Voltmetergebruik

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Multimeter, digitaal of analoog
• Geassorteerde batterijen
• Eén lichtgevende diode (Radio Shack-catalogus # 276-026 of gelijkwaardig)
• Kleine "hobby"-motor, type met permanente magneet (Radio Shack-catalogus # 273-223 of gelijkwaardig)
• Twee jumperdraden met "krokodillenklem"-uiteinden (Radio Shack-catalogus # 278-1156, 278-1157 of gelijkwaardig)

Een multimeter is een elektrisch instrument dat spanning, stroom en weerstand kan meten.

Digitaal multimeters hebben numerieke displays, zoals digitale klokken, om de hoeveelheid spanning, stroom of weerstand aan te geven.

Analoog multimeters geven deze hoeveelheden aan door middel van een bewegende wijzer over een gedrukte schaal.

Analoge multimeters zijn doorgaans minder duur dan digitale multimeters, en voordeliger als leerhulpmiddelen voor de eerste keer dat elektriciteit wordt beoefend.

Ik raad ten zeerste aan om een ​​analoge multimeter aan te schaffen voordat je een digitale multimeter aanschaft, maar om uiteindelijk beide in je gereedschapskist te hebben voor deze experimenten.

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits, deel 1, hoofdstuk 1:"Basisconcepten van elektriciteit"

Lessen in elektrische circuits, deel 1, hoofdstuk 8:"DC-meetcircuits"

LEERDOELSTELLINGEN

• Hoe spanning te meten
• Kenmerken van spanning:bestaande tussen twee punten
• Selectie van het juiste meterbereik

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Bij alle experimenten in dit boek zul je een soort testapparatuur gebruiken om aspecten van elektriciteit te meten die je niet direct kunt zien, voelen, horen, proeven of ruiken.

Elektriciteit - althans in kleine, veilige hoeveelheden - is ongevoelig voor ons menselijk lichaam.

Je meest fundamentele 'ogen' in de wereld van elektriciteit en elektronica zijn een apparaat dat een multimeter wordt genoemd .

Multimeters geven de aanwezigheid aan van en meten de hoeveelheid elektrische eigenschappen zoals spanning, stroom en weerstand.

In dit experiment maak je jezelf vertrouwd met het meten van spanning.

Spanning is de maat voor elektrische "druk" die klaar is om ladingen te motiveren om door een geleider te bewegen.

In wetenschappelijke termen is het de specifieke energie per eenheid lading, wiskundig gedefinieerd als joule per coulomb.

Het is analoog aan druk in een vloeistofsysteem :de kracht die vloeistof door een pijp beweegt, en wordt gemeten in de eenheid van Volt (V).

Uw multimeter zou met enkele basisinstructies moeten worden geleverd.

Lees ze goed! Als uw multimeter digitaal is, heeft deze een kleine batterij nodig om te werken.

Als het analoog is, heeft het geen batterij nodig om de spanning te meten.

Sommige digitale multimeters zijn autoranging . Een autoranging-meter heeft slechts een paar keuzeschakelaar (draaiknop) standen.

Handmatig bereikbare meters hebben verschillende selectieposities voor elke basishoeveelheid:meerdere voor spanning, meerdere voor stroom en meerdere voor weerstand.

Autoranging is meestal alleen te vinden op de duurdere digitale meters, en is tot handmatig bereik zoals een automatische transmissie is tot een handmatige transmissie in een auto.

Een automatisch bereikbare meter "schakelt automatisch" om het beste meetbereik te vinden om de specifieke gemeten hoeveelheid weer te geven.

Stel de keuzeschakelaar van uw multimeter in op de hoogste waarde "DC volt" die beschikbaar is.

Autoranging-multimeters hebben mogelijk maar één positie voor gelijkspanning, in welk geval u de schakelaar op die ene positie moet zetten.

Raak met de rode testsonde de positieve (+) kant van een batterij aan en de zwarte testsonde met de negatieve (-) kant van dezelfde batterij.

De meter zou u nu een soort indicatie moeten geven.

Keer de aansluitingen van de testsonde naar de batterij om als de indicatie van de meter negatief is (op een analoge meter wordt een negatieve waarde aangegeven doordat de wijzer naar links afbuigt in plaats van naar rechts).

Als uw meter van het type handmatig bereik is en de keuzeschakelaar is ingesteld op een hoge bereikpositie, is de indicatie klein.

Verplaats de keuzeschakelaar naar de volgende lagere instelling voor het DC-spanningsbereik en sluit de batterij opnieuw aan.

De indicatie zou nu sterker moeten zijn, zoals aangegeven door een grotere afbuiging van de analoge meterwijzer (naald ), of meer actieve cijfers op het display van de digitale meter.

Voor de beste resultaten zet u de keuzeschakelaar op de laagste bereikinstelling die de meter niet "overschrijdt".

Er wordt gezegd dat een analoge meter met een te groot bereik "vastgepend" is, omdat de naald helemaal naar de rechterkant van de schaal wordt gedwongen, voorbij de schaalwaarde voor het volledige bereik.

Een digitale meter met een te groot bereik geeft soms de letters "OL" of een reeks stippellijnen weer. Deze indicatie is fabrikantspecifiek.

Wat gebeurt er als u slechts één meter testsonde aan één uiteinde van een batterij aanraakt?

Hoe moet de meter verbinding maken met de batterij om een ​​indicatie te geven?

Wat vertelt dit ons over het gebruik van voltmeters en de aard van de spanning?

Bestaat er zoiets als spanning "op" een enkel punt?

Zorg ervoor dat u meer dan één batterijformaat meet en leer hoe u het beste spanningsbereik op de multimeter selecteert om u de maximale indicatie te geven zonder overbereik.

Schakel nu uw multimeter naar het laagste beschikbare DC-spanningsbereik en raak de meetpennen van de meter aan op de klemmen (draadkabels) van de lichtgevende diode (LED).

Een LED is ontworpen om licht te produceren wanneer hij wordt gevoed door een kleine hoeveelheid elektriciteit, maar LED's wekken ook gelijkspanning op bij blootstelling aan licht, een beetje zoals een zonnecel.

Richt de LED op een heldere lichtbron met uw multimeter erop aangesloten en let op de indicatie van de meter:

Batterijen ontwikkelen elektrische spanning door chemische reacties. Wanneer een batterij "doodt", heeft deze zijn oorspronkelijke voorraad chemische "brandstof" opgebruikt.

De LED is echter niet afhankelijk van een interne "brandstof" om spanning te genereren; het converteert eerder optische energie in elektrische energie.

Zolang er licht is om de LED te verlichten, zal deze spanning produceren.

Een andere spanningsbron door middel van energieconversie is een generator .

De kleine elektromotor die wordt vermeld in de lijst "Onderdelen en materialen" functioneert als een elektrische generator als de as door een mechanische kracht wordt gedraaid.

Sluit uw voltmeter (uw multimeter, ingesteld op de "volt" -functie) aan op de klemmen van de motor, net zoals u hem op de klemmen van de LED hebt aangesloten, en draai de as met uw vingers.

De meter moet de spanning aangeven door middel van naaldafbuiging (analoog) of numerieke uitlezing (digitaal).

Als u het moeilijk vindt om beide metertestsondes in verbinding te houden met de motorklemmen en tegelijkertijd de as met uw vingers rond te draaien, kunt u een krokodillenklem gebruiken "jumper"-draden als volgt:

Bepaal de relatie tussen spanning en generatorassnelheid? Keer de draairichting van de generator om en noteer de verandering in de meteraanduiding.

Wanneer u de asrotatie omkeert, verandert u de polariteit van de spanning gecreëerd door de generator.

De voltmeter geeft de polariteit aan in richting van naaldrichting (analoog) of teken van numerieke aanduiding (digitaal).

Als het rode meetsnoer positief (+) is en het zwarte meetsnoer negatief (-), registreert de meter de spanning in de normale richting.

Als de aangelegde spanning de omgekeerde polariteit heeft (negatief op rood en positief op zwart), geeft de meter "achteruit" aan.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Basisvoltmetergebruik