Podstawowe użycie woltomierza

Multimetr niezbędnik w mechanice Vlog#15 jak zacząć przygodę z mechaniką (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Podstawowe użycie woltomierza

Podstawowa energia elektryczna


Pytanie 1

Co będzie rejestrował woltomierz po podłączeniu do akumulatora, jak pokazano (przy założeniu napięcia akumulatora 6 woltów) "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00020x01.png">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Mogę po prostu dać ci odpowiedź, ale ten problem jest tak łatwy do symulacji w prawdziwym życiu, że wolałbym, abyś spróbował sam!

Pytanie uzupełniające: co to mówi o rodzaju napięcia i sposobie jego pomiaru?

Uwagi:

To pytanie daje doskonałą okazję do omówienia innej fundamentalnej koncepcji elektryczności: napięcie zawsze mierzy się między dwoma punktami .

pytanie 2

Co będzie rejestrował woltomierz po podłączeniu do akumulatora, jak pokazano (zakładamy napięcie akumulatora 6 woltów)? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Woltomierz zarejestruje -6 woltów.

Jak sądzisz, co stanie się, jeśli woltomierz jest w analogowym stylu (z poruszającą się "igłą" zamiast z wyświetlaczem numerycznym) "zauważa ukryty"> Uwagi:

Zapytaj uczniów, jak zareagowałby analogowy woltomierz w tej sytuacji. To pytanie bardzo dobrze nadaje się do prostych eksperymentów w klasie, nawet w czasie dyskusji.

pytanie 3

Gdybyśmy mieli podłączyć woltomierz bezpośrednio do omomierza, to co by się spodziewało zobaczyć rejestr omomierza, dla rezystancji między jego przewodami pomiarowymi?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Omomierz powinien rejestrować bardzo wysoką rezystancję.

Uwagi:

Zapytaj uczniów, dlaczego woltomierz powinien mieć bardzo wysoką rezystancję (wiele tysięcy lub milionów om) między jego testami. W jaki sposób ta właściwość wszystkich woltomierzy odnosi się do tego, w jaki sposób są one wykorzystywane do pomiaru prądu w rzeczywistych obwodach "panel panelu roboczego - domyślnie" panel przedmiotów>

Pytanie 4

Wiele obwodów elektronicznych korzysta z tak zwanego podziału lub podwójnego zasilania:

Określ, co wskazywałby cyfrowy woltomierz, jeśli jest podłączony między następującymi punktami:

• Czerwony przewód na Ą, czarny przewód na ziemi
• Czerwony przewód na "B", czarny przewód na ziemi
• Czerwony przewód na Ą, czarny przewód na "B"
• Czerwony przewód na "B", czarny przewód na Ą

UWAGA: w systemach elektronicznych "ziemia" często nie jest powiązana z faktycznym kontaktem ziemia-gleba. Zwykle odnosi się tylko do wspólnego punktu odniesienia gdzieś w obwodzie używanym do pomiaru napięcia. To pozwala nam określić napięcia w pojedynczych punktach obwodu, co oznacza, że ​​"ziemia" to

punkt do podłączenia woltomierza.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

• Czerwony przewód na "A", czarny przewód na ziemi ( Cyfrowy woltomierz odczytuje napięcie +15 V )
• Czerwony przewód na "B", czarny przewód na ziemi ( Cyfrowy woltomierz odczytuje -15 woltów )
• Czerwony przewód na "A", czarny przewód na "B" ( Cyfrowy woltomierz odczytuje napięcie +30 V )
• Czerwony przewód na "B", czarny przewód na Ą ( Cyfrowy woltomierz odczytuje -30 V )

Uwagi:

Na to pytanie można łatwo odpowiedzieć tylko za pomocą woltomierza, dwóch baterii i pojedynczego przewodu "skoczka" do połączenia dwóch baterii w szeregu. Nie ma znaczenia, czy baterie mają po 15 woltów! Podstawowa zasada może być nadal badana z bateriami o dowolnym napięciu, więc jest to bardzo prosta demonstracja, którą można ustawić podczas dyskusji.

Pytanie 5

Określ, ile napięcia wskazywałby woltomierz po podłączeniu między następującymi punktami w tym obwodzie:

• Pomiędzy TB1-1 i TB1-3
• Pomiędzy TB1-4 i TB2-4
• Pomiędzy TB2-3 i TB2-1
• Pomiędzy TB1-1 i TB2-1

Podpowiedź: może najpierw pomóc w narysowaniu schematu idealnego tego obwodu, ze wszystkimi punktami przyłączenia oznaczonymi!

