BESZERELÉKEK ÉS ANYAGOK
- Multiméter, digitális vagy analóg
- Válogatott elemek
- Egy fénykibocsátó dióda (Radio Shack katalógus # 276-026 vagy azzal egyenértékű)
- Kis “hobby” motor, állandó mágneses típus (Radio Shack katalógus # 273-223 vagy azzal egyenértékű)
- Két átkötő vezeték “krokodilcsipeszes” végekkel (Radio Shack katalógus # 278-1156, 278-1157 vagy azzal egyenértékű)
A multiméter egy elektromos műszer, amely képes feszültség, áram és ellenállás mérésére.
A digitális multiméterek a digitális órákhoz hasonlóan numerikus kijelzővel rendelkeznek a feszültség, az áram vagy az ellenállás mennyiségének jelzésére.
Az analóg multiméterek ezeket a mennyiségeket egy nyomtatott skála fölött mozgó mutatóval jelzik.
Az analóg multiméterek általában olcsóbbak, mint a digitális multiméterek, és előnyösebbek, mint tanulási eszközök az elektromossággal először ismerkedők számára.
A digitális multiméter megvásárlása előtt erősen ajánlom egy analóg multiméter beszerzését, de végül mindkettő legyen az eszköztárunkban ezekhez a kísérletekhez.
KERESZTHivatkozások
Lessons In Electric Circuits, Volume 1, 1. fejezet: “Basic Concepts of Electricity”
Lessons In Electric Circuits, Volume 1, 8. fejezet: “DC Metering Circuits”
TANULÁSI CÉLOK
- How to measure voltage
- A feszültség jellemzői: Két pont között meglévő
- A megfelelő mérőtartomány kiválasztása
ILLUSZTRÁCIÓ
VEZETÉS
A könyvben szereplő összes kísérletben valamilyen mérőberendezést fogsz használni az elektromosság olyan aspektusainak mérésére, amelyeket közvetlenül nem láthatsz, érezhetsz, hallhatsz, ízlelhetsz vagy szagolhatsz.
A villamos energia – legalábbis kis, biztonságos mennyiségben – érzékelhetetlen az emberi testünk számára.
Az elektromosság és az elektronika világában a legalapvetőbb “szemed” egy multiméter nevű eszköz lesz.
A multiméterek jelzik az elektromos tulajdonságok, például a feszültség, az áram és az ellenállás jelenlétét, és mérik azok mennyiségét.
Ebben a kísérletben a feszültség mérésével fogsz megismerkedni.
A feszültség az elektromos “lökés” mértéke, amely kész arra, hogy a töltéseket egy vezetőn keresztül mozgásra késztesse.
Tudományos értelemben ez az egységnyi töltésre jutó fajlagos energia, matematikai definíciója: joule per coulomb.
Az analóg a nyomással egy folyadékrendszerben: az erő, amely a folyadékot mozgatja egy csövön keresztül, és a Volt (V) mértékegységében mérik.
A multiméteredhez néhány alapvető utasításnak kell tartoznia.
Olvasd el jól! Ha a multimétere digitális, akkor a működéséhez egy kis elemre van szükség.
Ha analóg, akkor a feszültség méréséhez nincs szükség elemre.
Egyes digitális multiméterek automatikus beosztásúak. Az autorangoló mérőműszer csak néhány választókapcsoló (tárcsa) állással rendelkezik.
A kézi beosztású mérőműszereknek minden alapmennyiséghez több különböző választókapcsoló állása van: több a feszültséghez, több az áramhoz és több az ellenálláshoz.
Autorangoló általában csak a drágább digitális mérőműszereken található, és olyan a kézi beosztáshoz képest, mint az automata sebességváltó az autóban a kézi váltóhoz képest.
Autorangoló mérőműszer automatikusan “sebességet vált”, hogy megtalálja a legjobb mérési tartományt az adott mérendő mennyiség megjelenítéséhez.
Állítsa a multiméter választókapcsolóját az elérhető legnagyobb értékű “DC volt” állásba.
Az autorangoló multimétereknél előfordulhat, hogy csak egyetlen állás van az egyenfeszültségre, ebben az esetben a kapcsolót ebbe az egy állásba kell állítani.
A piros mérőszondát érintse egy akkumulátor pozitív (+) oldalához, a fekete mérőszondát pedig ugyanennek az akkumulátornak a negatív (-) oldalához.
A mérőnek most már valamilyen jelzést kell adnia.
