Tema 10 – Masurarea intensitatii curentului electric

 

 

 

 

Competente :

 

Toti elevii trebuie sa :

 

 

C1. defineasca intensitatea curentului electric ;

 

 

C2. precizeze simbolul si unitatile de masura folosite pentru intensitatea curentului electric;

 

 

C3. rezolve exercitii de transformare a unitatilor de masura pentru intensitatea curentului electric ;

 

 

C4. identifice mijloacele potrivite pentru masurarea intensitatii curentului electric continuu si alternativ si sa le descrie;

 

 

C5. lege corect in circuitele electrice aparatele pentru masurarea intensitatii curentului electric si sa citeasca cu precizie valoarea marimii ;

 

*

C1. Definirea intensitatii curentului electric :

 

 

● una dintre cele sapte marimi fizice fundamentale Sistemului International;

 

 

● masoara debitul sarcinii electrice totale printr-o sectiune a conductorului (cantitatea de sarcina electrica ce strabate sectiunea unui conductor , intr-un interval de timp : I=ΔQ/Δt) );

 

 

● Curentul electric a carui intensitate este constanta in timp, la nivelul oricarei sectiuni transversale a conductorului, se numeste curent continuu (sau stationar).

 

**

 

C2. Simbolul si unitatile de masura folosite pentru intensitatea curentului electric

 

simbolul :

● in curent continuu, intensitatea curentului electric se noteaza cu „I” ;

 

● in curent alternativ, intensitatea curentului electric se noteaza cu „i” ;

unitati de masura :

 

Tabelul 1 – unitati de masura pentru intensitatea curentului electric

unitatea de masura

simbolul

valoarea

kiloamperul

kA

103 A

amperul

A

1

miliamprerul

mA

10-3 A

microamperul

΅A

10-6 A

nanoamperul

nA

10-9 A

 

 

***

C3. Rezolvarea exercitiilor de transformare a unitatilor de masura pentru intensitatea curentului electric :

 

 

1.Calculati:

 

a) 2,5kA=?A (1p*2=2p);  b) 5A=?mA (1p*2=2p); c) 250 mA=?A (1p*2=2p);

d) 43 A=?kA (1p*2=2p);  e) 15 mA = ? ΅A (1p*2=2p);  f) 1500nA=? ΅A (1p*2=2p); g) 5230 ΅A =?A (1p*2=2p); h) 15x106 nA=?A (1p*2=2p) .

 

 

****

 

C4. Identificarea mijloacelor pentru masurarea intensitatii curentului electric continuu si alternativ si sa le descrie;

 

● Intensitatea curentului electric se masoara cu ampermetrele (analogice si digitale) si cu multimetrele (analogice si digitale).

 

● Ampermetrul are inscrisa pe cadran unitatea de masura a intensitatii curentului electric – amperul „A” (vezi tabelul 2).

 

tabelul 2- ampermetre

ampermetre analogice

ampermetru digital

 

 

 

 

*****

C5. legarea in circuitele electrice a aparatelor pentru masurarea intensitatii curentului electric ; citirea cu precizie a valorii marimii 

 

● schema de masurare a intensitatii curentului electric :

 
 

 

 

 

 

 

 

 


fig. 3 – schema circuitului de masurare a intensitatii curentului electric

 

 

 

 

 

 

 


fig. 4 – schema circuitului de masurare a

intensitatii curentului electric

 

 

●pentru ca eroarea de masurare sa fie mica, trebuie ca rezistenta interna a ampermetrului sa fie cat mai mica;

 

Demonstratie:

 

a)   in circuitul fara ampermetru (fig.4), I1=U/R ;

 

b)   in circuitul cu ampermetru (fig. 3), I2=U/(R+rA);

masurarea este precisa daca I1=I2 => U/R= U/(R+rA)=> rA→0 => rezistenta interna a ampermatrului (rA), trebuie sa fie foarte mica.

