MATERIALE ȘI MATERIALE
- Multimetru, digital sau analogic
- O serie de baterii
- O singură diodă emițătoare de lumină (nr. de catalog Radio Shack 276-026 sau echivalent)
- Motor mic „hobby”, cu magneți permanenți (Radio Shack nr. de catalog 273-223 sau echivalent)
- Două fire de legătură cu capete de tip „clemă de crocodil” (Radio Shack nr. de catalog 278-1156, 278-1157 sau echivalent)
Un multimetru este un instrument electric capabil să măsoare tensiunea, curentul și rezistența.
Multimetrele digitale au afișaje numerice, ca și ceasurile digitale, pentru a indica cantitatea de tensiune, curent sau rezistență.
Multimetrele analogice indică aceste cantități prin intermediul unui indicator mobil peste o scală imprimată.
Multimetrele analogice tind să fie mai puțin costisitoare decât cele digitale și mai benefice ca instrumente de învățare pentru cei care studiază pentru prima dată electricitatea.
Recomandăm cu tărie achiziționarea unui multimetru analogic înainte de a cumpăra un multimetru digital, dar pentru a le avea în cele din urmă pe amândouă în trusa de instrumente pentru aceste experimente.
REFERINȚE DE REFERINȚĂ
Lecții de circuite electrice, volumul 1, capitolul 1: „Concepte de bază ale electricității”
Lecții de circuite electrice, volumul 1, capitolul 8: „Circuite de măsurare a curentului continuu”
Obiective de învățare
- Cum se măsoară tensiunea
- Caracteristicile tensiunii: existentă între două puncte
- Selectarea domeniului adecvat al aparatului de măsură
ILUSTRAȚIE
INSTRUCȚIUNI
În toate experimentele din această carte, veți folosi un fel de echipament de testare pentru a măsura aspecte ale electricității pe care nu le puteți vedea, simți, auzi, gusta sau mirosi în mod direct.
Electricitatea – cel puțin în cantități mici și sigure – este insesizabilă de către corpul nostru uman.
Cei mai fundamentali „ochi” ai tăi în lumea electricității și a electronicii vor fi un dispozitiv numit multimetru.
Multimetrele indică prezența și măsoară cantitatea proprietăților electrice, cum ar fi tensiunea, curentul și rezistența.
În acest experiment, te vei familiariza cu măsurarea tensiunii.
Tensiunea este măsura „împingerii” electrice gata să motiveze sarcinile să se deplaseze printr-un conductor.
În termeni științifici, este energia specifică pe unitate de sarcină, definită matematic ca jouli pe coulomb.
Este analogă cu presiunea într-un sistem de fluide: forța care mișcă fluidul printr-o conductă, și se măsoară în unitatea de Volt (V).
Multimetrul tău ar trebui să vină cu câteva instrucțiuni de bază.
Citește-le bine! Dacă multimetrul dvs. este digital, va avea nevoie de o mică baterie pentru a funcționa.
Dacă este analogic, nu are nevoie de o baterie pentru a măsura tensiunea.
Câteva multimetre digitale sunt cu reglare automată. Un multimetru cu reglare automată are doar câteva poziții ale comutatorului de selectare (cadran).
Metrele cu reglare manuală au mai multe poziții diferite ale selectorului pentru fiecare mărime de bază: mai multe pentru tensiune, mai multe pentru curent și mai multe pentru rezistență.
Reglarea automată se găsește de obicei doar pe multimetrele digitale mai scumpe și este pentru reglare manuală așa cum o transmisie automată este pentru o transmisie manuală într-o mașină.
Un multimetru cu reglare automată „schimbă vitezele” automat pentru a găsi cel mai bun interval de măsurare pentru a afișa mărimea particulară care este măsurată.
Setați comutatorul selector al multimetrului pe poziția „DC volt” cu cea mai mare valoare disponibilă.
Multimetrele cu reglare automată pot avea doar o singură poziție pentru tensiune continuă, caz în care trebuie să setați comutatorul pe acea poziție.
Atingeți sonda de testare roșie de partea pozitivă (+) a unei baterii, iar sonda de testare neagră de partea negativă (-) a aceleiași baterii.