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

• Pomiędzy TB1-1 i TB1-3 ( woltomierz mierzy 9 woltów )
• Pomiędzy TB1-4 i TB2-4 ( woltomierz mierzy 0 V )
• Pomiędzy TB2-3 i TB2-1 ( woltomierz mierzy 0 V )
• Pomiędzy TB1-1 i TB2-1 ( woltomierz mierzy 9 woltów )

Uwagi:

To pytanie stwarza okazję do dyskusji nad koncepcją punktów wspólnych elektrycznie : mianowicie, że nie może być żadnego znacznego napięcia zbudowanego pomiędzy punktami, które są "wspólne elektrycznie" za pomocą połączeń o niskiej oporności między nimi.

Jest to również okazja do rozwinięcia umiejętności rysowania schematu dla prawdziwego obwodu. Schematyczne schematy są oczywiście bardzo pomocne, ponieważ zapewniają ładny, zgrabny układ wszystkich komponentów obwodu, ułatwiając wizualizację spadków napięcia i innych wielkości.

Pytanie 6

Określ, ile napięcia wskazywałby woltomierz po podłączeniu między następującymi punktami w tym obwodzie błędu:

• Pomiędzy TB1-1 i TB1-3
• Pomiędzy TB1-4 i TB2-4
• Pomiędzy TB2-3 i TB2-1
• Pomiędzy TB1-1 i TB2-1

Podpowiedź: może najpierw pomóc w narysowaniu schematu idealnego tego obwodu, ze wszystkimi punktami przyłączenia oznaczonymi!

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

• Pomiędzy TB1-1 i TB1-3 ( woltomierz mierzy 9 woltów )
• Pomiędzy TB1-4 i TB2-4 ( woltomierz mierzy 9 woltów )
• Pomiędzy TB2-3 i TB2-1 ( woltomierz mierzy 0 V )
• Pomiędzy TB1-1 i TB2-1 ( woltomierz mierzy 9 woltów )

Uwagi:

Zadaj uczniom to pytanie: w jaki sposób przerwa w drucie wpływa na elektryczne "podobieństwo" pomiędzy TB1-4 i TB2-4 "panel panelu sterowania panelem domyślnym" itemscope>

Pytanie 7

Określ, co te cztery woltomierze (A, B, C, D) będą rejestrować po podłączeniu do tego obwodu w następujących położeniach (przyjmij napięcie akumulatora 6 woltów):

• Woltomierz A =
• Woltomierz B =
• Woltomierz C =
• Woltomierz D =
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

• Woltomierz A = 6 woltów
• Woltomierz B = 0 woltów
• Woltomierz C = 6 woltów
• Woltomierz D = 0 woltów

Uwagi:

Uczniowie często stwierdzają, że terminy "otwarty" i "zamknięty" są mylące w odniesieniu do przełączników elektrycznych, ponieważ brzmią przeciwnie do funkcji drzwi (tzn. Można przejść tylko przez otwarte drzwi, ale energia elektryczna może przejść tylko przez zamknięte drzwi przełącznik!). Te słowa mają jednak sens, jeśli spojrzy się na schematyczny symbol przełącznika elektrycznego jako drzwi zamontowanych "na boki" w obwodzie. Przynajmniej wizualnie, więc "otwarte" i "zamknięte" będą miały wspólne odniesienia.

Jedną z analogii do funkcji przełącznika, która ma sens w schemacie, jest most zwodzony: kiedy most jest opuszczony (zamknięty), samochody mogą się krzyżować; kiedy most jest podniesiony (otwarty), samochody nie mogą.

Odkryłem, że koncepcja punktów wspólnych elektrycznie jest najbardziej pomocna, gdy uczniowie po raz pierwszy nauczą się powiązać spadek napięcia z ciągłością (przerwy lub przerwy) w obwodzie.

Aby móc natychmiastowo odnieść oczekiwany spadek napięcia między dwoma punktami z ciągłością elektryczną między tymi punktami, bardzo ważna jest podstawowa umiejętność rozwiązywania problemów elektrycznych. Bez opanowania tej umiejętności uczniowie będą mieli duże trudności w wykrywaniu i korygowaniu błędów w obwodach spowodowanych słabymi połączeniami i uszkodzonymi przewodami, które stanowią uczciwą część realistycznych błędów obwodów.