 

● daca rezistenta interna a ampermetrului este mica => ampermetrul nu se poate lega in paralele cu rezistorul (sursa de tensiune) pentru cγ intensitatea care l-ar strγbate, ar fi mult mai mare decat intensitatea pe care o suporta (Iparalel = U/rA>> I2= U/(R+rA), pentru cγ rA<<(R+rA)) => aparatul de masurare se leaga in serie cu consumatorul prin care trece curentul a carui intensitate o masuram.

 

● in curent continuu, la aparatele (ampermetre sau multimetre) analogice, trebuie sa existe o corespondenta intre polii aparatului si polii sursei de tensiune (polul „+” al aparatului se leaga la polul „+” al sursei) , altfel, acul indicator se va deplasa spre stanga scarii gradate ;

 

● daca aparatul de masura (ampermetru sau multimetru) are mai multe domenii de masurare, trebuie acordata , inainte de masurare, o atentie deosebita alegerii domeniului de masurare :

 -daca domeniul de masurare este mai mic decat valoare intensitatii masurate, atunci exista pericolul supraincalzirii infasurarii aparatului si deteriorarii acestuia;

 

- daca domeniul de msurare este mai mare decat valoarea intensitatii masurate, atunci se va introduce o eroare de masurare mai mare decat aceea corespunzatoare domeniului corect ales;

 

● daca, pentru masurarea intensitatii curentului electric, se utilizeaza ampermetre cu mai multe domenii de masurare si nu se cunoaste cu aproximatie care este valoarea intensitatii masurate, atunci se incepe cu doeminul cel mai mare si se trece treptat in domenii inferioare pana cand aparatul indica corect valoarea marimii (la ampermetrul analogic , acul se afla aproximativ la mijlocul scarii gradate);

 

●cand se lucreaza cu un ampermetru cu mai multe domenii de msaurare, o operatiune importanta este determinare constantei aparatului (valoarea diviziunii corespunzator domeniului ales: CA=Rn/Ndiv scara gradata; Rn, reprezinta valoarea din dreptul selectorului de domenii);

 

●legarea multimetrelor si masurarea intensitatii curentului electric cu aceste aparate, este descrisa in temele 7 si 8;

 

2.Aplicatii:

 

Rγspundeώi al urmatoarele intrebγri :

 

2.1.Cum identificaώi ampermetrul ? (2p)

 

2.2. Cum se leaga ampermetrul in circuitul de msurare? (2p)

 

 

2.3. Ce se intampla daca se leaga ampermetrul in paralel cu consumatorul strabatut de curentul a carui intensitate se masoara? (2p)

 

2.4. Enumerati (in ordine) operatiile care trebuie realizate pentru a masura intensitatea curentului electric cu ampermetrului analogic prevazut cu mai multe domenii de masurare si care poate masura intensitatea in curent alternativ si in curent continuu . (1p*6=6p)

 

2.5. Ce este constanta ampermetrului ? (2p)

 

2.6. Cum se determina constanta ampermetrului ? (3p)

 

2.7. Un ampermetru masoara intensitatea curentului electric intre valorile 100 mA si 500 mA, pe o scara gradata care are 100 diviziuni. Care este valoarea unei diviziuni ?(3p)

 

2.8. Ce se intampla daca pentru a masura intensitatea de 25 A folosim un domeniu cuprins intre valorile extreme 0-10 A?(2p)

 

2.9. Ce se intampla daca masuram intensitatea de 150 mA in domeniul 5A-10A ?(2p)

 

2.10. Enumerati, in ordinea in care trebuie realizate, operatiile necesare masurarii intensitatii curentului electric intr-un circuit , cu ajutorul multimetrului analogic .(1p*6=6p)

 

2.11. Ce operatii trebuie realizate pentru a masura intensitatea curentului electric intr-un circuit , cu ampermetrul digital, care are mai multe domenii de masurare atat in curent continuu cat si in curent alternativ ? (1p*4=4p)

 

2.12. a. Precizati ce rol a re circuitul din figura 5 (2p);

 

 

 

 

 

 


Fig. 5

b. identificati elementele circuitului din figura 5, precizandu-le rolul functional (datele se vor trece in tabelul 3).

