PARTI E MATERIALI
- Multimetro, digitale o analogico
- Batterie assortite
- Un diodo emettitore di luce (catalogo Radio Shack # 276-026 o equivalente)
- Un piccolo motore “hobby”, tipo a magnete permanente (catalogo Radio Shack # 273-223 o equivalente)
- Due fili di collegamento con estremità “alligator clip” (catalogo Radio Shack # 278-1156, 278-1157, o equivalente)
Un multimetro è uno strumento elettrico in grado di misurare tensione, corrente e resistenza.
I multimetri digitali hanno display numerici, come gli orologi digitali, per indicare la quantità di tensione, corrente o resistenza.
I multimetri analogici indicano queste quantità per mezzo di un puntatore mobile su una scala stampata.
I multimetri analogici tendono ad essere meno costosi dei multimetri digitali, e più vantaggiosi come strumenti di apprendimento per chi studia l’elettricità per la prima volta.
Consiglio vivamente di acquistare un multimetro analogico prima di acquistare un multimetro digitale, ma di avere alla fine entrambi nel vostro kit di strumenti per questi esperimenti.
Riferimenti incrociati
Lezioni sui circuiti elettrici, Volume 1, capitolo 1: “Concetti fondamentali di elettricità”
Lezioni sui circuiti elettrici, Volume 1, capitolo 8: “Circuiti di misurazione della corrente continua”
Obiettivi di apprendimento
- Come si misura la tensione
- Caratteristiche della tensione: esistente tra due punti
- Selezione della gamma corretta del misuratore
ILLUSTRATION
INSTRUZIONI
In tutti gli esperimenti di questo libro, userete qualche tipo di attrezzatura per misurare aspetti dell’elettricità che non potete vedere, sentire, ascoltare, gustare o odorare direttamente.
L’elettricità – almeno in piccole quantità sicure – è insensibile al nostro corpo umano.
I tuoi “occhi” più fondamentali nel mondo dell’elettricità e dell’elettronica saranno un dispositivo chiamato multimetro.
I multimetri indicano la presenza di, e misurano la quantità di, proprietà elettriche come tensione, corrente e resistenza.
In questo esperimento, familiarizzerai con la misura della tensione.
La tensione è la misura della “spinta” elettrica pronta a motivare le cariche a muoversi attraverso un conduttore.
In termini scientifici, è l’energia specifica per unità di carica, definita matematicamente come joule per coulomb.
E’ analoga alla pressione in un sistema fluido: la forza che muove il fluido attraverso un tubo, e si misura nell’unità del Volt (V).
Il vostro multimetro dovrebbe essere fornito con alcune istruzioni di base.
Leggetele bene! Se il vostro multimetro è digitale, avrà bisogno di una piccola batteria per funzionare.
Se è analogico, non ha bisogno di una batteria per misurare la tensione.
Alcuni multimetri digitali sono autoranging. Un misuratore a variazione automatica ha solo poche posizioni di selettore (quadrante).
I misuratori a variazione manuale hanno diverse posizioni di selettore per ogni quantità di base: diverse per la tensione, diverse per la corrente e diverse per la resistenza.
La variazione automatica si trova di solito solo sui misuratori digitali più costosi e sta alla variazione manuale come una trasmissione automatica sta al cambio manuale di un’auto.
Un misuratore a variazione automatica “cambia marcia” automaticamente per trovare la migliore gamma di misurazione per visualizzare la particolare quantità misurata.
Impostare il selettore del multimetro sulla posizione “DC volt” di valore più alto disponibile.
I multimetri autoranging possono avere solo una singola posizione per la tensione DC, nel qual caso è necessario impostare l’interruttore su quella posizione.
Toccare la sonda rossa al lato positivo (+) di una batteria, e la sonda nera al lato negativo (-) della stessa batteria.
Il misuratore dovrebbe ora fornire una sorta di indicazione.
