Měření elektrických veličin náhradními metodami

V naprosté většině měření používáme metodu přímou. Jde o způsob, kdy hodnotu měřené veličiny odečítáme přímo ze stupnice nebo displeje měřicího přístroje v obvodu. Tento způsob je samozřejmě pro obsluhu nejsnazší. Není třeba chybějící údaje dopočítávat. Stačí vhodný, s vyhovující přesností, s odpovídajícím rozsahem, měřicí přístroj správně zapojit do obvodu a pak už jen odečítat. Jestliže nelze požadovanou veličinu změřit přímo, musíme použít metodu nepřímou. V tomto případě si odvodíme výslednou hodnotu většinou pomocí výpočtu. Nelze tedy měřicí přístroj pro přímé měření zapojit rovnou do obvodu. Je proto nutné si odvodit, které veličiny můžeme v dané konstrukci změřit přímo. Při měření nepřímou metodou je důležitá nejvhodnější dostupná volba měřicích přístrojů, protože výpočtem požadované veličiny se také zhoršuje přesnost měření - vzrůstá chyba. V praxi se většinou jedná o nepřímé měření proudů zapájenými součástkami, různé využití voltampérové metody, měření ztrátových výkonů na součástkách atd.

Měření napětí

Přístroje, které slouží k měření elektrického napětí, se nazývají voltmetry. Připojujeme je vždy paralelně k prvku obvodu, na němž chceme velikost napětí zjistit. Chceme-li např. zjistit napětí na rezistoru R₁ v obvodu na obrázku, zapojíme voltmetr mezi body A a B. Zajímá-li nás napětí na paralelní kombinaci rezistorů R₂ a R₃, připojíme přístroj mezi body B a C.

Obr. 1: Měření napětí

Voltmetr zapojený do měřicího obvodu má mít co nejmenší vliv na velikost proudu, který obvodem protéká, musí tedy mít co největší vnitřní odpor.

Měření proudu

K měření elektrického proudu se používají přístroje nazývané ampérmetry. Ampérmetr zapojujeme vždy do série s prvkem obvodu, jehož proud chceme změřit. Na obrázku měří ampérmetr A₁ celkový proud obvodu, ampérmetr A₂ proud tekoucí rezistorem R₂ a ampérmetr A₃ proud rezistorem R₃.

Obr. 2: Měření proudu

Ampérmetr by neměl mít na obvod žádný vliv, úbytek napětí, který na něm při průchodu proudu vzniká by měl být pokud možno malý. Proto musí mít ampérmetr co nejmenší vnitřní odpor. Z tohoto důvodu se nikdy nesmí zapojovat do obvodu paralelně. Spleteme-li způsob zapojení ampérmetru a voltmetru, jako se stalo u ampérmetru A4 na obrázku, může se stát, že ampérmetr velice rychle zničíme. V tomto případě měříme zkratový proud zdroje, který většinu ampérmetrů spolehlivě zničí.

Měření elektrického odporu Ohmovou metodou

a) měření malých odporů

Obr. 3: Měření malých odporů

Metodu je možné použít jen pro malé odpory, protože ampérmetr měří proud protékající nejen rezistorem, ale i voltmetrem. Bude-li odpor malý, poteče proud rezistorem a jen zanedbatelné množství voltmetrem (má velký odpor). Bude-li ale odpor velmi vysoký, bude ampérmetr měřit proud nejen rezistorem, ale i voltmetrem, což výrazně ovlivní výpočet odporu.

b) měření velkých odporů

Obr. 4: Měření velkých odporů

Metodu je možné použít jen pro velké odpory, protože voltmetr měří úbytek napětí nejen na rezistoru, ale i na ampérmetru. Bude-li odpor velký, bude úbytek napětí především na rezistoru a jen zanedbatelný na ampérmetru (má malý odpor). Bude-li ale odpor velmi malý, voltmetr změří úbytek na rezistoru a na ampérmetru, což výrazně ovlivní výpočet odporu.

Měření stejnosměrného výkonu

V obvodu stejnosměrného proudu je dán výkon vzorcem P = U*I. Pro jeho změření, nemáme-li wattmetr, můžeme použít náhradní metodu změření proudu a napětí.

Obr. 5: Měření výkonu

Další způsoby měření viz: KOSTKA, Tomáš. Elektrická měření [online]. 2013 [cit. 2014-11-13]. Dostupné z: http://www.outech-havirov.cz/skola/files/knihovna_eltech/me/me_vyb_kap_all_2r.pdj

Zdroje

• KOSTKA, ING., Tomáš. Elektrická měření. Http://www.outech-havirov.cz/skola/files/knihovna_eltech/me/me_vyb_kap_all_2r.pdf[online]. Havířov, 2008, 2013 [cit. 2015-01-25]. Dostupné z: http://www.outech-havirov.cz/skola/files/knihovna_eltech/me/me_vyb_kap_all_2r.pdf

Obrázky:

• Obr. 1 až 5: KOSTKA, ING., Tomáš. Elektrická měření. Http://www.outech-havirov.cz/skola/files/knihovna_eltech/me/me_vyb_kap_all_2r.pdf[online]. Havířov, 2008, 2013 [cit. 2015-01-25]. Dostupné z: http://www.outech-havirov.cz/skola/files/knihovna_eltech/me/me_vyb_kap_all_2r.pdf
• Obr. 6: Archiv autora