 

Tabelul 3 – elemente de circuit

Simbolul elementului de circuit

Denumirea elementului de circuit

Rolul elementului de circuit

Punctaj maxim

(P max)

Punctaj acordat

(Pacord )

R

 

 

 

1+2=3

 

A

 

 

 

1+2=3

 

Scc

 

 

 

1+2=3

 

 

2.13. Precizati: a) ce este gresit in circuitul de mai jos (fig.6)(2p) si

b) care sunt consecintele greselilor identificate ?(2p)

 

 

 

 

 

 

 


Fig. 6

 

 

 

 

2.14. a) Identificati elemenetle 1, 2 si 3 din figura 7;

 

 

b) precizati rolul lor functional;

 

 

c) precizati daca s-a facut vre-o eroare de montaj in circuitul din figura si specificati ce consecinte au erorile identificate (inscrieti datele in tabelul 4).

 

Tabelul 4 – componente de circuit

pozitia

denumirea componentei

rolul functional al componentei

punctaj maxim

(P max)

punctaj acordat

(Pacord )

1

 

 

 

1+2=3

 

2

 

 

 

1+2=3

 

3

 

 

 

1+2=3

 

Eroarea de montaj (2p):

Consecintele erorii de montaj (2p) :

 

 

 

 

 

2+2=4

 

 

 

Tabelul 5 – evaluarea activitatilor individuale

Problema numarul

subpunctul

Punctaj maxim

(Pmax)

Punctaj acordat

(Pac)

1

a

2

 

b

2

 

c

2

 

d

2

 

e

2

 

f

2

 

g

2

 

h

2

 

2

2.1

2

 

2.2

2

 

2.3

2

 

2.4

6

 

2.5

2

 

2.6

3

 

2.7

3

 

2.8

2

 

2.9

2

 

2.10

6

 

2.11

4

 

2.12.a

2

 

2.12.b

9

 

2.13.a

2

 

2.13.b

2

 

2.14.a

3

 

2.14.b

6

 

2.14.c

4

 

Total punctaj:

78

 

Nota=(Pac / 78)*9+1p (din oficiu)

 

 

3.Lucrare de laborator:

 

3.1.Mijloace de lucru: ampermetru analogic, ampermetru digital, multimetre analogice, multimetre digitale, surse de tensiune de curent continuu si alternativ, reglabila, computerul.

 

3.2. Cerinte:

 

2.1. Masurati intensitatea curentului electric, intr-un circuit simplu (format dintr-un rezistor, un aparat de masura si o sursa de tensiune continua si alternativa reglabila), folosind, pe rand, a) ampermetrul analogic, b)ampermetrul digital c) multimetrul analogic si d) multimetrul digital;treceti date le in tabelul 5, dat mai jos (e.tabelul va fi realizat si completat in EXCEL, utilizand computerul (10p)) :

 

Tabelul 4 – Masurarea intensitatii electrice

a) intensitatea masurata cu  ampermetrul analogic

intensitatea indicata de sursa (1p)

 Isursa [A]

tip aparat (1p)

valoarea intensitatii masurate (6p)

Imas [A]

eroarea de masurare ΔIa=Imas –

Isursa [A]

(2p- pentru eroare mica)

 

 

 

 

b) tensiunea masurata cu  ampermetrul digital

intensitatea indicata de sursa (1p)

 Isursa [A]

tip aparat (1p)

valoarea intensitatii masurate (6p)

Imas [A]

eroarea de masurare ΔIa=Imas –

Isursa [A]

(2p- pentru eroare mica)

 

 

 

 

c) tensiunea masurata cu  mutimetrul analogic

intensitatea indicata de sursa (1p)

 Isursa [A]

tip aparat (1p)

valoarea intensitatii masurate (6p)

Imas [A]

eroarea de masurare ΔIa=Imas –

Isursa [A]

(2p- pentru eroare mica)

 

 

 

 

d) tensiunea masurata cu  mutimetrul digital

intensitatea indicata de sursa (1p)

