Тепловое действие электрического тока используется в тест по физике

Тепловое действие электрического тока используется в тест по физике

1. В обычных условиях металлы электрически нейтральны. Это объясняется тем, что у них:
а) отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов +
б) число отрицательных ионов равно по абсолютному значению числу положительных ионов +
в) плохая электропроводимость

2. Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение:
а) ионов
б) электронов +
в) протонов

3. Для того чтобы в проводнике возник электрический ток, необходимо:
а) наличие в нем электрических зарядов
б) иметь потребителя электрической энергии
в) создать в нем электрическое поле +

4. При прохождении тока через электролит положительно заряженные ионы перемещаются к:
а) катоду +
б) аноду
в) протону

5. Какое действие тока используется в электрических лампах:
а) магнитное
б) химическое
в) тепловое

6. За направление электрического тока условно принимают то направление, по которому движутся в проводнике:
а) электроны
б) положительные заряды +
в) положительные и отрицательные ионы

7. В каком году были обнаружены материалы, обладающие сверхпроводимостью при температурах около -100 градусов С:
а) 1980
б) 1987
в) 1986 +

8. Какими носителями электрического заряда создается ток в металлах:
а) только электронами +
б) ионами
в) электронами и ионами

9. Какое действие электрического тока сопровождает прохождение тока через металлы:
а) химическое
б) только магнитное
в) тепловое +

10. Какое действие электрического тока сопровождает прохождение тока через металлы:
а) химическое
б) магнитное +
в) только тепловое

11. Какое(ие) действия электрического тока всегда сопровождают его прохождение через любые среды:
а) магнитное +
б) химическое
в) тепловое

12. Какие еще (кроме свободных электронов) заряженные частицы имеются в металлах:
а) атомы
б) положительные ионы +
в) отрицательные ионы

13. Где они находятся в металлах:
а) в узлах кристаллической решетки +
б) каждый на определенном месте
в) на постоянном для каждого месте

14. Какое движение и каких частиц представляет собой электрический ток в металлах:
а) согласованное колебание ионов в узлах кристаллической решетки
б) упорядоченное смещение положительных ионов
в) упорядоченное (однонаправленное) движение свободных электронов +

15. Кристаллическая решетка металла, образуемая ионами, имеет положительный заряд. Почему же металлы электрически нейтральны:
а) потому что общий отрицательный заряд всех свободных электронов равен всему положительному заряду ионов +
б) потому что свободные электроны в металле, двигаясь хаотично, попадают на поверхность и экранируют положительный заряд решетки
в) потому что ионы сохраняют свое местоположение в твер­дом теле

16. При каком условии в металлическом проводнике возникает электрический ток:
а) при появлении в нем свободных электронов
б) при создании в нем электрического поля +
в) в случае перехода хаотического движения свободных электронов в упорядоченное движение

17. Какова скорость распространения электрического тока в цепи:
а) она равна скорости упорядоченного движения электронов в проводниках
б) она равна средней скорости хаотического движения электронов
в) она равна скорости распространения в цепи электрического поля +

18. Движение каких заряженных частиц в электрическом поле принято за направление тока:
а) электронов
б) частиц с положительным зарядом +
в) частиц с отрицательным зарядом

19. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику перенос вещества:
а) происходит редко
б) происходит
в) не происходит +

20. Ионы металла … участие в переносе электрического заряда:
а) принимают
б) не принимают +
в) принимают периодически

21. Наиболее убедительное доказательство электронной природы тока в металлах было получено в опытах с:
а) инерцией электронов +
б) инерцией ионов
в) инерцией протонов

22. Идея таких опытов и первые качественные результаты (1913 г.) принадлежит русскому физику:
а) Попову
б) Папалекси +
в) Ватутину

23. Идея таких опытов и первые качественные результаты (1913 г.) принадлежит русскому физику:
а) Ватутину
б) Попову
в) Мандельштаму +

24. В этом году американский физик Р. Толмен и шотландский физик Б. Стюарт усовершенствовали методику этих опытов и выполнили количественные измерения:
а) 1926
б) 1916 +
в) 1906

25. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг:
а) стержня
б) другой катушки
в) своей оси +

26. Высокочувствительный прибор для измерения силы малых постоянных электрических токов:
а) амперметр
б) гальванометр +
в) вольтметр

27. Еще в этом году немецкий ученый П. Друде на основании гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию проводимости металлов:
а) 1900 +
б) 1910
в) 1890

28. Из-за взаимодействия с ионами электроны могут:
а) оставаться в металле надолго
б) притянуть другой металл
в) покинуть металл +

29. Как ионы, образующие решетку, так и электроны участвуют в:
а) тепловом движении +
б) электрическом движении
в) постоянном движении

30. Согласно теории Друде–Лоренца, электроны обладают такой же средней энергией теплового движения, как и молекулы одноатомного идеального(ой):
а) жидкости
б) газа +
в) вещества

Действия электрического тока. Танасюк Ирина Николаевна учитель физики МБОУ лицей 6 Г. Невинномысска. — презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемАнгелина Девятнина

Похожие презентации

Презентация на тему: » Действия электрического тока. Танасюк Ирина Николаевна учитель физики МБОУ лицей 6 Г. Невинномысска.» — Транскрипт:

1 Действия электрического тока. Танасюк Ирина Николаевна учитель физики МБОУ лицей 6 Г. Невинномысска

2 АННОТАЦИЯ 1. Знакомство с действием электрического тока. 2. Обучение рассчитано на учащихся 8 класса. 3. Детям созданы благоприятные условия для развития творческого воображения, познавательных способностей и эмоциональной восприимчивости. 4. С помощью слайдовой демонстрации учащиеся тренируют память и навыки самостоятельности. 5. Современные компьютерные технологии безусловно облегчают работу учащихся и учителя т. к. позволяют быстро переключать внимание. Фиксировать его на проблеме, проявлять смекалку. Интерес к новому и не угасающий интерес к пройденному. 5. Современные компьютерные технологии безусловно облегчают работу учащихся и учителя т. к. позволяют быстро переключать внимание. Фиксировать его на проблеме, проявлять смекалку. Интерес к новому и не угасающий интерес к пройденному. 6. Использование такой технологии для изучения школьниками физических явлений является целесообразным и эффективным.

3 Цели урока: образовательная: экспериментально установить действия электрического тока и выяснить его практическое применение; образовательная: экспериментально установить действия электрического тока и выяснить его практическое применение; воспитательная: формирование познавательного интереса к физике, воспитание толерантного отношения друг к другу; воспитательная: формирование познавательного интереса к физике, воспитание толерантного отношения друг к другу; развивающая: развитие навыков логического мышления; обоснования своих высказываний; развитие политехнических знаний и умений, элементов творчества, умения пользоваться языком физики и применять знания в новой обстановке. развивающая: развитие навыков логического мышления; обоснования своих высказываний; развитие политехнических знаний и умений, элементов творчества, умения пользоваться языком физики и применять знания в новой обстановке.

4 План урока: 1. Организационный момент. 1. Организационный момент. 2. Мотивация. 2. Мотивация. 3. Актуализация опорных знаний и умений. 3. Актуализация опорных знаний и умений. 4. Усвоение новых знаний. Работа в группах. 4. Усвоение новых знаний. Работа в группах. 5. Итоговый тест. 5. Итоговый тест. 6. Подведение итогов урока. 6. Подведение итогов урока.

5 Распределение времени по этапам урока:

6 У китайского народа есть пословица: У китайского народа есть пословица: «Человек может стать умным тремя путями: путем подражания – это самый легкий путь, путем опыта – это самый трудный путь и путем размышления – это самый благородный путь». «Человек может стать умным тремя путями: путем подражания – это самый легкий путь, путем опыта – это самый трудный путь и путем размышления – это самый благородный путь». И пусть сегодня на уроке каждый из вас выберет свой путь к знанию! И пусть сегодня на уроке каждый из вас выберет свой путь к знанию!

7 Отгадайте загадку: Он бежит по проводам Он бежит по проводам В каждом доме он желан В каждом доме он желан Но не вздумай с ним шутить, Но не вздумай с ним шутить, Может он поколотить. Может он поколотить.

8 Ответьте на следующие вопросы: 1. Что такое электрический ток? 2. Какие частицы могут двигаться в металлических проводниках? 3. Можно ли увидеть движение свободных электронов в проводнике? 4. Как же можно судить о наличии электрического тока?

9 Итак, наша задача – выяснить каковы действия электрического тока. Но, прежде всего, необходимо установить, что мы уже знаем о нем. Задание: Закончите высказывание. 1. Проводники отличаются от непроводников наличием свободных… 2. В узлах кристаллической решетки металла расположены… 3. Когда говорят о скорости распространения электрического тока, то имеют в виду скорость распространения по проводнику… 4. За направление электрического тока условно приняли то направление, по которому движутся в проводнике… 5. Носителями заряда в водных растворах являются…

10 Проверь себя: 1. Проводники отличаются от непроводников наличием свободных заряженных частиц. 2. В узлах кристаллической решетки металла расположены положительные ионы. 3. Когда говорят о скорости распространения электрического тока, то имеют в виду скорость распространения по проводнику эл. поля. 4. За направление электрического тока условно приняли то направление, по которому движутся в проводнике положительные заряды. 5. Носителями заряда в водных растворах являются положительные и отрицательные ионы.

11 ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА — это те явления, которые вызывает электрический ток. По этим явлениям можно судить «есть» или «нет» в электрической цепи ток. — это те явления, которые вызывает электрический ток. По этим явлениям можно судить «есть» или «нет» в электрической цепи ток.

12 Магнитное действие тока — проводник с током приобретает магнитные свойства; — наблюдается при наличии электрического тока в любых проводниках (твердых, жидких, газообразных) c-bf6a- 5a46a9b5afd3/ htm c-bf6a- 5a46a9b5afd3/ htm c-bf6a- 5a46a9b5afd3/ htm c-bf6a- 5a46a9b5afd3/ htm

13 Тепловое действие тока- электрический ток вызывает разогревание металлических проводников (вплоть до свечения).

