Прилади для вимірювання руху зарядів були побудовані лише три чверті століття після приладів для вимірювання накопичення зарядів.

У 1820 р Ерстедт відкрив дію електричного струму на магнітну стрілку (фіг. 3-5 і фіг. 3-6). І власне цим він побудував і перший амперметр. Для підвищення чутливості приладу стали поміщати магнітну стрілку всередину котушки, що складається з великої кількості витків дроту. Ці прилади стали називатися мультиплікаторами (помножувачами) (фіг. 3-7) -відхилення стрілки збільшувалася прямо пропорційно числу витків. Досить досконалі конструкції таких вимірників струму будували росіяни академіки Ленц і Якобі.

І в даний час в техніці застосовуються вимірювальні прилади, конструкція яких дуже близько нагадує перші споруди Ерстедта і Якобі.

Такі, наприклад, покажчики зворотних запалювання в ртутних випрямлячах. У анодних ланцюгах цих приладів струм повинен проходити тільки в одну сторону. Коли струм проходить у зворотний бік (зворотне запалювання) – Це аварія, · вимикається вся установка. Щоб визначити, в якому саме аноді це зворотне запалювання сталося, близько ланцюга кожного анода поміщається малень-

Фіг. 3-6, Відхилення магнітної стрілки під дією-струму

Фіг. 3-7. Мультиплікатор – перший прилад для вимірювання струмів.

кая магнітна стрілка. Нормально вона повернена в одну певну сторону. При зворотному проходженні струму вона перемагнитилось і змінить своє положення.

Рамка між полюсами

Провід зі струмом відхиляє магнітну стрілку. Але можна магніт закріпити, а дати можливість відхилятися самому провіднику. За кутку, відхилення можна судити про силу струму. Можна проводити вимірювання сили струму і зовсім без постійного магніту: розташувати поруч два провідника або дві котушки, пропустити по них вимірювані струми і за величиною відштовхування або притягання між котушками міряти силу струмів.

Безліч комбінацій провідників і магнітів пробували застосовувати електрики для вимірювання струмів. На різні лади використовували вони електромагнітні сили. Всі конструкції розглядати не до чого, але одну треба виділити особливо.

Багаторічний досвід показав, що дуже гарний вимірювальний прилад, у якого маленька рамка з тонкого мідного дроту поміщається між полюсами сильного магніта (фіг. 3-8). Коли по рамці проходить струм, вона повертається, і чим сильніше струм, тим більше кут відхилення. Ці рамкові прилади, або, як їх тепер прийнято називати, магнітоелектричні прилади чутливі, точні і недорогі.

Фіг. 3-8. Магніто-електричний прилад для вимірювання постійного струму.

Між полюсами 2 подковообразного магніту 1 поміщається циліндричний сталевий якір Л. У зазорі між цим якорем і полюсами може повертатися на осі 5 вимірювальна рамка 4, намотана з мідного дроту. З рамкою з’єднана вказівна стрілка 6. Струм до рамки підводиться від затискачів 8 через спіральні пружини 7.

На шкалі магнітоелектричного приладу для вказівки системи помещаетсяусловное позначення:

До рамки магнітоелектричного приладу прироблені добре загартовані і загострені сталеві осі. Вони спираються на підп’ятники зі штучного рубіна або сапфіра. Тертя в цих підп’ятниках невелике, і досить малої сили, щоб повернути рамку і пов’язану з нею стрілку.

Дві бронзові пружинки підводять до рамки струм.

Ці ж пружинки створюють зусилля, що протидіє повороту рамки струмом. Один кінець пружинки закріплений на рамці, інший – на поворотному гвинті, на корпусі приладу. Цим гвинтом можна регулювати натяг пружинки і таким чином встановлювати стрілку приладу точно на нуль.