 Isursa [A]

tip aparat (1p)

valoarea intensitatii masurate (6p)

Imas [A]

eroarea de masurare ΔIa=Imas –

Isursa [A]

(2p- pentru eroare mica)

 

 

 

 

 

2.2.  Masurati intensitatea circuitului de la punctul 2.1., cu un ampermetru analogic care are mai multe domenii de masurare , selectand : a) domeniul corespunzator valorii inscrise pe sursa (Idn) si, apoi, b) cu un domeniu mai mare (Id marit) ;

c) comparati rezultatele, calculand diferenta ΔI=Idn- Id marit ;

d) completati tabelul 5 , in Excel, folosind computerul (10p);

e) explicati diferenta de rezultat  (5p).

 

Tabelul 5 – Masurarea tensiunii cu voltmettrele cu mai multe domenii de masurare

 

Valoarea tensiunii in :

Diferenta de intensitate

 

Domeniul normal de masurare

Idn [A]

Domeniul de masurare marit

Id marit [A]

intensitatea indicata de sursa (1p)

 Isursa [A]

Valoarea domeniului de msurare [A]

(1p)

Valoarea intensitatii indicata de aparat [A] (6p)

Valoarea domeniului de msurare [A] (1p)

Valoarea intensitatii indicata de aparat [A]

(6p)

ΔI =

Idn- Id marit

[A]

(1p)

 

 

 

 

 

 

 

Tabelul 6 – notarea activitatilor corespunzatoare lucrarii de laborator

aplicatia numarul

subpunctul

Punctaj maxim (Pmax)

Punctaj acordat

(Pac)

2.1

a

10

 

b

10

 

c

10

 

d

10

 

e

10

 

2.2

Valoarea intensitatii indicata de sursa

1

 

a

7

 

b

7

 

c

1

 

d

10

 

e

5

 

Total puncte

81

 

Nota =(Pac/81)*9+1(din oficiu)

 

 

 

Test la final de lectie

 

Masurarea intensitatii curentului electric

==================

1. Intensitatea curentului electric este o marime :

a) derivata;

b) fundamentala;

c) vectoriala;

========================

2. Intensitatea curentului electric se noteaza cu :

a) U;

b) DCA;

c) DCV;

d) I;

e) ACA;

f) i;

======================

3. Intensitatea curentului electric care strabate un conductor :

a) creste daca tensiunea electrica scade;

b) scade daca tensiunea electrica creste;

c) creste daca tensiunea electrica creste;

d) este invers proportionala cu rezistenta electrica a conductorului;

e) este direct proportionala cu rezistenta electrica a conductorului;

======================

4. Intensitatea curentului electric are ca unitate de masura :

a) voltul;

b) amperul;

c) ohmul;

d) wattul;

========================

5. Intensitatea de 250 mA este egala cu :

a) 0.250 μA;

b) 2500 nA;

c) 0.25A;

d) 25 kA;

==========================

6. Intensitatea de 0.75 kA este egala cu :

a) 75 A;

b) 7500 mA;

c) 750 A;

d) 7.5 μA;

=========================

7. Intensitatea de 650000 μA este egala cu :

a) 650mA;

b) 6500 A

c) 0.65 kA;

===========================

8. intensitatea curentului electric se masoara cu :

a) wattmetrul;

b) ampermetrul;

c) voltmetrul;

d) multimetrul;

==============================

9. Ampermetrul se leaga in circuitul de masurare :

a) in serie cu rezistorul strabatut de curentul al carui intensitate o masuram;

b) in paralel cu sursa de tensiune;

c) in serie cu sursa de tenisune;

d) in paralel cu rezistorul strabatut de curentul al carui intensitate o masuram;

==========================

10. Constanta unui ampermetru este egala cu :

a) domeniul de masurare al aparatului;

b) valoarea diviziunii aparatului;

c) lungimea diviziunii aparatului;