Pytanie 8

Określ, co te cztery woltomierze (A, B, C, D) będą rejestrować po podłączeniu do tego obwodu w następujących położeniach (przyjmij napięcie akumulatora 6 woltów):

• Woltomierz A =
• Woltomierz B =
• Woltomierz C =
• Woltomierz D =
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

• Woltomierz A = 0 woltów
• Woltomierz B = 6 woltów
• Woltomierz C = 6 woltów
• Woltomierz D = 0 woltów

Uwagi:

Uczniowie często stwierdzają, że terminy "otwarty" i "zamknięty" są mylące w odniesieniu do przełączników elektrycznych, ponieważ brzmią przeciwnie do funkcji drzwi (tzn. Można przejść tylko przez otwarte drzwi, ale energia elektryczna może przejść tylko przez zamknięte drzwi przełącznik!). Te słowa mają jednak sens, jeśli spojrzy się na schematyczny symbol przełącznika elektrycznego jako drzwi zamontowanych "na boki" w obwodzie. Przynajmniej wizualnie, więc "otwarte" i "zamknięte" będą miały wspólne odniesienia.

Jedną z analogii do funkcji przełącznika, która ma sens w schemacie, jest most zwodzony: kiedy most jest opuszczony (zamknięty), samochody mogą się krzyżować; kiedy most jest podniesiony (otwarty), samochody nie mogą.

Odkryłem, że koncepcja punktów wspólnych elektrycznie jest najbardziej pomocna, gdy uczniowie po raz pierwszy nauczą się powiązać spadek napięcia z ciągłością (przerwy lub przerwy) w obwodzie.

Aby móc natychmiastowo odnieść oczekiwany spadek napięcia między dwoma punktami z ciągłością elektryczną między tymi punktami, bardzo ważna jest podstawowa umiejętność rozwiązywania problemów elektrycznych. Bez opanowania tej umiejętności uczniowie będą mieli duże trudności w wykrywaniu i korygowaniu błędów w obwodach spowodowanych słabymi połączeniami i uszkodzonymi przewodami, które stanowią uczciwą część realistycznych błędów obwodów.

Pytanie 9

Pokazano tutaj obwód zbudowany na płytce drukowanej ("Płytka z obwodami drukowanymi"), z miedzianymi "śladami" służącymi jako przewody do łączenia komponentów:

W jaki sposób miernik uniwersalny byłby używany do pomiaru napięcia na podzespole oznaczonym "R1", gdy pod napięciem "kompaktowe">

• Konfiguracja multimetru (pozycja przełącznika wyboru, gniazda przewodów testowych)
• Podłączenia przewodu pomiarowego do obwodu
• Stan przełącznika na PCB (otwarty lub zamknięty)
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pokazane połączenia przewodów testowych (do obwodu) nie są jedyną poprawną odpowiedzią. Możliwe jest dotknięcie przewodów pomiarowych do różnych punktów na płytce drukowanej i nadal mierzyć napięcie na rezystorze (element oznaczony jako R1). Jakie są alternatywne punkty na PCB, gdzie można zmierzyć napięcie na R1 "Notatki ukryte"> Uwagi:

Wiele multimetrów używa symboli "międzynarodowych" do oznaczania pozycji przełącznika wyboru DC i AC. Ważne jest, aby uczniowie zrozumieli, co oznaczają te symbole.

Pokazane połączenia przewodów testowych (do obwodu) nie są jedyną poprawną odpowiedzią. Możliwe jest dotknięcie przewodów pomiarowych do różnych punktów na płytce drukowanej i zmierzenie napięcia na rezystorze (R1). Jednakże, jeśli występują słabe połączenia na płytce drukowanej (między przewodami komponentu i miedzianymi ścieżkami), pomiar napięcia w punktach na płytce drukowanej, inny niż bezpośrednio w rozpatrywanym podzespole, może prowadzić do błędnych pomiarów. Porozmawiaj o tym ze swoimi uczniami.

Pytanie 10

Załóżmy, że miałem zamiar zmierzyć nieznane napięcie woltomierzem o zakresie ręcznym. Ten konkretny woltomierz ma kilka różnych zakresów pomiarowych napięcia do wyboru:

• 500 woltów
• 250 woltów
• 100 woltów
• 50 woltów
• 25 woltów
• 10 woltów
• 5 woltów

Jaki zasięg najlepiej byłoby zacząć od pierwszego pomiaru tego nieznanego napięcia za pomocą miernika? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Rozpocznij od ustawienia woltomierza do najwyższego zakresu: 500 woltów. Następnie sprawdź, czy igła ruchowa rejestruje cokolwiek, gdy przewody pomiarowe są podłączone do obwodu. Zdecyduj, aby zmienić zasięg licznika na podstawie tego pierwszego wskazania.

