Elektrické napětí. Voltmetr — lekce. Fyzika, 8. třída.

Voltmetr je elektrický měřicí přístroj, který se používá k měření emf v elektrických obvodech nebo napětí.

Jednotkou měření jsou volty. Maximální napětí naměřené voltmetrem je přibližná hodnota. Poznámka

Předpokládá se, že voltmetr vynalezl fyzik Michael Faraday v roce 1830.

• konstantní napětí;
• střídavé napětí;
• impuls;
• fáze;
• selektivní;
• univerzální.

Voltmetry DC napětí se používají ve stejnosměrných sítích a obvykle se používají k testování zařízení nebo elektroinstalace.

Voltmetry střídavé napětíPoužívám se v sítích se střídavým proudem. Ve skutečnosti je zařízení podobné stejnosměrnému voltmetru, ale má systém pro převod elektrických parametrů. Zařízení převádí parametry z proměnných na konstanty a na výstupu je signál zesílen.

Puls voltmetry jsou navrženy tak, aby snímaly krátké pulzní napětí za účelem nalezení pulzního šumu. Taková zařízení se používají při testování elektrického vedení automobilů a mikroobvodů.

Fáze voltmetry jsou navrženy pro měření kvadraturních složek první harmonické. Tato zařízení nejsou pro svou zbytečnost prakticky žádaná. (Například jednofázový voltmetr – slouží k záznamu napětí).

selektivní Voltmetry mohou izolovat harmonické složky komplexních signálů. Konstrukce takového zařízení je podobná jako u rádiových přijímačů, které zachycují frekvence signálu.

Univerzální voltmetry jsou multifunkční, používají se k měření napětí v jakýchkoli elektrických sítích.

Stejnosměrný voltmetr má značky polarity. Je nutné připojit pólovou svorku voltmetru k hornímu potenciálnímu bodu a svorku záporného pólu k dolnímu potenciálnímu bodu.

Pokud je voltmetr otevřený, zobrazí hodnotu EMF, pokud je zavřený, zařízení ukazuje pokles napětí na vnějším odporu.

Ideálním voltmetrem neprotéká žádný proud, protože má nekonečně velký vnitřní odpor.

Zařízení a princip činnosti

Nejjednodušší voltmetr, stejně jako ampérmetr, se skládá ze tří bloků: elektromechanického převodníku (ELMC), měřicího mechanismu (MM) a mechanismu ukazatele (SM).

Elektromechanický měnič je určen k přeměně energie magnetického pole na mechanickou energii.

Měřicí mechanismus se skládá z pevných a pohyblivých částí. Síla proudu, působící na tento mechanismus, vytváří krouticí moment, který ovlivňuje pohyblivou část. Tento mechanismus je vychýlen o úhel rovný elektrickým a mechanickým silám. Tyto síly jsou úměrné. Data jsou přenášena do mechanismu ukazatele, který zobrazuje počet voltů v číslech.

Voltmetr může také obsahovat zesilovače. V tomto případě se zařízení bude nazývat elektronické. Toto zařízení se vyznačuje tím, že vstupní zařízení pomáhá udržovat vysoký odpor (Ohm) voltmetru a zvyšuje mez měření směrem nahoru. Dále přichází stejnosměrný zesilovač, který zvyšuje hodnotu signálu na hodnoty nezbytné pro přesné měření.

Zde je schéma voltmetru. Abychom změřili napětí, musíme zapnout zdroj, připojit tam spínač (pro uzavření nebo otevření) obvodu a provést experiment pomocí stojanu.

Tyč je měřící zařízení používané pro nivelaci.

Máte potíže s daným tématem? Nebojte se, pomůžeme!

Zaregistrujte se na bezplatnou lekci
s lektorem a společně na to všechno přijdeme!

Vlastnosti a specifikace

Na síťových diagramech jsou voltmetry označeny latinským písmenem „V“ vepsaným do kruhu. Na ruských diagramech může být označení písmeno „B“. Označení může za písmenem obsahovat i číslici, která charakterizuje typ a konkrétní použití zařízení. Vypadá to takto:

• „B2“ – voltmetr pro stejnosměrný proud;
• „B3“ – voltmetr pro střídavý proud;
• „B4“ – voltmetr pro pulzní proud;
• „B5“ – fázově citlivý voltmetr;
• „B6“ – selektivní voltmetr;
• „V7“ je univerzální voltmetr.

Všechny voltmetry mají společná výkonnostní kritéria:

1. Rozsah měření. Omezuje se na nejmenší a největší indikátor, který může zařízení měřit (rozsah od milivoltů po kilovolty).
2. Přesnost měření. Záleží na vnitřním odporu. Moderní nové voltmetry mají malé chyby měření.
3. Frekvenční rozsah. Zobrazuje citlivost zařízení na signály s různými frekvencemi.
4. Teplota. Určuje indikátor, při kterém má zařízení minimální chybu měření.
5. Vnitřní odpor (impedance). Čím vyšší parametr odporu, tím přesnější bude voltmetr z hlediska měření.

Některé charakteristiky voltmetru lze zjistit pomocí stupnice číselníkového voltmetru.

Klasifikace a vlastnosti voltmetrů

Voltmetry mají různé klasifikace. Sdílí:

• podle principu jednání;
• podle jmenování;
• podle designu a způsobu aplikace.