14 Химическое действие тока. — при прохождении электрического тока через электролит возможно выделение веществ, содержащихся в растворе, на электродах.. — наблюдается в жидких проводниках.

15 Физиологическое действие тока на ранней стадии развития науки об электричестве было единственным, о котором было известно ученым, и было основано на собственных ощущениях экспериментаторов. отрицательное: изменения в нервной системе, судорожные спазмы мышц, спазм диафрагмы — главной дыхательной мышцы в организме — и сердца, тепловое действие, отрицательное: изменения в нервной системе, судорожные спазмы мышц, спазм диафрагмы — главной дыхательной мышцы в организме — и сердца, тепловое действие, положительное: Электрошок — электрическое раздражение мозга, с помощью которого лечат некоторые психические заболевания. Дефибрилляторы — электрические медицинские приборы, используемые при восстановлении нарушений ритма сердечной деятельности посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами. Гальванизация — пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение. положительное: Электрошок — электрическое раздражение мозга, с помощью которого лечат некоторые психические заболевания. Дефибрилляторы — электрические медицинские приборы, используемые при восстановлении нарушений ритма сердечной деятельности посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами. Гальванизация — пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение.

16 РАБОТАЯ С ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ, БУДЬ ОСТОРОЖЕН !

17 Итоговый тест: Вариант 1 Вариант 1 1. Электрический ток – это… а) упорядоченное движение частиц; а) упорядоченное движение частиц; б) упорядоченное движение свободных электронов, б) упорядоченное движение свободных электронов, в) упорядоченное движение заряженных частиц, г) движение заряженных частиц. Вариант 2 Вариант 2 1. Электрический ток в металлах – это… а) упорядоченное движение частиц; б) упорядоченное движение свободных электронов, б) упорядоченное движение свободных электронов, в) упорядоченное движение заряженных частиц, г) движение заряженных частиц.

18 Итоговый тест: Вариант 1 Вариант 1 2. Какое действие тока всегда наблюдается в твердых, жидких и газообразных проводниках? а) тепловое, б) химическое, в) магнитное, г) физиологическое. Вариант 2 Вариант 2 2. Как называется действие тока может вызвать сильные конвульсии и кровотечения из носа? а) тепловое, б) химическое, в) магнитное, г) физиологическое.

19 Итоговый тест: Вариант 1 Вариант 1 3. Укажите, в каком из перечисленных случаев используется физиологическое действие тока. а) нагревание воды электрическим током, б) хромирование деталей, в) рефлекторное сокращение мышц, г) свечение электрической лампы. Вариант 2 Вариант 2 3. Укажите, в каком из перечисленных ниже случаев используется химическое действие тока. а) нагревание воды электрическим током, б) хромирование деталей, в) рефлекторное сокращение мышц, г) свечение электрической лампы.

20 Итоговый тест: Вариант 1 Вариант 1 4. Какое действие тока использую в устрой- стве пылесоса? а) химическое, б) магнитное, в) физиологическое, г) тепловое. Вариант 2 Вариант 2 4. Какое действие тока используют в устрой- стве гальванометра? а) химическое, б) магнитное, в) физиологическое, г) тепловое.

21 Итоговый тест: Вариант 1 Вариант 1 5. В устройстве какого бытового прибора используется тепловое действие тока? а) телевизор, б) фен, в) пылесос, г) электрическая лампа. Вариант 2 Вариант 2 5. В устройстве какого бытового прибора используется одно- временно тепловое и магнитное действие тока? а) телевизор, б) фен, в) пылесос, г) электрическая лампа.

Где используется тепловое действие электрического тока?

Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

Где используется магнитное действие электрического тока?

Магнитное действие применяется в трансформаторах и электромагнитах. Самый простой пример светового действия – лампа накаливания. В данном источнике света спираль достигает нужной температурной величины посредством проходящего сквозь нее тока до состояния белого каления.

Где используется химическое действие электрического тока?

При прохождении тока по проволоке, она нагревается, удлиняется и провисает. … Тепловое действие тока используется в электрических нагревателях, кипятильниках. Химическое действие тока используется для получения чистых металлов, для никелирования и хромирования.

Как используется тепловое действие тока в быту и технике?

ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

е. она нагреется и удлинится. Таким образом её можно даже раскалить докрасна. Именно на тепловом действии тока основана работа различных бытовых нагревательных приборов, таких, как электрический чайник, электрические плитки, утюги и др.

Как можно наблюдать на опыте тепловое действие тока Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока где используют тепловое химическое действие тока?

Тепловое действие тока можно наблюдать на проволоке, через которую пропускают электрический ток, она нагревается, удлиняется от нагревания и провисает. Если ток увеличить, можно нагреть проволоку докрасна. В лампах накаливания вольфрамовая спираль накаляется током до яркого свечения.

Какое действие электрического тока наблюдается при прохождении электрического тока через электролит?

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы).

Какое действие произойдет при прохождении электрического тока через морскую воду?

Кроме теплового действия електрического тока, наблюдается еще и химическое действий. Поскольку морская вода это раствор то при ее нагревании происходит распад этого раствора на составляющии которые являются носителями электрического тока (позитивные и отрицательные ионы).