Invertire le connessioni della sonda di test alla batteria se l’indicazione del misuratore è negativa (su un misuratore analogico, un valore negativo è indicato dalla lancetta che devia a sinistra invece che a destra).
Se il vostro misuratore è un tipo di gamma manuale, e il selettore è stato impostato su una posizione di gamma alta, l’indicazione sarà piccola.
Spostare il selettore sulla prossima impostazione di gamma inferiore di tensione CC e ricollegarlo alla batteria.
L’indicazione dovrebbe essere più forte ora, come indicato da una maggiore deflessione del puntatore del misuratore analogico (ago), o più cifre attive sul display del misuratore digitale.
Per i migliori risultati, spostare il selettore sull’impostazione più bassa gamma che non “over-range” il misuratore.
Un misuratore analogico di portata eccessiva è detto “bloccato”, poiché l’ago sarà spinto fino al lato destro della scala, oltre il valore di fondo scala.
Un misuratore digitale di portata eccessiva a volte visualizza le lettere “OL”, o una serie di linee tratteggiate. Questa indicazione è specifica del produttore.
Cosa succede se si tocca solo una sonda del tester a un’estremità di una batteria?
Come deve essere collegato il tester alla batteria per fornire un’indicazione?
Cosa ci dice questo sull’uso del voltmetro e sulla natura della tensione?
Esiste una cosa come la tensione “in” un singolo punto?
Assicuratevi di misurare più di una dimensione di batteria, e imparare a selezionare la migliore gamma di tensione sul multimetro per darvi la massima indicazione senza sovraccarico.
Passa ora il tuo multimetro alla più bassa gamma di tensione continua disponibile e tocca le sonde di prova del misuratore ai terminali (cavi) del diodo ad emissione luminosa (LED).
Un LED è progettato per produrre luce quando è alimentato da una piccola quantità di elettricità, ma i LED generano anche tensione continua quando sono esposti alla luce, un po’ come una cella solare.
Puntate il LED verso una fonte luminosa di luce con il vostro multimetro collegato ad esso, e notate l’indicazione dello strumento:
Le batterie sviluppano tensione elettrica attraverso reazioni chimiche. Quando una batteria “muore”, ha esaurito la sua riserva originale di “carburante” chimico.”
Il LED, tuttavia, non si basa su un “carburante” interno per generare tensione; piuttosto, converte l’energia ottica in energia elettrica.
Finché c’è luce per illuminare il LED, produrrà tensione.
Un’altra fonte di tensione attraverso la conversione di energia è un generatore.
Il piccolo motore elettrico specificato nella lista “Parti e materiali” funziona come un generatore elettrico se il suo albero viene fatto girare da una forza meccanica.
Collegate il vostro voltmetro (il vostro multimetro, impostato sulla funzione “volt”) ai terminali del motore proprio come lo avete collegato ai terminali del LED, e fate girare l’albero con le dita.
Il misuratore dovrebbe indicare la tensione per mezzo della deflessione dell’ago (analogico) o della lettura numerica (digitale).
Se trovate difficile mantenere entrambe le sonde del tester in connessione con i terminali del motore mentre simultaneamente fate girare l’albero con le dita, potete usare dei fili “ponticelli” a coccodrillo come questo:
Determinare la relazione tra tensione e velocità dell’albero del generatore? Invertire il senso di rotazione del generatore e notare il cambiamento nell’indicazione del contatore.
Quando si inverte la rotazione dell’albero, si cambia la polarità della tensione creata dal generatore.
Il voltmetro indica la polarità dalla direzione dell’ago (analogico) o dal segno dell’indicazione numerica (digitale).
Quando il puntale rosso è positivo (+) e il puntale nero negativo (-), il misuratore registrerà la tensione nella direzione normale.
Se la tensione applicata è di polarità inversa (negativa sul rosso e positiva sul nero), il misuratore indicherà “al contrario”.