Странице сајта
Raspored
Учесници
Општа секција
Електромагнетика
Мјерење електричних величина
Електростатика и кондезатори
Једносмјерна струја
Преквалификација
Drugi razred
Treći razred
Četvrti razred
Opšti predmeti
Nautički tehničar
Špeditersko-agencijski i carinski tehničar
Матура
Преквалификација
Мјерење основних електричних величина
Под основним електричним величинама подразумјевају се:
- отпорност: ознака R; јединица Ом (Ω)
- напон: ознака U; јединица Волт (V)
- јачина електричне струје: ознака I; јединица ампер (A)
- снага: ознака P; јединица Ват (W)
(напомена за ученике: не познавање величина, њихових ознака и јединица је КРАЈЊЕ НЕПРИХВАТЉИВО!! Ово није довољно за позитивну оцјену, већ се сматра за ОСНОВУ са које се може почети причати о позитивној оцјени!)
Мјерни инструменти којима се ове величине могу измјерити су: волтметар, амперметар, омметар и ватметар.
Такође постоји и универзални мјерни инструменти, унимери, који омогућавају мјерење различитих електричних величина једним инструментом.
Мјерни опсег: Сваки мјерни инструмент има више мјерних опсега. Мјерни опсег дефинише опсег вриједности које се могу измјерити мјерним инструментом. Напреднији инструменти посједују могућност аутоматског подешавања пригодног мјерног опсега.
Опсези се обично обиљежавају највећом вриједношћу коју мјерни опсег може измјерити. Нпр. мјерни опсег једносмјерног напона 12 V, означава да се њиме могу мјерити напони 0-12V. Већи напони се не могу мјерити и довољно већа вриједност електричне величине у односу на опсег може довести до оштећења мјерног инструмента.
Из овог разлога, УВЈЕК ТРЕБА ЗАПОЧЕТИ МЈЕРЕЊЕ ОД НАЈВЕЋЕГ МЈЕРНОГ ОПСЕГА тако да смо увјек сигурни да мјерни опсег није значајно премашен.
Волтметар
Мјерни уређај којиме се мјери НАПОН се зове ВОЛТМЕРАР (јер мјери волте).
Као што знамо (знате зар не?) напон је разлика потенцијала између двије тачке у колу. Стога се напон волтметром мјери тако што се његови контакти повежу на двије тачке између којих је тражени напон.
На слици је коло гдје је везан волтметар који мјери напон на отпорнику R, тј. мјери напон U. Као што се види са слике, и као што смо већ рекли, конектори волтметра се повезују у тачке између којих је тражени напон U.
ВЕОМА важна карактеристика мјерног инструмента јесте да не промјени стање самог кола својим присуством. Нпр. ако је отпорност волтметра на слици 0Ω онда би отпорник R у основи био кратко спојен, кроз њега неби протицала струја (јер би преферирала грану са волтметром гдје је отпорност 0), и напон U би УВЈЕК био 0 док год је волтметар повезан у коло.
Стога, како би се спријечило да волтметар вуче струју преко своје гране, унутрашња отпорност волтметра мора бити што већа, и отпорност идеалног волтметра се сматра БЕСКОНАЧНОМ! Тачније идеални волтметри се сматрају прекидом у колу, јер кроз њих струја не може да протече.
Приликом анализе кола која садрже волтметре, прије него што се ишта друго уради, све волтметре треба замјенити са прекидом у колу.
Амперметар
Мјерни уређај који мјери струју, тј. БРЗИНУ ПРОТОКА НАЕЛЕКТРИСАЊА, назива се АМПЕРМЕТАР, јер мјери ампере.
Пошто амперметар треба да измјери брзину протока наелектрисања кроз проводник, инструмент се мора везати тако да сва струја која протиче кроз проводник протече кроз мјерни инструмент такође. Због тог разлога се амперметри везују редно са осталим елементима у грани у којој се мјери струја.
Тј. да би се измјерила струја у неком проводнику, проводник се или мора прекинути и његови крајеви везали на амперметар, или се неки елемент у грани кроз коју се струја мјери отпоји са једне стране и у празнину се убаци амперметар.
Постоји такође начин да се измјери струја у проводнику који није инвазиван и деструктиван као овај, и он се ослања на коришћење амперметара са клемама (current clamp) које се поставе око проводника кроз који се мјери струја. Овај метод мјерења струје се већином примјењује за мјерење наизмјеничне струје.