Какое действие электрического тока используется при получении клише с воскового диска?

Для получения медную копии (клише) с воскового диска использовалось явление электролиза, то есть осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор её солей.

Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока?

Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока? Химическое действие тока можно наблюдать, например, при пропускании тока через раствор медного купороса (CuSO4) на отрицательно заряженном электроде выделится чистая медь (Cu).

Какое действие оказывает электрический ток?

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрескивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процессов в живом организме). … Наиболее тяжелым видом электротравм являются электрические удары.

В чем проявляется тепловое действие тока при каких условиях?

1) В чем проявляется тепловое действие тока? При каких условиях оно наблюдается? При прохождении тока по проводнику она нагревается и, удлинившись, слегка провисает. … – При нагревании проводника увеличивается потенциальная энергия взаимодействия молекул тела; расстояние между молекулами возрастает, проводник удлиняется.

Почему при прохождении тока по проводнику он нагревается?

Факт нагрева проводника при протекании по нему тока объясняется тем, что во время движения заряженных частиц под действием электрического поля они сталкиваются с частицами проводника, в результате часть энергии передаётся этим частицам проводника, то есть средняя скорость хаотического (теплового) движения частиц …

Что такое сила тока единицы измерения?

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (обозначение: А), ампер является одной из семи основных единиц СИ. 1 А = 1 Кл/с. и формы поверхности, через которую течёт ток.

В каком опыте можно показать магнитное действие тока?

Ответ, проверенный экспертом Эрстед -учёный,который в 1820 году обнаружил магнитное действие тока. Опыт Эрстеда показывает, что вокруг проводника с током создается магнитное поле, которое вызывает отклонение магнитной стрелки.

Что такое магнитное действие электрического тока?

Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное поле. Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.

Какое действие электрического тока используется для получения чистых металлов?

Химическое действие тока состоит в выделении веществ из растворов при прохождении через них электрического тока — явление электролиза используется для получения чистых металлов.

Источники электрического тока и его действие

Электричество так прочно вошло сегодня в нашу жизнь, что без него не мыслимы ни быт, ни производство. Прогресс науки и техники во многом стал возможен, благодаря широкому использованию электрического тока. Развитие сети атомных электростанций, дальнейшее совершенствование электронной техники, создание сложнейших генераторов — таков на сегодняшний день Российской электроэнергетики.

В источниках электрического тока происходит превращение других видов энергии в электрическую. Механическая энергия превращается в электрическую как в лабораторных машинах, так и в промышленных генераторах при получении электрического тока различной мощности. Превращение химической энергии в электрическую происходит в гальванических элементах. Они имеют различные размеры и применяются для питания портативной и другой аппаратуры. Для электропитания движущихся устройств применяются химические источники тока — аккумуляторы. В зависимости от материала электродов, аккумуляторы бывают щелочные, железоникелевые, серебряно-цинковые и свинцовые. Аккумулятор для работы необходимо заряжать. В термоэлементе, состоящем из двух спаянных между собой проводников из различных материалов, при нагревании места спая, возникает электрический ток. Термоэлемент превращает внутреннюю энергию нагревателя в электрическую. Термоэлектрические генераторы применяются на навигационных буях, автоматических маяках и удаленных метеостанциях. Световая энергия, также может превращаться в электрическую. Например, при освещении селена, оксида меди или кремния. Это явление лежит в основе работы устройства фотоэлемента. Фотоэлементы применяются в автоматике, телевидении, фототехнике и кино. Солнечные батареи, установленные на космических кораблях и гелиоустановках, также являются источниками электроэнергии. Солнечные батареи непосредственно преобразуют световую энергию в электрическую. Гелиоустановки не требуют топлива и не загрязняют окружающую среду. Они используются в районах с наибольшим количеством солнечных дней в году.

Сегодня используется тепловое, химическое и магнитное действие электрического тока. При возникновении электрического тока в проводнике, проводник нагревается. На этом основано действие электрических нагревательных приборов. С увеличением силы тока повышается температура проводника. В лампах накаливания тонкая проволочка наливается электрическим током до яркого свечения. Тепловое действие тока используется также в плавких предохранителях и автоматических выключателях, защищающих от короткого замыкания. А способность электрического тока нагревать металлы до температуры их плавления позволяет надежно соединить их с помощью сварки. Химическое действие тока наблюдается при прохождении его через раствор электролита. В результате на электродах осаждаются нейтральные частицы вещества. Это явление используется для получения чистых металлов, при никелировании или хромировании металлических предметов для защиты их от коррозии. Свойство электрического тока создавать магнитное поле используется в самых различных технических устройствах. Например, в телефонах и громкоговорителях. В миниатюрных записывающих и воспроизводящих головках видеомагнитофонов и в гигантских промышленных подъемных кранах. В результате взаимодействия проводника с током с магнитным полем проявляется магнитное действие тока. Это явление лежит в основе работы электроизмерительных приборов и в электродвигателях.