============================

11. Un ampermetru are scara gradata formata din 50  diviziuni si poate masura curenti cuprinsi intre 2A si 10A. Valoarea diviziunii aparatului este egala cu :

a) 2*50 A/div;

b) 10*50 A/div;

c) 2/50 A/div;

d) 8/50 A/div;

e) 10/50 A/div;

========================

12. Acul indicator al unui ampermetru analogic se afla intre reperele 15 si 16 de pe scara gradata (care are 25 de diviziuni si valorile extreme 1A si 5A). Intensitatea curentului electric are valoarea :

a) (5/25)*15 A;

b) (5/25)*16 A;

c) (5/15)*25 A;

d) (5/16)*25A;

e) (4/25)*15 A;

f) (4/25)*16 A;

g) (4*25)/5 A;

h) 4*25*5 A;

==============================

13. Operatiile necesare masurarii intensitatii curentului electric cu ampermetrul digital care are mai multe domenii de masurare, sunt :

a) scurtcircuitarea bornelor si reglarea la infinit;

b) legarea in circuit;

c) reglarea la zero cu corectorul de zero;

d) selectarea domeniului de masurare;

e) selectarea functiei intensitate ;

f) numararea diviziunilor;

g) determinarea constantei aparatului;

h) citirea valorii afisate;

i) inmultirea valorii afisate cu cifra din dreptul selectorului;

j) inmultirea numarului de diviziuni cu constanta aparatului;

===========================

14. Un ampermetru digital cu mai multe domenii de masurare are selectorul in dreptul valorii de 2A si indica valoarea 0.75A. Valoarea msurata a intensitatii curentului electric este :

a) 2 A;

b) 2*0.75 A;

c) 0.75 A;

d) 2/0.75 A;

e) 0.75/2 A;

=================================

15. Daca un ampermetru analogic se leaga in paralele cu consumatorul care este parcurs de curentul a carui intensitate trebuie masurata, atunci:

a) ampermetrul nu va da nici o indicatie;

b) acul ampermetrului se deplaseaza spre stanga;

c) acul indicator se deplaseaza pana ajunge in contact cu opritorul din dreapta;

d) ampermetrul indica valoarea exacta a intensitatii;

e) ampermetrul se supraincalzeste, existand riscul deteriorarii;

============================

16. Daca un ampermetru digital se leaga in paralele cu consumatorul care este parcurs de curentul al carui intensitate trebuie masurata, atunci ampermetrul:

a) se supraincalzeste , existand riscul deteriorarii;

b) indica corect valoarea intensitatii;

c) nu indica nici o valoare;

d) indica valoarea tensiunii electrice la bornele consumatorului;

==========================

17. Daca, pentru masurarea intensitatii de 15 A, folosim un ampermetru analogic care are domeniile de 5A,10A,20A si selectam domeniul de 5A, atunci :

a) aparatul indica valoarea intensitatii cu eroare negativa;

b) aparatul indica valoarea intensitatii cu eroare foarte mare;

c) aparatul se supraincalzeste , existand riscul deteriorarii;

d) acul indicator se deplaseaza spre stanga scarii gradate;

e) acul inidcator se deplaseaza pana vine in contact cu opritorul din dreapta;

==========================

18. Daca pentru masurarea intenstiatii curentului electric de 125 mA, folosim un ampermetru cu domeniile de 50mA, 150mA, 200mA si 300 mA din care selectam domeniul de 300 mA, atunci;

a) indicatia aparatuliu are eroare mare de masurare;

b) aparatul se supraincalzeste , existand riscul deteriorarii;

c) aparatul nu indica nici o valoare;

================================

19. Daca masuram intensitatea curentului electric de 75 mA, cu un aparat digital, selectand (dintre domeniile de 100 mA, 1A si 5A) domeniul de 1A, atunci indicatia aparatului va fi:

a) 75 mA;

b) 0.75 A;

c) 0.075 A;

d) 1/75 mA;

=============================================

20. Un ampermetru are domeniile de masurare de 100 mA, 200 mA si 300 ma. Valoarea minima care poate fi masurata corect, in domeniul 200 mA, este :

a) 0 mA;

b) 100 mA;

c) 200 mA;

===========================