V předchozí lekci jsme si povídali o tom, že hlavní charakteristikou působení elektrického proudu je jeho síla. Protože síla proudu je fyzikální veličina, lze ji měřit. K měření síly proudu se používá zařízení zvané ampérmetr.
Slovo „ampérmetr“ se skládá ze dvou slov. Ampér je jednotka měření proudu, pojmenovaná po francouzském vědci Ampérovi, a „metrio“ znamená měřit, takže samotný název zařízení naznačuje, že se jedná o měřič proudu.
Všechny ampérmetry jsou založeny na magnetickém a elektromagnetickém působení elektrického proudu: když vodičem protéká elektrický proud, pozoruje se kolem vodiče magnetické a elektromagnetické působení.
První měření síly proudu byla provedena na začátku 19. století. Samotné měřicí zařízení bylo extrémně primitivní: vzali magnetickou jehlu (kompas), umístili do blízkosti vodič, kterým protékal elektrický proud, a podle výchylky magnetické jehly posuzovali velikost elektrického proudu protékajícího vodičem. To znamená, že závěry o velikosti síly proudu byly učiněny podle úhlu výchylky jehly kompasu.
Samozřejmě, dnes všechna tato zařízení prošla vážnými změnami. Existuje mnoho různých typů ampérmetrů. Všechny tyto varianty jsou však spojeny společným principem: veškerý elektrický náboj, který protéká vodičem, musí projít ampérmetrem.
Symbol pro ampérmetr v elektrickém obvodu
Podívejme se, jak je ampérmetr označen na schématech. Předtím si připomeňme, že síla proudu je označena písmenem IA jednotka měření síly proudu je 1 ampér. Jak jsme již řekli, jednotka síly proudu je pojmenována po francouzském vědci, který se hodně zabýval studiem elektrického proudu a jeho účinků (obr. 1).
Samotný ampérmetr je na schématech, tj. na výkresech, které znázorňují zapojení částí elektrického obvodu, znázorněn takto: kruh s písmenem A napsaným uvnitř (obr. 2).
Obr. 2. Označení ampérmetru
Podívejme se nyní na samotné ampérmetry: jaké existují typy, z čeho se skládají a jak jsou konstruovány.
Obr. 3 ukazuje fotografie různých typů ampérmetrů.
Typy ampérmetrů a charakteristické vlastnosti ampérmetru
Ampérmetry mohou mít různé velikosti a konstrukční prvky, ale kromě principu fungování je spojuje ještě jedna věc: ampérmetry vždy jsou zahrnuty do elektrického obvodu důsledněŘíkají tohle: přerušíme řetěz a zapojíme zařízení do zásuvky v bodě zlomu.
Jak odlišit ampérmetr od jiných zařízení?
Za prvé, na všech ampérmetrech vidíme písmeno А, což zdůrazňuje, že toto zařízení je ampérmetrKromě toho mají všechny ampérmetry stupnici s dílky a také svorky (svorky), ke kterým jsou připojeny vodiče. V tomto případě je jedna ze svorek vždy označena jako „+“ (takže je připojena ke kladnému pólu zdroje proudu). Druhá svorka je někdy označena „-“ (jinak je to implicitně předpokládáno).
Všechna zařízení zobrazená na obr. 3 se používají k měření stejnosměrného proudu, tj. proudu, který vytvářejí baterie a galvanické články. A všechna tato zařízení mají toto označení: vodorovná přímka. Pokud by zařízení mělo vlnovku, znamenalo by to, že se používá k měření střídavého proudu.
Jak jsme již uvedli, všechny ampérmetry jsou založeny na magnetickém působení elektrického proudu. Obr. 4 znázorňuje strukturu ampérmetru: ukazatel přístroje je upevněn na velmi lehkém rámu. Tento rám je umístěn v magnetu, kterým protéká proud a vytváří se magnetické pole. Rám je umístěn v tomto magnetickém poli. V magnetickém poli se vychyluje a ukazatel ukazuje na stupnici různé hodnoty síly proudu.
Obr. 4. Zařízení ampérmetru (zdroj)
Pokud je stupnice zařízení navržena pro záporné a kladné hodnoty, pak je pomocí takového ampérmetru možné měřit nejen sílu proudu, ale i jeho směr.
Jak připojit ampérmetr k obvodu
Nyní se blíže podívejme na to, jak jsou ampérmetry zapojeny do elektrického obvodu (obr. 5).
 |
 |
Obr. 5. Zapojení ampérmetru k obvodu
Obr. 5 znázorňuje dva obvody s galvanickými prvky. Krátká tyčinka označuje „-“ (záporný pól) a dlouhá „+“ (kladný pól). Přeškrtnutý kruh označuje žárovku a klíč, který je označen nakloněnou tyčinkou, je v tomto obvodu sepnutý. Kromě toho je v obvodu zahrnut ampérmetr (kruh s písmenem A uvnitř).
Když jsme hovořili o tom, jak zapnout ampérmetr, zmínili jsme se, že kladný pól ampérmetru (označený znaménkem „+“) je připojen ke kladnému pólu zdroje proudu.
Je také důležité, aby ampérmetr mohl být umístěn jak tak, jak je znázorněno na levém obrázku, tak i tak, jak je znázorněno na pravém obrázku. To znamená, že údaje ampérmetru se nezmění, pokud prohodíme ampérmetr a žárovku.
Jde o to, že jak jsme již řekli, ampérmetr je připojen k obvodu tak, že veškerý elektrický náboj prochází tímto zařízením. V jakémkoli úseku obvodu je tedy počet elektrických nábojů, které prošly vodičem, stejný. Můžeme tedy také říci, že ampérmetr ukazuje stejnou hodnotu v obou obvodech.
Stručné závěry lekce: ampérmetr je zařízení pro měření síly proudu, které je zapojeno sériově do obvodu, tj. do přerušení obvodu. Ampérmetr ukazuje hodnotu síly proudu. Princip činnosti jakéhokoli ampérmetru je založen na magnetickém, elektromagnetickém působení elektrického proudu.
Závěrem bych rád objasnil ještě jednu důležitou nuanci: ampérmetr lze použít pouze tehdy, když známe přibližně hodnotu proudu. Faktem je, že ampérmetrem prochází celý náboj a pokud je tento náboj příliš velký, ampérmetr se jednoduše spálí.
V příští lekci se seznámíme s takovou charakteristikou proudu, jako je napětí.
Reference
- Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Physics 8 / Ed. Orlová V. A., Roizena I. I. – M.: Mněmosyně.
- Peryshkin A.V. Fyzika 8. – M.: Drop obecný, 2010.
- Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fyzika 8. – M.: Vzdělávání.
Dodatečná pdoporučené odkazy na internetové zdroje
- Festival pedagogických nápadů „Otevřená lekce“ (Zdroj)
- Fyzika pro každého (Zdroj)
Domácí úkol
- S. 38, otázky 1–3, s. 89, cvičení 15 (1–4), s. 89–90. Peryshkin A. V. Physics 8. – Moskva: Drofa, 2010.
- Student tvrdí, že ampérmetr zapojený do obvodu před žárovkou bude ukazovat větší proud než ampérmetr zapojený za ní. Má student pravdu?
- Jak mohu určit maximální proud, který lze měřit daným ampérmetrem?
