PARTER OG MATERIALER
- Multimeter, digitalt eller analogt
- Sorterede batterier
- En lysemitterende diode (Radio Shack katalog # 276-026 eller tilsvarende)
- En lille “hobby”-motor, permanentmagnetisk type (Radio Shack katalog nr. 273-223 eller tilsvarende)
- To jumperkabler med “alligatorklemme”-ender (Radio Shack katalog nr. 278-1156, 278-1157 eller tilsvarende)
Et multimeter er et elektrisk instrument, der kan måle spænding, strøm og modstand.
Digitale multimetre har numeriske displays, ligesom digitale ure, til angivelse af spændings-, strøm- eller modstands-mængden.
Analogiske multimetre angiver disse størrelser ved hjælp af en bevægelig pegepind over en trykt skala.
Analogmultimeter har tendens til at være billigere end digitalmultimeter og mere fordelagtige som læringsredskaber for førstegangsstuderende i elektricitet.
Jeg anbefaler kraftigt at købe et analogt multimeter før køb af et digitalt multimeter, men til sidst at have begge i din værktøjskasse til disse eksperimenter.
KORSSERVERSNITTER
Lektioner i elektriske kredsløb, bind 1, kapitel 1: “Basic Concepts of Electricity”
Lektioner i elektriske kredsløb, bind 1, kapitel 8: “DC Metering Circuits”
LÆRINGSMÅL
- Hvordan man måler spænding
- Karakteristika for spænding: eksisterende mellem to punkter
- Valg af det rette måleområde
ILLUSTRATION
INSTRUKTIONER
I alle eksperimenterne i denne bog vil du bruge en eller anden form for testudstyr til at måle aspekter af elektricitet, som du ikke direkte kan se, føle, høre, smage eller lugte.
Elektricitet – i det mindste i små, sikre mængder – er ufølsom for vores menneskelige kroppe.
Dine mest grundlæggende “øjne” i elektricitetens og elektronikkens verden vil være et apparat kaldet et multimeter.
Multimetre viser tilstedeværelsen af og måler mængden af elektriske egenskaber såsom spænding, strøm og modstand.
I dette forsøg vil du blive fortrolig med måling af spænding.
Spænding er et mål for det elektriske “skub”, der er klar til at motivere ladninger til at bevæge sig gennem en leder.
I videnskabelige termer er det den specifikke energi pr. enhed ladning, matematisk defineret som joule pr. coulomb.
Det er analogt med trykket i et væskesystem: den kraft, der flytter væske gennem et rør, og måles i enheden Volt (V).
Dit multimeter bør leveres med nogle grundlæggende instruktioner.
Læs dem godt! Hvis dit multimeter er digitalt, skal det have et lille batteri for at fungere.
Hvis det er analogt, skal det ikke have et batteri for at måle spænding.
Nogle digitale multimeter er autorangering. Et måler med autorangering har kun nogle få valgknap-positioner (drejeskive).
Måler med manuel rangering har flere forskellige valgpositioner for hver grundmængde: flere for spænding, flere for strøm og flere for modstand.
Autorangering findes normalt kun på de dyrere digitale målere og er til manuel rangering, hvad en automatgearkasse er til en manuel gearkasse i en bil.
Et måler med autorangering “skifter gear” automatisk for at finde det bedste måleområde til visning af den pågældende størrelse, der måles.
Sæt multimeterets valgkontakten til den højeste tilgængelige position for “DC volt”.
Autorangerende multimeter har måske kun en enkelt position for DC-spænding, og i så fald skal du indstille kontakten til denne ene position.
Touch den røde testsonde til den positive (+) side af et batteri, og den sorte testsonde til den negative (-) side af samme batteri.
Måleren bør nu give dig en form for indikation.
Vend testprobeforbindelserne til batteriet om, hvis målerens indikation er negativ (på en analog måler angives en negativ værdi ved, at viseren bøjer til venstre i stedet for til højre).
Hvis måleren er en type med manuel rækkevidde, og valgkontakten er indstillet til en position med høj rækkevidde, vil indikationen være lille.
Flyt valgkontakten til den næste lavere indstilling for jævnspændingsområdet, og tilslut igen til batteriet.
Indikationen bør være stærkere nu, hvilket indikeres af en større udbøjning af den analoge målerpegepind (nålen) eller flere aktive cifre på det digitale målerdisplay.
For at opnå de bedste resultater skal du flytte valgkontakten til den indstilling for det laveste område, der ikke “overrangerer” måleren.
Et analogt måleapparat med for stort område siges at være “fastlåst”, da nålen tvinges helt til højre på skalaen, forbi den fulde skalaværdi.
Et digitalt måleapparat med for stort område viser undertiden bogstaverne “OL” eller en række stiplede linjer. Denne angivelse er producentspecifik.
Hvad sker der, hvis man kun rører den ene måler-testsonde ved den ene ende af et batteri?
Hvordan skal måleren forbindes med batteriet for at give en indikation?
Hvad fortæller dette os om brugen af voltmeteret og om spændingens natur?
Er der noget, der hedder spænding “ved” et enkelt punkt?
Sørg for at måle mere end én batteristørrelse, og lær at vælge det bedste spændingsområde på multimeteret, så du får den maksimale indikation uden at overdimensionere.
Skift nu multimeteret til det laveste tilgængelige jævnspændingsområde, og rør målerens testprober mod terminalerne (ledningerne) på den lysemitterende diode (LED).
En LED er designet til at producere lys, når den får strøm fra en lille mængde elektricitet, men LED’er genererer også tilfældigvis jævnspænding, når de udsættes for lys, lidt ligesom en solcelle.
Pejl LED’en mod en lysende lyskilde med dit multimeter tilsluttet til den, og læg mærke til målerens indikation:
Batterier udvikler elektrisk spænding gennem kemiske reaktioner. Når et batteri “dør”, har det opbrugt sit oprindelige lager af kemisk “brændstof.”
LED’en er imidlertid ikke afhængig af et internt “brændstof” til at generere spænding; den omdanner snarere optisk energi til elektrisk energi.
Så længe der er lys til at oplyse LED’en, vil den producere spænding.
En anden kilde til spænding gennem energiomdannelse er en generator.
Den lille elmotor, der er angivet i listen “Dele og materialer”, fungerer som en elektrisk generator, hvis dens aksel drejes af en mekanisk kraft.
Slut dit voltmeter (dit multimeter, indstillet til “volt”-funktionen) til motorens terminaler, ligesom du har tilsluttet det til LED’ens terminaler, og drej akslen med fingrene.
Måleren skal angive spændingen ved hjælp af nålens afbøjning (analogt) eller numerisk aflæsning (digitalt).
Hvis du finder det vanskeligt at holde begge målerens testprober i forbindelse med motorens terminaler, mens du samtidig drejer akslen med fingrene, kan du bruge “jumper”-kabler med krokodilleklemmer som her:
Bestem forholdet mellem spænding og generatorakselhastighed? Vend generatorens omdrejningsretning, og bemærk ændringen i målerens indikation.
Når du vender akseldrejningen om, ændrer du polariteten af den spænding, der skabes af generatoren.
Voltmeteret angiver polariteten ved nålens retning (analogt) eller tegn på numerisk indikation (digitalt).
Når den røde testledning er positiv (+) og den sorte testledning negativ (-), registrerer måleren spænding i den normale retning.
Hvis den påførte spænding er af omvendt polaritet (negativ på rød og positiv på sort), viser måleren “baglæns”.
Hvis den påførte spænding er af omvendt polaritet (negativ på rød og positiv på sort), viser måleren “baglæns”.