У истоков применения электричества в технике стояли многие русские ученые. Имена Петрова, Шилинга, Якоби, Лодыгина, Попова навеки вписаны в историю науки и техники. Пример патриотизма ученого проявил Павел Николаевич Яблочков. Все деньги, полученные за свое изобретение электрической свечи, он употребил на выкуп патента, который преподнес в дар России.

Мы уже научились превращать в электрическую энергию, энергию приливов, внутреннего тепла земли и ветров. Развитие сети мощных электростанций и высоковольтных линий электропередач, дальнейшее совершенствование электротехнических устройств существенно влияет на темпы научно-технического прогресса. Наука об электричестве ждет новых открытий.

Термопары: устройство и принцип работы простым языком

Термопарой, или термоэлектрическим преобразователем, называют устройство для измерения температуры, основой работы которого является термоэлектрический эффект.

В бытовых целях используются в различных приборах, в самых простых и технически сложных: от утюгов, паяльников, холодильников до автомобилей и отопительных котлов. Благодаря большому диапазону измеряемых температур (от -250 о С до +2500 о С) широкое применение термопары нашли в промышленности, коммунальном хозяйстве, науке и медицине. Также термоэлектрические преобразователи работают как часть систем автоматики и управления, снимая и передавая данные об изменениях температуры. Такие датчики отличаются надежностью, невысокой стоимостью, необходимой точностью и низкой инертностью.

Работа термопары основана на свойстве изменения термо-ЭДС (термоэлектродвижущей силы) от повышения или уменьшения температуры. Точность показаний зависит от типа конструкции, соблюдения технологических требований, схемы подключения проводников.

Конструкция термоэлектрического преобразователя обусловлена тепловой инерцией и чувствительностью используемых элементов, условиями применения: диапазоном температур, агрессивностью и агрегатным состоянием среды, необходимостью использовать защиту.

Принцип работы термопары

Принцип действия термопары — термоэлектрический эффект, или эффект Зеебека. Явление это было открыто ученым в 1821 году и состоит в следующем:

в замкнутой цепи из двух разнородных проводников возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС), если места их соединения, или спаи, поддерживать при разной температуре. Эффект не возникает в случае использования однородных материалов, а также при одинаковых температурах спаев. Величина термоэлектродвижущей силы зависит от материала проводников и разницы температур контактов, направление тока в контуре — от того, температура какого спая выше.

На практике в термопаре используют проводники из разных сплавов, они также называются термоэлектродами. Один спай, «горячий», выполняют сваркой или скручиванием и помещают в среду с измеряемой температурой; другой, «холодный», замыкается на контакты измерительного прибора или соединяется с устройством автоматического управления. В современных сложных термопарах используются цифровые преобразователи сигнала.

Термо-ЭДС возникает за счет разницы потенциалов между соединениями проводников при интенсивном нагреве или охлаждении горячего спая. Напряжение на холодном спае пропорционально зависит от температуры на горячем. При этом температура на холодном должна быть постоянной, иначе возникает большая погрешность измерений. Для высокой точности холодный контакт помещается в специальные камеры, где температура поддерживается на одном уровне.

Применение термопар и их особенности

Область применения термопар огромна, в первую очередь, благодаря широкому измерительному диапазону температур: от сверхнизких до экстремально высоких. Широкое распространение эти устройства получили также из-за стабильности и точности измерений. Их используют в бытовых и промышленных приборах, производственных технологиях для измерения температуры различных устройств, объектов и сред: воздуха, твердых тел, расплавленного металла, жидкостей и газов, вращающихся деталей, тепловых двигателей.

Как датчики температур термоэлектрические преобразователи применяют в автоматизированных системах управления. В газовом оборудовании (котлы, плиты, колонки) с помощью термопар осуществляют термоконтроль. По данным термопары срабатывает аварийное отключение приборов, если превышена допустимая температура.

От назначения термопары зависит ее конструкция и материалы проводников: различные комбинации металлов предназначены для различных сред и диапазонов температур.

Рабочие элементы для защиты от воздействия внешних факторов могут помещаться в колбу, или чехол: например, защитный материал для термопары в газовом котле — нержавеющая или обычная сталь. При температурах до 1000-1100 о С применяют жаростойкие сплавы, при более высоких — фарфор, тугоплавкие сплавы. Для измерений в особых условиях среды, к примеру, при высоком давлении, требуется герметичность термопары.

Если среда измерения не оказывает вредного влияния на проводники, защиту не используют. Бескорпусный вариант с незакрытым местом соединения двух проводников отличается низкой инертностью и практически мгновенным измерением температуры.

В зависимости от количества мест измерения термопары могут быть одноточечные и многоточечные. Соответственно, длина рабочей части термопары колеблется от 120 мм до 20000 мм. Потребность во многих точках измерения (до нескольких десятков) возникает, в частности, в химической и нефтехимической промышленности для тех емкостей, где перерабатываются жидкости (реакторов, баков, колонн фракционирования).

Классификация термопар

Принцип действия термопары основан на возникновении разности потенциалов в проводниках, поэтому металлы термоэлектродов должны отличаться по химическим и физическим характеристикам. Для применения в термопарах используются различные сплавы цветных и благородных металлов.

