LABORATORIUM ELEKTRYCZNE i ELEKTRONICZNE ZSP3

POMIAR I REGULACJA NATĘŻENIA

PRĄDU ELEKTRYCZNEGO

..............................................................................................................

IV. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI TEORETYCZNE

1. Podstawowe pojęcia metrologiczne

Metrologia jest dziedziną wiedzy zajmującą się teoretycznymi i praktycznymi zagadnieniami dotyczącymi pomiarów, niezależnie od ich przeznaczenia i dokładności. Metrologia ogólna zajmuje się problemami wspólnymi dla wszystkich pomiarów bez względu na rodzaj wielkości badanej. Metrologia techniczna dotyczy zastosowań metrologii w technice. Metrologia prawna jest działem metrologii odnoszącej się do jednostek miar, metod pomiarowych i narzędzi pomiarowych z uwagi na urzędowo ustalone wymagania techniczne i prawne w celu zapewnienia bezpieczeństwa i należytej dokładności pomiarów.

Pomiar to zbiór czynności doświadczalnych mających na celu określenie wartości wielkości badanej. Podczas pomiaru następuje porównanie wartości mierzonej z wartością uznaną za wzorzec miary danej wielkości. Przez wielkość w znaczeniu metrologicznym rozumie się taką właściwość zjawiska lub ciała, którą można zmierzyć, tj. określić jakościowo i ilościowo. Wartością wielkości jest iloczyn liczby i jednostki miary. Sama liczba nazywana wartością liczbową lub miarą wielkości nie wystarcza do określenia jej wartości.

Metoda pomiarowa określa sposób postępowania podczas pomiaru, tj. sposób porównania wartości wielkości badanej z wzorcem tej wielkości. W metodzie pomiarowej bezpośredniej wartość wielkości mierzonej otrzymuje się bezpośrednio, na podstawie wskazań przyrządu pomiarowego. W metodzie pomiarowej pośredniej mierzy się bezpośrednio inne wielkości związane zależnością funkcyjną (teoretyczną lub doświadczalną) z wielkością badaną, a jej wartość oblicza się na podstawie tej znanej zależności.

Narzędzia pomiarowe są to środki techniczne służące do wykonywania pomiarów, należą do nich wzorce jednostek miar i przyrządy pomiarowe. Narzędzia pomiarowe kontrolne są to narzędzia o większej dokładności, nie stosowane bezpośrednio do pomiarów, lecz wyłącznie do sprawdzania narzędzi użytkowych. Narzędziem kontrolnym może być wzorzec miary lub przyrząd pomiarowy pod warunkiem, że jego klasa dokładności jest lepsza od klasy dokładności narzędzia użytkowego oraz ma on ważne świadectwo legalizacji. Narzędzia pomiarowe użytkowe są bezpośrednio używane przy pomiarach, nie mogą natomiast służyć do sprawdzania innych narzędzi.

Klasa dokładności narzędzia pomiarowego określa jego właściwości, a przede wszystkim dopuszczalne błędy narzędzia w normalnych warunkach użytkowania. Wyróżnik określający klasę jest najczęściej wartością dopuszczalnego błędu w procentach zakresu pomiarowego (np. kl. 0,2; 1,5).

Przyrząd pomiarowy jest to narzędzie pomiarowe służące do przetwarzania wielkości mierzonej (lub wielkości z nią związanej) na wskazanie lub inną równoważną informację. Do tej grupy należą mierniki (np. mierniki wskazówkowe, mierniki cyfrowe, liczniki) określające wartość wielkości mierzonej za pomocą jednego wskazania.

2. Prąd elektryczny

Prądem elektrycznym nazywamy ukierunkowany ruch ładunków elektrycznych. Ładunki elektryczne poruszają się w przewodniku pod wpływem różnicy potencjałów (napięcia) występującej na jego końcach.

Jednostką natężenia prądu elektrycznego jest jeden amper (1A). Jeden amper jest to prąd elektryczny, nie zmieniający się, który płynąc w dwu równoległych prostoliniowych nieskończenie długich przewodach o przekroju kołowym, znikomo małym, umieszczonych w próżni w odległości jednego metra (1m) od siebie, wywołuje między tymi przewodami siłę 2*10-7 N (niutona) na każdy metr długości. Jak widać, definicja ampera wykorzystuje fakt, iż przewodniki z prądem oddziałują na siebie pewną siłą. Wiąże więc ona ze sobą jednostki wielkości mechanicznych z jednostkami wielkości elektrycznych.

Amper jest podstawową jednostką w elektrotechnice. Za jej pomocą definiowane są jednostki innych wielkości elektrycznych, takich jak napięcie, rezystancja, moc i praca prądu elektrycznego.

Liczbowo prąd I wyrażony w amperach jest równy ładunkowi elektrycznemu Q wyrażonemu w kulombach przepływającemu przez przekrój poprzeczny przewodnika w czasie t jednej sekundy.