Uwagi:

Zawsze lubię, gdy moi uczniowie zaczynają swoją znajomość sprzętu testowego za pomocą staromodnego analogowego multimetru. Dopiero po tym, jak nauczyli się biegle posługiwać się niedrogim miernikiem, pozwolę im używać czegoś lepszego (cyfrowego, auto-zakresu) w swojej pracy. Zmusza to studentów do docenienia tego, co robi dla nich "fantazyjny" miernik, a także do nauczenia ich podstawowych zasad dotyczących zakresu instrumentów i precyzji pomiaru.

Pytanie 11

Załóżmy, że muszę przetestować obecność napięcia stałego między wszystkimi przewodami podłączonymi do tego bloku zacisków. Jaka jest najmniejsza liczba pojedynczych pomiarów, które musiałbym wykonać za pomocą woltomierza, aby przetestować napięcie między wszystkimi możliwymi kombinacjami par przewodów (pamiętaj, że napięcie jest zawsze mierzone między dwoma punktami!)?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Wymagane jest 105 pomiarów napięcia (minimum), aby sprawdzić napięcie między każdą możliwą kombinacją dwóch przewodów z 15 przewodów. Matematyczne, liczba dwuprzewodowych kombinacji testowych jest określona przez równanie:

n Σ i = 1 (i - 1)

Gdzie,

n = liczba przewodów

Pytanie dotyczące wyzwania: istnieje sposób na matematyczne zmniejszenie wyrażenia pokazanego powyżej, tak aby zawierał tylko zmienną n, a nie i lub symbol "sumowania" (Σ).

Uwagi:

Jest to interesujące ćwiczenie matematyczne, które pozwala określić całkowitą liczbę kombinacji 2-przewodowych wynikających z 15 przewodów. Jeśli twoi uczniowie mają trudności z określeniem tej liczby, zasugeruj, że spróbują obliczyć całkowitą liczbę kombinacji 2-przewodowych z mniejszą ilością drutów, powiedzmy cztery zamiast piętnastu.

Nawiasem mówiąc, jest to potężna technika rozwiązywania problemów: uprość problem w jeden o mniejszych rozmiarach, aż rozwiązanie stanie się intuicyjnie oczywiste, a następnie określ dokładne kroki potrzebne do osiągnięcia tego oczywistego rozwiązania. Następnie zastosuj te same kroki do pierwotnego problemu.

Pytanie kwestionujące to w rzeczywistości poziom wstępny lub rachunek różniczkowy.

Pytanie 12

Woltomierze muszą być podłączone równolegle do mierzonego napięcia:

Aby praktycznie funkcjonować, woltomierz musi mieć pewną skończoną wewnętrzną oporność. Zwykle jest to bardzo duża ilość, ale mniej niż nieskończona. Powinno być dla ciebie oczywiste, że obecność tego oporu będzie miała pewien wpływ na napięcie obwodu, w porównaniu do wielkości napięcia w obwodzie bez podłączonego miernika, z uwagi na to, że rzeczywiste źródła napięcia mają tendencję do "zwisu", gdy poddane dodatkowym obciążeniom:

Wyjaśnij, dlaczego zwykle bezpieczne jest ignorowanie rezystancji wewnętrznej woltomierza, gdy znajduje się on w obwodzie. Powszechnym terminem używanym w elektrotechnice do opisania tego celowego niedopatrzenia jest bagno . W tym konkretnym obwodzie inżynier powiedziałby: "Opór żarówki żłobi wewnętrzną rezystancję woltomierza."

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kiedy jedna ilość "bagna" inną, mamy na myśli, że jej efekt jest ogromny w porównaniu z efektem drugiego, tak, że możemy bezpiecznie zignorować to w naszych obliczeniach i wciąż dojść do dość dokładnego wyniku.

Uwagi:

Odkryłem, że koncepcja "bagienowania" jest niezwykle przydatna przy dokonywaniu szacunków. Aby zignorować wartości niektórych komponentów, można uprościć wiele obwodów, umożliwiając wykonywanie łatwiejszych obliczeń.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →