Как измерить разность потенциалов мультиметром

Электрический ток, напряжение — поймет даже ребенок!

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 11 января 2015 · Обновлено 29 августа 2018

Всем привет, на связи с вами снова Владимир Васильев. Новогодние празднования подходят к концу, а значить надо готовиться к рабочим будням, с чем вас дорогие друзья и поздравляю! Хех, только не надо расстраиваться и впадать в депрессию, нужно мыслить позитивно.

Содержание статьи

Знаете все это маловероятно, потому как для прошаренного специалиста все это уже пройденный этап и скорее всего все уже не так интересно и они сами с усами. Им может быть интересно лишь из праздного любопытства, мне конечно очень приятно и я жду каждого с распростертыми объятьями.

Так что я пришел к выводу, что основной контингент моего блога да и большинства радиолюбительских сайтов это новички и любители рыскающие по интернету в поисках полезной информации. Так какого лешего, у меня ее так мало? Будет в скором временя поболее так что [urlspan] не пропустите! [/urlspan]

Я вспоминаю себя, когда я искал в интернете какую-нибудь простенькую схемку чтобы с чего-нибудь начать, но постоянно что-то не подходило, что-то казалось заумным. Мне не хватало азов, таких, чтобы можно было по принципу от простого к сложному начать разбираться в интересующей меня теме.

Кстати первая книга которая мне действительно помогла, от прочтения которой действительно начало приходить понимание — это была книга «Искусство схемотехники» П. Хоровица, У. Хилла. Я писал про нее в этой статье, там и книжку можно скачать. Так вот, если вы новичок то обязательно ее скачайте и пусть она станет вашей настольной книгой.

Что такое напряжение и ток?

Кстати действительно что же такое электрический ток и напряжение? Я думаю, что никто на самом деле и не знает, ведь чтобы это знать это надо хотябы видеть. Кто может видеть ток, бегущий по проводам?

Да никто, человечество еще не достигло таких технологий, чтобы воочию наблюдать движения электрических зарядов. Все что мы видим в учебниках и научных трудах это некая абстракция созданная в результате многочисленных наблюдений.

Ну ладно об этом можно много рассуждать… Так давайте попробуем разобраться, что такое электрический ток и напряжение. Я не буду писать определения, определения не дают самого понимания сути. Если интересно, возьмите любой учебник по физике.

Так как мы его не видим электрического тока и всех процессов протекающих в проводнике, тогда попробуем создать аналогию.

И традиционно электрический ток текущий в проводнике сравнивают с водой бегущей по трубам. В нашей аналогии вода это электрический ток. Вода бежит по трубам с определенной скоростью, скорость это сила тока, измеряемая в амперах. Ну трубы это само собой проводник.

Хорошо, электрический ток мы себе представили, но а что такое напряжение? Сейчас помозгуем.

Вода в трубе, в отсутствии каких-либо сил (сила тяжести, давления) теч не будет, она будет покоиться как и любая другая жижа вылитая на пол. Так вот эта сила или точнее сказать энергия в нашей водопроводной аналогии и будет тем самым напряжением.

Но что происходит с водой бегущей из резервуара расположенного высоко над землей? Вода устремляется бурным потоком из резервуара к поверхности земли, гонимая силами тяготения. И чем выше от земли расположен резервуар тем с большей скоростью вытекает вода из шланга. Понимаете о чем я говорю?

Чем выше резервуар, тем больше сила (читай напряжение) воздействующая на воду. И тем больше скорость водного потока (читай сила тока). Теперь становится понятно и в голове начинает создаваться красочная картинка.

Понятие потенциала, разности потенциалов

Наш резервуар находится на возвышенности что позволяет воде беспрепятственно стекать по трубе вниз. Так как бак с водой на высоте, то и потенциал этой точки будет более высоким или более положительным чем тот что находится на уровне земли. Видите что получается?

У нас появилось две точки имеющие разные потенциалы, точнее разную величину потенциала.

Получается, для того чтобы электрический ток мог бежать по проводу, потенциалы не должны быть равны. Ток бежит от точки с большим потенциалом к точки с меньшим потенциалом.

Помните такое выражение, что ток бежит от плюса к минусу. Так вот это все тоже самое. Плюс это более положительный потенциал а минус более отрицательный.

Кстати а хотите вопрос на засыпку? Что произойдет с током, если величины потенциалов будет периодически меняться местами?