Претходно коло је започело тако што је био обичан проводник који је повезивао тачке А и B. Тражено је да се измјери струја протиче кроз отпорник. Пошто струја протиче истом брзином кроз проводник као и кроз сегмент жице AB, жица је уклоњена и на њено мјесто је убачен амперметар, тако да сада сва струја која протиче кроз отпорник МОРА проћи прво кроз амперметар. Такође би било у потпуности валидно да се амперметар стави и послије отпорника, јер је и тамо струја иста, у овом случају.
Као што смо већ рекли, веома је важно да мјерни инстурмент не промјени коло својим присуством. Пошто се амперметар везује у редну везу, његова отпорност у ИДЕАЛНОМ случају је НУЛА. Наравно као и код волтметра у реалности амперметри одступају од идеала иако им је отпорност и даље ВЕОМА МАЛА.
Амперметар се НИКАКО НЕ СМИЈЕ везати ПАРАЛЕЛНО са елементом кроз који се струја мјери, а посебно се не смије паралелно везати директно на извор напона.
Посматрајмо шему из дијела о волтметру и замјенимо волтметар амперметром. У овом случају, пошто као што смо већ рекли отпорност амперметра је ВЕОМА МАЛА, тј. МНОГО МАЊА од отпорника, тако да ће за исти напон на крајевима кроз амперметар проћи МНОГО ВЕЋА струја него кроз отпорник. Не само да неће бити измјерена струја кроз отпорник, већ ће вјероватно кроз инструмент проћи ВЕОМА ВЕЛИКА количина струје која ће вјероватно оштетити инструмент.
У случају анализе кола са амперметрима, пошто је њихова отпорност у идеалном случају 0, све амперметре на шеми треба уклонити и премоститит. Ово је насупрот волтметрима који су остављали прекид у колу, амперметри се сматрају празним проводником.
Омметар
Омметар се користи да би се измерила отпорност неког елемента или отпорност између двије тачке у колу.
ВЕОМА ЈЕ ВАЖНО, да се омметар може само користити када коло НИЈЕ прикачено на неки извор електричне енергије. Ово је због начина његовог функционисања. Наиме сваки омметар у себи садржи батерију чији се напон зна. Када се рецимо отпорник прикачи на омметар како би се његова отпорност измјерила, тај отпорник је прикачен на горепоменуту батерију, протече струја кроз отпорник, а омметар затим мјери ту струју и на основу ње и напона на батерији рачуна отпорност (Омов закон: R=U/I).
Стога ако постоје и други извори у колу, струја коју измјери унутрашњи амперметар омметра неће бити само услијед унутрашње батерије омметра.
Снага
Мјерење снаге на неком дијелу кола или елементу, заснива се на Џуловом закону (P=U*I) и врши се тако што се измјери струја кроз и напон на том елементу и онда се израчуна снага. Ватметри, уређаји намјењени мјерењу снаге, имају 4 улаза за разлику од волтметра или амперметра. Два улаза се каче тако да се мјери напон, а друга два се каче тако да се мјери струја.
Иако ватметри постоје, ако је потребно измјерити снагу на некој произвољном уређају гдје ватметар већ није уграћен, ово се изводи користећи UI методу мјерења снаге.
Код ове методе вежу се два инструмента у коло, један волтметар и један амперметар и производ вриједности измјереним њима представља снагу.
Као што се са слике види, постоје два начина да се волтметар и амперметар вежу да у исто вријеме мјере и струју и напон на потрошачу.
У идеалном случају проблема нема, али ако ово нису идеални мјерни инструменти онда њихово само присуство уводи грешку у мјерење. Наиме на лијевој слици, амперметар је у редној вези са отпорником и измјериће тачно струју кроз њега. Са друге стране волтметар је паралелно везан на амперметар и отпорник, што значи да реални амперметар који ће имари неку отпорност произвести пад напона на себи што узрокује да волтметар не измјери само напон на отпорнику већ суму напона на отпорнику и амперметру.
Слично се дешава на десној шеми. Само су овдје улоге замјењене. Сада волтметар мјери тачан напон на отпорнику R, али амперметар мјери суму струје кроз отпорник и струје кроз волтметар.