Благородные металлы позволяют существенно повысить точность измерений, сказывается меньшая термоэлектрическая неоднородность и стойкость к окислению. Они используются для измерений до 1900 о С, при более высоких температурах необходимы специальные жаростойкие сплавы. Неблагородные металлы применяются до 1400 о С.

Все материалы проводников обладают различной плавкостью, стойкостью к окислению, диапазоном рабочих температур. Именно в указанном производителем интервале температур возможна качественная работа устройства и точные данные измерений.

Для классификации групп термопар по российскому ГОСТу используют три кириллические буквы, международная классификация подразумевает обозначение одной буквой латиницы: например, нихросил-нисиловая термопара имеет обозначение ТНН, или N; платинородий-платинородиевая — ТПР, тип В.

Другая классификация термопар учитывает типы спаев, которые могут быть использованы:

• одноэлементные и двухэлементные;
• изолированные и соединенные с корпусом;
• заземленные и незаземленные.

Инерционность термопары снижается при заземлении на корпус, а это увеличивает быстродействие и точность измерений. Также для уменьшения инерционности в некоторых устройствах спай оставляют снаружи защитного корпуса.

Хромель+алюмель ТХА (тип K)

Существует множество типов термопар, хромель-алюмель — одна из самых распространенных.

Состав сплава хромель:

• 90% никеля
• 10% хрома

• 95% никеля
• 2% алюминия
• 2% никеля
• 1% кремния

Возможность работы с линейной характеристикой в пределах температур от -200 о С до +1300 о С, подходит для нейтральных и окислительных сред, имеет невысокую стоимость. В восстановительной среде требуется защитный корпус. Диапазон рабочих температур зависит от диаметра электродов, может применяться при реакторном облучении.

Отличается высокой чувствительностью (примерно 41 мВ/ о С) и регистрирует даже небольшие изменения температуры, очень широко применяется во многих областях.

Недостатки и особенности. Никель имеет магнитные свойства, что вызывает изменение выходного сигнала при температурах 350 о С. В серной среде возможен преждевременный отказ, при определенных низких концентрациях кислорода работа также нарушается.

Железо+константан ТЖК (Тип J)

Надежная и недорогая термопара для промышленности и науки.

Константан обычно состоит из :

Применяется в более узком диапазоне температур по сравнению с хромель-алюмелем: -200 — +1100 о С, при этом выше чувствительность: 50-60 мкВ/ о С.

Хорошо подходит для вакуумной среды, измерения проводятся также в окислительных, восстановительных, нейтральных средах. Температура длительного воздействия — до +750 о С, кратковременного — до +1100 о С.

Нельзя постоянно применять при отрицательных температурах из-за коррозии на металлическом выводе, окислительные среды сокращают срок действия. При высоких положительных температурах негативно влияет сера.

Хромель+копель ТХК (тип L).

Копель изготавливается примерно в таких пропорциях:

• медь 56%
• никель 43%
• марганец 1%.

В основном используется для пирометрических измерений различных сред при рабочих температурах 200-600 о С, в промышленных и лабораторных установках. Максимальный диапазон измеряемых температур: от -250 о С до +1100 о С при кратковременном воздействии.

Одна из самых высокочувствительных термопар — до 80 мкВ/ о С.

Чувствительна к деформации, очень хрупкая.

Преимущества и недостатки термопар

Термопары имеют давнюю историю эксплуатации и широко применяются благодаря следующим преимуществам:

• Способности работать в агрессивных средах и экстремальных температурах от -250 о С до +2500 о С.
• Невысокой цены для большинства моделей. Стоимость увеличивается для приборов с благородными металлами, защитными элементами, дополнительными соединениями и разъемами.
• Проверенной десятилетиями надежности и неприхотливости.
• Точности измерений. Погрешность составляет до 1-2 о С в стандартных приборах, что по большей части достаточно для промышленных и бытовых нужд. Более высокоточные приборы имеют показатель 0,01 о С.
• Простой технологии изготовления и обслуживания.

К недостаткам термопар можно отнести:

• необходимость применения высокочувствительных приборов для снятия результатов измерений;
• малая величина токов требует экранирующей защиты проводов для уменьшения наводки;
• ухудшение показателей при длительном использовании в условиях перепадов температур;
• для точных измерений требуется градуировка каждого прибора на заводе-изготовителе;
• появление нелинейной зависимости термо-ЭДС от нагревания, если превышаются рабочие ограничения.

В целом, возможные сложности в работе с термопарами хорошо изучены и имеют различные способы решения. Благодаря надежности, точности, широкому рабочему диапазону температур устройства очень распространены. Применение определяется их техническими характеристиками и особенностями, а для некоторых систем термопары — единственно возможный вариант. Существующая классификация, а также многочисленные исследования и опыт эксплуатации дают обширную информацию о различных типах устройств, что облегчает их выбор и использование.

Какой тип термопар выбрать

В промышленном оборудовании термопары используются крайне часто для более точного контроля этапов производства товара. В то время пока вы рассматриваете какую термопару выбрать, рекомендуем заострить свое внимание на следующих характеристиках:

• Диапазон измерения температур
• Устойчивость к химическим средам
• Стойкость к вибрации и механическим воздействиям
• Совместимость с используемым оборудованием

Как подобрать тип спая термопары

У термопар имеется три типа спая: изолированный, неизолированный или открытый.

На конце датчика с неизолированным переходом провода термопары прикреплены к стенке датчика с внутренней стороны. Благодаря этому достигается отличная теплопередача снаружи через стенку оболочки к спаю термопары. В изолированном типе спай термопары отделен от стенки оболочки. Время отклика меньше, чем у неизолированного типа, но изолированный обеспечивает изоляцию от электричества.

Термопара в стиле открытого спая выступает из конца оболочки и подвержена воздействию среды которая ее окружает. Этот тип обеспечивает лучшее время отклика, но его можно эксплуатировать только для некоррозионных и негерметичных случаев.

Неизолированный спай используют для замера температур агрессивных сред, или же для областей применения где характерно высокое давление. Спай неизолированной термопары приварен к защитной оболочке, благодаря чему достигается более быстрый отклик, чем при эксплуатации спая изолированного типа.

Изолированный спай отлично себя показывает в измерениях температур в агрессивных средах, где рекомендуется иметь термопару, которая электрически изолирована от оболочки и экранированную ею. Термопара из сварной проволоки физически изолирована от оболочки термопары порошком MgO (оксид магния).

Открытый переход рекомендуется для измерения статических или текущих температур некоррозионных газов, где понадобится быстрое время отклика. Соединение выходит за пределы защитной оболочки из металла, в следствии чего получается более точный и быстрый отклик. Изоляция оболочки герметична в соединительных местах, благодаря чему исключается любое проникновение влаги или газа, которое могло бы привести к ошибкам.

Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия и другим параметрам

Электроизмерительные приборы востребованы и представлены в большом разнообразии. Они применяются в промышленности, транспортной сфере и других областях деятельности. Устройства имеют особую систему обозначения и имеют классификацию по ряду признаков, которую необходимо знать перед применением приборов.

Конструкция и области применения измерительных приборов

Для измерения различных показателей электрического тока используют специальные приборы. Такие устройства разнообразны и классифицируются по нескольким критериям, что позволяет выбрать оптимальный вариант. Все варианты образуют отдельный класс, называющийся электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы многообразны, так как необходимы в разных сферах деятельности

Многие варианты приборов обязательно предполагают наличие дисплея, на котором отображается информация. Также в конструкции присутствуют переключатель или кнопка управления прибором. Разъёмы для подключения кабелей, корпус, кнопка включения/отключения тоже являются элементами электроизмерительных приборов.

Дисплей или циферблат всегда присутствуют на приборах измерения электротока

Устройства разного типа применяют в следующих сферах деятельности:

• медицина;
• связь и энергетика;
• научные исследования;
• бытовые условия;
• транспортная промышленность;
• производство любого типа.

Простые или сложные модели приборов позволяют измерить силу тока и другие показатели электроэнергии. Для бытовых условий применяют простой вариант — счётчик электроэнергии, а в промышленности используются более сложные и профессиональные устройства. Таким образом, для электроизмерительных приспособлений каждого типа характерно определённое назначение.

Принцип работы

Большинство электроизмерительных устройств имеют принцип действия, основанный на том, что электроны двигаются по проводнику электроцепи и создают вокруг себя магнитное поле. Стрелка измерительного приспособления перемещается в этом поле, реагируя на его параметры. Чем ниже показатели магнитной зоны, тем меньше отклонения стрелки.

Шкала и стрелка присутствуют на многих приборах и визуализируют особенности электрического тока

При этом все приборы электроизмерительного типа по принципу действия разделяются на следующие виды:

• магнитоэлектрические, в которых ток пропускается через особую рамку в виде нескольких витков изолированной проволоки. Она размещена между полюсами постоянного магнита, поля их взаимодейству­ют. Рамка и сидящая на одной с ней оси стрелка перемещаются на определённый угол, который пропорционален напряжению или току. Эти приспособления предоставляют точные данные, но без дополнительных устройств используются для определения небольших значений и лишь тока постоянного типа;
• в электродинамических устройствах магнитное поле, в котором вращается рамка, получается не благодаря постоянному магниту, а с помощью катушки с током. У этих приборов имеются две катушки: неподвижная и подвижная (рамка, жёстко соединённая со стрелкой). Устройства оптимальны для измерения постоянного и непостоянного вариантов тока;
• работа тепловых моделей осуществляется в результате нагревания током и удлинения проводников. Приборы используются как для постоянного, так и для тока переменного типа;
• действие электростатических устройств основано на взаимной силе притяжения пластин. Это осуществляется в результате воздействия на них напряжения.

Видео: принцип работы измерительных приборов

Варианты классификации приборов измерения тока

Все устройства, служащие для определения параметров электрического тока, классифицируются по нескольким признакам. В зависимости от сферы и цели применения подбирают нужный вариант.

Дисплей может быть цифровым или в виде стрелки и шкалы

Виды конструкций

Классификация устройств по типу конструкции предполагает разделение приборов по внешним данным, форме, корпусу, типу дисплея или шкалы. В результате можно выделить несколько вариантов. Одним из них являются щитовые модели, которые представляют собой объёмный щит с кнопками управления и информационным табло.

Цифровые приборы имеют дисплей, отображающий максимально точный результат измерений

Стационарные не подлежат частому перемещению и устанавливаются для контроля параметров энергии в определённой зоне. В отличие от них более мобильны переносные варианты, которые позволяют провести работы в разных местах без необходимости перемещения массивного оборудования.

Классификация по роду измеряемой величины

Все электроизмерительные устройства классифицируются в зависимости от того, какую величину позволяют определить. Это необходимо для всестороннего изучения показателей напряжения, что важно в разных сферах деятельности. В результате классификации по роду определяемой величины можно выделить следующие виды оборудования:

• амперметры необходимы для измерения тока;
• омметры служат для определения сопротивлений;
• ваттметры позволяют узнать мощность;
• счётчики используют для учёта энергии;
• частотомеры нужны для определения частот тока переменного типа;
• угол сдвига фаз измеряют фазометры;
• узнать малые величины помогают гальванометры;
• осциллографы определяют часто меняющиеся показатели.

Осциллограф имеет сложную конструкцию, помогающую получить точный результат

Каждый прибор имеет определённое назначение, но многие из них имеют схожий принцип работы. Оборудование может быть разного размера, а производители представляют широкий выбор вариантов.

Разделение по роду тока

Электрический ток может быть нескольких видов и в зависимости от этого подбирают приборы для его измерения. В результате такого подхода можно выделить изделия, предназначенные для измерения и используемые лишь в цепях постоянного тока. Существуют варианты, которые применяют только в цепях с переменным электричеством. Более универсальны модели, подходящие для работы с обеими цепями.

Способы отображения информации

Существует два варианта: цифровые и аналоговые. Под цифровыми устройствами подразумевают приборы, осуществляющие в процессе измерения автоматическое преобразование определяемой величины в дискретную. При этом величина является непрерывной, а полученный результат отображается на цифровом дисплее или регистрируется цифропечатающим оборудованием.

Цифровой дисплей характеризуется чёткостью отображения

Главное преимущество цифровых моделей по сравнению с иными вариантами заключается в том, что полученный результат измерений может быть преобразован математически или физически без повышения погрешности. Одним из представителей такого вида приборов является цифровой вольтметр. Востребованы также амперметры, фазометры, частотомеры.

Аналоговые варианты часто оснащены шкалой и стрелкой. Оборудование характеризуется тем, что при измерении показатель входного сигнала преобразуется в показатель выходного импульса. Результат показывает стрелка, направленная на градуированную шкалу, имеющую определённый предел.

Шкала со стрелкой имеет определённый диапазон измерений

Три блока являются составляющими аналоговой конструкции: блок сравнения, первичный преобразователь, устройство ввода информации. Элементы соединены в систему и взаимосвязаны друг с другом.

Иные варианты систематизации

Электроизмерительные устройства широко используются и классифицируют не только по вышеперечисленным критериям, но и по другим особенностям. Часто разделение осуществляется по следующим параметрам:

• назначение, то есть оборудование может быть вспомогательным, для измерений, бытового или профессионального применения;
• система выдачи итогового результата, в зависимости от чего изделия могут быть регистрирующими или с выводом информации на экран;
• способ измерения. Оборудование может быть использовано для сравнения или оценки показателей.

Обозначения приборов

Производители при маркировке изделий указывают определённые обозначения, которые отражают информацию о принципе действия оборудования. Прописная буква в маркировке указывает на тип работы устройства. Основными являются следующие варианты:

• «М» или «К» означают, что прибор модернизированный или контактный;
• «Д» — электродинамическое устройство;
• «Н» означает, что конструкция самопишущая;
• «Р» указывает на преобразователи измерительного типа;
• индукционные устройства обозначаются буквой «И»;
• «Л» — это логометры.

Разнообразные приборы имеют множество вариантов классификации

При выборе конкретного устройства учитывают обозначения в маркировке. Перед первым использованием нового оборудования требуется его настройка, выполняющаяся согласно инструкции.

Класс точности электроизмерительных устройств

Помимо иных характеристик, важное значение имеет и класс точности, который отражает особенности прибора. Точность зависит от допустимой предельной погрешности, которая может возникнуть в результате конструктивных особенностей конкретного оборудования. Выделяют по ГОСТу такие классы точности, как: 4,0 и 0,05; 0,1 и 0,2, а также 0,5 и 1,0, 1,5 и 2,5. Класс не превышает относительной погрешности устройства, определяющейся по формуле: — ɣ = ∆x / xпр * 100%. При этом ɣ — приведённая погрешность, ∆x — абсолютная погрешность, а xпр является измеряемым параметром.

Видео: классификация электроизмерительного оборудования

Оборудование для измерения разных показателей электротока представлено множеством моделей и типов. Выбор правильного устройства является залогом точных измерений и эффективной работы приборов.