Найчастіше ці прилади призначаються для візуального спостереження, т. Е., Просто кажучи, для того, щоб поглянути на їх шкалу і прочитати показання. Але їх можна пристосувати і для автоматичного запису, і для автоматичного управління. Можна змусити прилад сигналізувати, коли вимірювана величина перевершить задану межу. Стрілка здатна розвинути тільки мале зусилля, а щоб перетворити його на потужний сигнал, потрібні допоміжні пристосування. Приміром, садять на стрілку непрозорий прапорець. При певному відхиленні стрілки прапорець перериває промінь світла і змушує спрацювати фотореле. А то роблять прапорець на стрілці з мідної фольги. Він входить між двома котушками, укріпленими на кожусі приладу. Одна котушка живиться від високочастотного генератора і наводить високочастотну напругу в інший. Але коли між котушками входить мідний прапорець, то він перегороджує шлях бистропеременних магнітному потоку -і передача високочастотної енергії від однієї котушки до іншої припиняється.

Існує ще й такий спосіб керувати великим струмом при малій потужності рухомої системи. На стрілці кріпиться залізний пелюстка, а на шкалі приладу в необхідному місці ставиться сильний магніт. Як тільки пелюстка підійде на досить близьку відстань до магніту, той його підхопить, підтягне до себе і замкне контакти сигнальної ланцюга. Зусилля для натискання контактів створює не рамка приладу, а цей магніт. Тому з таким допоміжним магнітом навіть малопотужний прилад може управляти досить значними струмами.

Амперметром вимірюють вольти

Щоб виміряти тиск води у водопроводі, застосовують манометр: пружна трубка під впливом тиску розгинається і повертає пов’язану з нею вказівну стрілку. Електричної аналогією манометра може служити електростатичний прилад. Електрична напруга, подібно тиску води, змушує переміщатися рухому систему.

І манометр, і електростатичний вольтметр характерні тим, що вони не споживають потужності з того ланцюга, в якій проводяться вимірювання.

Для вимірювання кількості води, що протікає по трубі, користуються водомірами. Це може бути вертушка, яку крутить водяний потік. Існують водоміри у вигляді крила, що відхиляється водою. Застосовують також звуження у водяній трубі, манометром міряють перепад тисків по обидві сторони звуження і з цього перепаду (динамічному напору) судять про кількість проходить води. Водомір можна порівняти з амперметром – і той і інший вимірюють величину потоку (один – (водяного, інший – електричного). Характерно те, що ці виміри пов’язані зі споживанням енергії від вимірюваної ланцюга. І водомір, і амперметр гальмують той потік, який проходить через них. Це гальмування може бути вкрай незначним, але воно ніколи не дорівнюватиме нулю. У цьому корінна відмінність вимірювачів потоку –

динамічних вимірників від вимірників тиску – статичних вимірників, які енергії не відбирають.

Фіг. 3-9. Схема включення вольтметра з додатковим опором.

Якби хто-небудь запропонував для вимірювання тиску у водопроводі зробити в ньому отвір і по силі водяного струменя судити про тиск, то це здалося б щонайменше дивним. Але в електричних ланцюгах надходять саме таким дивним чином.

Роблять витік в ланцюзі, бічне відгалуження, і по силі струму в цьому відгалуженні судять про напругу в ланцюзі.

Для води можна просто побудувати манометр і на дуже велике, і на дуже малий тиск. Для електричного же напруги електростатичні вимірювальні прилади, які одні тільки безпосередньо міряють напруга, зручно будувати тільки на високі напруга не менше кількох сотень вольт. При більш низьких напругах електричні сили тяжіння і відштовхування настільки малі, що побудувати технічний прилад зі стрілкою не представляється можливим.

Для вимірювання більш низьких напруг довелося практично обрати інший шлях. Беруть вимірювач струму, можливо більш чутливий, включають послідовно з ним великий опір R. Цей прилад включають в ланцюг, в якій потрібно виміряти напругу (фіг. 3-9). Про величину цієї напруги судять по силі струму, що тече через вимірювальний прилад. Так як струм цей дорівнює, A R відомо і постійно, то шкалу приладу можна градуювати в вольтах і прилад називають вольтметром, хоча дія його зовсім інше, ніж дія вольтметра електростатичного.

Магнітоелектричний вольтметр споживає потужність з того ланцюга, в якій проводяться вимірювання.

Якщо цей ланцюг малопотужні, то приєднання приладу може порушити весь її режим. ‘Звичайним магнітоелектричним приладом можна точно заміряти напругу в ланцюгах електронних ламп в радіоприймачі. Підключення приладу «посадить» напругу, спотворить весь режим роботи.

Джерело: Електрика працює Г.І.Бабат 1950-600M