Podle principu činnosti jsou voltmetry elektromechanické (elektromagnetické, magnetoelektrické, elektrostatické, elektrodynamické, termoelektrické) a elektronické (analogové a digitální).

Podle účelu, jak je popsáno výše, se voltmetry dělí na přístroje pro měření stejnosměrného proudu, střídavého proudu, pulzní, fázové, selektivní a univerzální.

Voltmetry jsou konstrukčně namontované na panelu, přenosné a stacionární.

Normální provoz voltmetru je možný při teplotě vzduchu nepřesahující 25–30 °C při atmosférickém tlaku 630–800 mm Hg s relativní vlhkostí vzduchu do 80 %. Frekvence napájecího obvodu by měla být 50 Hz a s napětím 200 V (kmitočet do 400 Hz).

Zkoušeli jste někdy na chvíli nafouknout balónky? Jeden se nafoukne rychle, zatímco druhý se za stejnou dobu nafoukne mnohem méně. Bezpochyby ten první udělá víc práce než ten druhý.

Rýže. (1). Nafukování balónku

Totéž se děje se zdroji napětí. Aby byl zajištěn pohyb částic ve vodiči, musí být provedena práce. A tuto práci dělá zdroj. Provoz zdroje je charakterizován napětím. Čím je větší, tím více práce zdroj vykoná, tím jasněji bude žárovka v obvodu hořet (za jinak stejných podmínek).

Rýže. (2). Lampa v řetězu

Napětí se rovná poměru práce elektrického pole k pohybu náboje
na velikost náboje pohybujícího se na části obvodu.

U = A q , kde (U) je napětí, (A) je práce elektrického pole, (q) je náboj.
Dávej pozor!
Jednotka napětí v SI je [(U)] = (1) V (volt).

(1) volt se rovná elektrickému napětí v části obvodu, kde při protékání náboje rovného (1) C je vykonána práce rovna (1) J: (1) V (= 1) J/1 C.

Každý viděl na domácích spotřebičích nápis „(220) V“. Znamená to, že na části obvodu se vykoná práce (220) J k přesunu náboje (1) C.

Kromě voltu se používají jeho zlomkové a vícenásobné jednotky – milivolty a kilovolty.
(1) mV (= 0,001) V, (1) kV (= 1000) V nebo (1) V (= 1000) mV, (1) V (= 0,001) kV.
K měření napětí se používá zařízení zvané voltmetr.

Všechny voltmetry jsou označeny latinským písmenem (V), které je naneseno na číselníku zařízení a je použito ve schematickém znázornění zařízení.

Rýže. (3). Označení voltmetru
Ve školním prostředí se používají voltmetry zobrazené na obrázku:

Hlavními prvky voltmetru jsou tělo, stupnice, ukazatel a svorky. Svorky jsou obvykle označeny plusem nebo mínusem a pro přehlednost jsou zvýrazněny různými barvami: červená – plus, černá (modrá) – mínus. To se provádí proto, aby bylo zajištěno, že svorky zařízení jsou správně připojeny k odpovídajícím vodičům připojeným ke zdroji.

Na rozdíl od ampérmetru, který je zapojen do série přes obvod, je voltmetr zapojen paralelně k obvodu.

Rýže. (5). Elektrický obvod s připojeným voltmetrem a ampérmetrem
Při zapojování voltmetru do stejnosměrného obvodu je nutné dodržet polaritu.

Je lepší začít sestavovat elektrický obvod se všemi prvky kromě voltmetru a připojit jej na samém konci.

Voltmetry se dělí na stejnosměrná a střídavá zařízení.

Pokud je zařízení určeno pro střídavé obvody, je obvyklé zobrazovat na číselníku vlnovku. Pokud je zařízení určeno pro stejnosměrné obvody, bude vedení rovné.

Tabulka (1). Voltmetry
Rýže. (6). DC voltmetr
Rýže. (7). AC voltmetr

Můžete věnovat pozornost svorkám zařízení. Pokud je vyznačena polarita („(+)“ a „(-)“), jedná se o zařízení pro měření stejnosměrného napětí.

Někdy se používají písmena (AC/DC). V překladu z angličtiny (AC) (střídavý proud) je střídavý proud a (DC) (stejnosměrný proud) je stejnosměrný proud.
K střídavému obvodu je připojen voltmetr pro měření střídavého proudu. Nemá žádnou polaritu.

Rýže. (8). Elektrický obvod se zdrojem střídavého proudu
Dávej pozor!
K měření napětí můžete použít i multimetr.
Před měřením si musíte přečíst pokyny pro správné připojení zařízení.

Rýže. (9). Multimetr
Je třeba si uvědomit, že vysoké napětí je nebezpečné.

Co se stane s člověkem, který se ocitne v blízkosti spadlého obnaženého kabelu, který je pod vysokým napětím?

Vzhledem k tomu, že země je vodičem elektrického proudu, může kolem spadlého živého kabelu vzniknout nebezpečné skokové napětí.

Při vystavení skokovému napětí i malé hodnoty dochází k mimovolním křečovitým kontrakcím svalů nohou. Obvykle se v takové situaci člověku podaří dostat se z nebezpečné zóny včas.

Obrovskými kroky však odtud nemůžete vyběhnout, krokový stres se jen zvýší! Musíte odejít rychle, ale velmi malými krůčky nebo poskakováním na jedné noze!