Változtassa meg a mérőszonda csatlakozásait az akkumulátorhoz, ha a mérő kijelzése negatív (analóg mérőeszközön a negatív értéket a mutató jobb helyett balra kitérése jelzi).
Ha a mérőműszer kézi tartományú típus, és a választókapcsoló magas tartományú állásba került, a kijelzés kicsi lesz.
A választókapcsolót állítsa a következő alacsonyabb egyenfeszültség-tartományba, és csatlakoztassa újra az akkumulátorhoz.
A jelzésnek most erősebbnek kell lennie, amit az analóg mérő mutatójának (tűjének) nagyobb elhajlása, vagy a digitális mérő kijelzőjén több aktív számjegy jelez.
A legjobb eredmény érdekében állítsa a választókapcsolót a legalacsonyabb tartományú beállításra, amely nem “túlméretezi” a mérőt.
A túlméretezett analóg mérőeszközről azt mondják, hogy “megakadt”, mivel a tű a skála jobb oldalára kényszerül, a teljes skálaértéket meghaladva.
A túlméretezett digitális mérőeszköz néha az “OL” betűket vagy egy sor szaggatott vonalat jelenít meg. Ez a jelzés gyártóspecifikus.
Mi történik, ha csak az egyik mérőszondát érinti az akkumulátor egyik végéhez?
Hogyan kell a mérőnek csatlakoznia az akkumulátorhoz ahhoz, hogy jelzést adjon?
Mit mond ez nekünk a feszültségmérő használatáról és a feszültség természetéről?
Létezik-e olyan, hogy feszültség “egyetlen ponton”?
Mérjen többféle méretű akkumulátort, és tanulja meg, hogyan válassza ki a multiméteren a legjobb feszültségtartományt, hogy túlmérés nélkül a maximális jelzést adja.
Most kapcsolja a multimétert az elérhető legalacsonyabb egyenfeszültség-tartományra, és érintse a mérőműszer mérőszondáit a fénykibocsátó dióda (LED) csatlakozóihoz (vezetékvezetékeihez).
A LED-et úgy tervezték, hogy kis mennyiségű villamos energiával táplálva fényt termeljen, de a LED-ek történetesen egyenfeszültséget is termelnek, amikor fénynek vannak kitéve, kicsit úgy, mint a napelemek.
irányítsa a LED-et egy fényes fényforrás felé, csatlakoztassa hozzá a multimétert, és figyelje meg a mérőműszer kijelzését:
Az akkumulátorok elektromos feszültséget fejlesztenek kémiai reakciók révén. Amikor egy akkumulátor “lemerül”, kimerítette eredeti kémiai “üzemanyagkészletét.”
A LED azonban nem belső “üzemanyagra” támaszkodik a feszültség előállításához, hanem optikai energiát alakít át elektromos energiává.
Míg van fény, amely megvilágítja a LED-et, addig feszültséget termel.
Egy másik feszültségforrás az energiaátalakítás révén egy generátor.
A “Alkatrészek és anyagok” listában megadott kis villanymotor elektromos generátorként működik, ha tengelyét mechanikus erő forgatja.
Kapcsoljátok a feszültségmérőt (a multimétert “volt” funkcióra állítva) a motor kapcsaihoz ugyanúgy, ahogy a LED kapcsaihoz csatlakoztattátok, és forgassátok meg a tengelyt az ujjaitokkal.
A mérőnek a feszültséget a tű elhajlásával (analóg) vagy a numerikus leolvasással (digitális) kell jeleznie.
Ha nehezen tudja mindkét mérőszondát a motor kapcsaival összeköttetésben tartani, miközben egyszerre forgatja a tengelyt az ujjaival, akkor használhat krokodilcsipeszes “jumper” vezetékeket, például így:
Meghatározza a feszültség és a generátor tengelyfordulatszám közötti kapcsolatot? Fordítsa meg a generátor forgásirányát, és figyelje meg a feszültségmérő kijelzésének változását.
Azzal, hogy megfordítja a tengely forgását, megváltoztatja a generátor által létrehozott feszültség polaritását.
A feszültségmérő a polaritást a tű iránya (analóg) vagy a számjelzés előjele (digitális) alapján jelzi.
Ha a piros mérővezeték pozitív (+) és a fekete mérővezeték negatív (-), a mérőműszer a normál irányú feszültséget regisztrálja.
Ha az alkalmazott feszültség fordított polaritású (a piroson negatív, a feketén pozitív), a mérőműszer “visszafelé” jelzést mutat.