Metrul ar trebui să vă ofere acum un fel de indicație.
Întoarceți conexiunile sondei de testare la baterie dacă indicația aparatului de măsură este negativă (la un aparat de măsură analogic, o valoare negativă este indicată prin faptul că indicatorul deviază spre stânga în loc de dreapta).
Dacă aparatul de măsură este de tip cu gamă manuală, iar comutatorul de selectare a fost setat pe o poziție de gamă înaltă, indicația va fi mică.
Mutați comutatorul de selectare pe următoarea setare de gamă de tensiune continuă mai mică și reconectați-l la baterie.
Indicația ar trebui să fie mai puternică acum, după cum indică o deviere mai mare a indicatorului analogic al contorului (acul) sau mai multe cifre active pe afișajul digital al contorului.
Pentru cele mai bune rezultate, deplasați comutatorul selector la setarea de gamă cea mai joasă care nu „supradimensionează” contorul.
Un contor analogic supradimensionat se spune că este „fixat”, deoarece acul va fi forțat până în partea dreaptă a scalei, trecând de valoarea scalei complete.
Un contor digital supradimensionat afișează uneori literele „OL”, sau o serie de linii punctate. Această indicație este specifică producătorului.
Ce se întâmplă dacă atingeți doar o sondă de testare a contorului la un capăt al unei baterii?
Cum trebuie să se conecteze contorul la baterie pentru a furniza o indicație?
Ce ne spune acest lucru despre utilizarea voltmetrului și despre natura tensiunii?
Există o astfel de tensiune „la” un singur punct?
Asigură-te că măsori mai mult de o mărime de baterie și învață cum să selectezi cel mai bun interval de tensiune pe multimetru pentru a-ți oferi o indicație maximă fără a depăși limitele.
Acum comutați multimetrul pe cel mai mic interval de tensiune continuă disponibil și atingeți sondele de testare ale multimetrului de bornele (firele de alimentare) ale diodei emițătoare de lumină (LED).
Un LED este proiectat să producă lumină atunci când este alimentat de o cantitate mică de electricitate, dar se întâmplă ca LED-urile să genereze și tensiune continuă atunci când sunt expuse la lumină, oarecum ca o celulă solară.
Îndreptați LED-ul spre o sursă de lumină puternică, cu multimetrul conectat la acesta, și observați indicația contorului:
Bateria dezvoltă tensiune electrică prin reacții chimice. Când o baterie „moare”, ea și-a epuizat stocul inițial de „combustibil” chimic.
DEL-ul, totuși, nu se bazează pe un „combustibil” intern pentru a genera tensiune; mai degrabă, el convertește energia optică în energie electrică.
Atâta timp cât există lumină pentru a ilumina LED-ul, acesta va produce tensiune.
O altă sursă de tensiune prin conversie de energie este un generator.
Motorul electric mic specificat în lista „Piese și materiale” funcționează ca un generator electric dacă arborele său este rotit de o forță mecanică.
Conectați voltmetrul (multimetrul, setat pe funcția „volt”) la bornele motorului, așa cum l-ați conectat la bornele LED-ului, și rotiți arborele cu degetele.
Metrul ar trebui să indice tensiunea prin intermediul deflecției acului (analogic) sau prin citire numerică (digital).
Dacă vi se pare dificil să mențineți ambele sonde de testare ale contorului în conexiune cu bornele motorului în timp ce învârtiți simultan arborele cu degetele, puteți folosi fire „jumper” cu cleme crocodiliene, astfel:
Determinați relația dintre tensiune și turația arborelui generatorului? Inversați sensul de rotație al generatorului și observați schimbarea indicației contorului.
Când inversați sensul de rotație al arborelui, schimbați polaritatea tensiunii create de generator.
Voltmetrul indică polaritatea prin direcția acului (analogic) sau semnul indicației numerice (digital).
Când cablul de testare roșu este pozitiv (+) și cablul de testare negru este negativ (-), aparatul de măsură va înregistra tensiunea în direcția normală.
Dacă tensiunea aplicată este de polaritate inversă (negativă pe roșu și pozitivă pe negru), aparatul de măsură va indica „invers.”
.