение (в данном случае 2,26 ампера)
Прибор покажет потребление нагрузками, которые отключить не удалось – автосигнализация и т.п. Далее надо включить потребителей, мощность которых надо замерить (в данном случае – фары ближнего света). Прибор покажет большее значение (в данном случае – 13,66 ампер).
Отсюда можно определить прирост тока: ΔI=13,66-2,26=11,4 А. Напряжение аккумулятора под нагрузкой составило 12,3 вольта. Отсюда можно вычислить мощность, потребляемую лампами ближнего света во включенном состоянии: P= ΔI*U=11,4*12,3=140,22 ватт. Если в каждой фаре лампы одинаковые, значит, мощность каждой равна 70 ватт.
Статья по теме
Как мультиметром проверить какой заряд у аккумулятора
Зарядное устройства и адаптер
В качестве следующего источника питания используется сетевой адаптер ноутбука. Его выходное напряжение составляет 19 вольт, поэтому автомобильные лампочки от него использовать нельзя. В качестве нагрузки применяется лампочка накаливания на 24 вольта.
Сначала измерено напряжение на выходе БП – оно составляет 19,2 вольта. Потом собирается схема измерения с амперметром в разрыве. Измеренное значение составляет 2,04 ампера, а мощность P=U*I=19,2*2,04=39 ватт, хотя на лампочке написано 60 ватт. Расхождение связано с пониженным напряжением питания – лампа горит не в полный накал. С другой стороны, ее нить не достаточно нагревается, и ее сопротивление снижено, что несколько увеличивает потребляемую мощность. Очевидно, что первый фактор (уменьшенное напряжение) перевешивает.
Для наглядности смотрите видео.
Можно ли измерить силу тока в электрической розетке
Если начинающий электрик не до конца уяснил, что такое электрический ток, у него может возникнуть идея «измерить силу тока в розетке». Как показано выше, ток существует только в замкнутой цепи. При попытке подключить амперметр к контактам розетки, цепь замкнется через шунт (измерительный резистор) внутри мультиметра. Его сопротивление в лучшем случае составляет единицы ом, а скорее всего – десятые доли ома (чем оно меньше, тем меньшее влияние вносит амперметр в измеряемую цепь).
Подключение амперметра параллельно контактам розетки равносильно короткому замыканию (при Rшунта=0,1 Ом наибольшая сила тока КЗ может достичь 2200 А). Это может привести (в порядке возрастания негативных последствий):
- К отключению автоматического выключателя, защищающего розетку.
- К перегоранию внутреннего предохранителя токовой цепи тестера (придется разбирать мультиметр и менять плавкие вставки).
- Если ни одна защита не сработает, к оплавлению изоляции проводов и даже возгоранию.
Очевидно, что проверка «силы тока в розетке» посредством амперметра – плохая идея.
Меры безопасности при высоких токах
Большой ток не всегда означает высокое напряжение (хотя зачастую это так), а именно напряжение является мерой опасности при работе с электрооборудованием. Расхожее выражение «убивает не напряжение, убивает ток» не совсем верно, хотя определенная доля истины в нем есть. Поэтому главная опасность при работе с сильнотоковыми цепями (при отсутствии высокого напряжения) – это тепловое действие электрического тока.
Закон Джоуля-Ленца утверждает, что количество теплоты, которое выделяется на проводнике, тем больше, чем больше его сопротивление и чем выше ток. И если попытаться через провод с малым сечением (значит, большим сопротивлением) пропустить большой ток, нагрев может вызвать оплавление изоляции с ее возгоранием.
Поэтому надо следить за тем, чтобы ток не превышал допустимое значение для проводника имеющейся толщины (в том числе, для проводов щупов тестера).
Если же большой ток вызван соответствующим высоким напряжением, надо принимать обычные меры электробезопасности. Изоляция проводников не должна иметь повреждений, касание неизолированных токоведущих частей в процессе замера надо исключить. Приветствуется применение средств защиты (диэлектрических перчаток, изолированного электроинструмента и т.д.).
Померить силу тока мультиметром не намного сложнее, чем определить сопротивление или напряжение. Но данный вид замеров требует более ответственного отношения, а оно невозможно без полного понимания сути процессов и осознанности любого из действий.