Тогда мы будем наблюдать то как электрический ток меняет свое направление на противоположное каждый раз как потенциалы поменяются. Это получится уже переменный ток. Но его мы пока рассматривать не будем, дабы в голове сформировалось ясное понимание процессов.

Измерение напряжения

Для замера напряжение используется прибор вольтметр, хотя сейчас наиболее популярны мультиметры. Мультиметр это такой комбинированный прибор имеющий в себе много чего. О нем я писал в статье и рассказывал как им пользоваться.

Вольтметр это как раз тот прибор который измеряет разность потенциалов между двумя точками. Напряжение (разность потенциалов) в любой точке схемы обычно измеряется относительно НОЛЯ или ЗЕМЛИ или МАССЫ или МИНУСА батарейки. Не важно главное это должна быть точка имеющая наименьший потенциал во всей схеме.

Итак чтобы измерить напряжение постоянного тока между двумя точками, делаем следующее. Черный (минусовой ) щуп вольтметра втыкается в ту точку, где предположительно мы можем наблюдать точку с меньшим потенциалом (НОЛЬ). Красный щуп (плюсовой) втыкаем в точку, потенциал которой нам интересен.

И результатом измерения будет числовое значение разности потенциалов, или другими словами напряжение.

Измерение тока

В отличие от напряжения, которое замеряется в двух точках, величина тока замеряется в одной точке. Так как сила тока (или говорят просто ток) по нашей аналогии есть скорость течения воды, то эту скорость нужно замерять только в одной точке.

Нам нужно распилить водопровод и вставить в разрыв некий счетчик, который будет подсчитывать литры и минуты. Както так.

Аналогично если вернемся в реальный мир нашей электрической модели, то получим тоже самое. Чтобы замерить величину электрического тока, нам нужно подключить в разрыв электрической цепи нехитрый прибор — амперметр. Амперметр также входит в состав мультиметра. Вы также можете почитать в моей статье.

Щупы мультиметра нужно переставить в режим измерения тока. Затем перекусываем наш проводник, и подключаем обрывки провода к мультиметру и вуаля — на экране мультиметра будет показана величина тока.

Закон Ома

Ну что дорогие друзья, я думаю что мы не теряли время даром. Ознакомившись с нашими водопроводными моделями в голове начал складываться пазл, начало формироваться понимание.

Ну чтож попробуем проверить его на законе Ома.

Ом нам говорил, что Электрический ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Про сопротивление я сегодня не говорил, но я думаю что вы поняли. Сопротивление электрическому току оказывается материалом проводника. В нашей водопроводной системе сопротивление току воды оказывают ржавые трубы, забитые ржавчиной и прочей какой. 🙂

Таким образом закон Ома работает во всей своей красе что для водопроводной системы, что для электрической. Может быть мне податься в сантехники, уж очень много схожего. 🙂

Чем выше задран резервуар с водой, тем быстрее по трубам будет теч вода. Но если трубы загажены то скорость будет меньше. Чем больше сопротивление воде тем медленнее она будет теч. Если засор, то вода вообще может встать.

Ну и для электричества. Величина тока зависит прямо пропорционально от величины напряжения (разности потенциалов), и обратно пропорционально зависит от сопротивления.

Чем выше напряжение тем больше величина тока, но чем больше сопротивление тем меньше величина тока. Напряжение может быть очень большим, но ток может не теч из-за обрыва. А обрыв это все равно, что если вместо металлического проводника мы подключили проводник из воздуха, а воздух обладает просто гигантским сопротивлением. Вот ток и остановится.

Чтоже дорогие друзья, вот и подходит время закругляться, вроде все что хотел сказать в этой статье я сказал. Если остаются какие-либо вопросы спрашивайте в комментариях. Дальше будет больше, планирую написать череду обучающих материалов, так что [urlspan] не пропустите… [/urlspan]

Желаю вам удачи, успехов и до новых встреч!

С н/п Владимир Васильев.

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Конструктор ЗНАТОК 320-Znat «320 схем»

Конструктор ЗНАТОК 320-Znat «320 схем» — это инструмент, который позволит получить знания в области электроники и электротехники а также достичь понимания процессов происходящих в проводниках.

Конструктор представляет собой набор полноценных радиодеталей имеющих спец. конструктив, позволяющий их монтаж без помощи паяльника. Радиокомпоненты монтируются на специальную плату — основание, что позволяет в конечном итоге получить вполне функциональные радиоконструкции.

Используя этот конструктор можно собрать до 320 различных схем, для построения которых есть развернутое и красочное руководство. А если подключить фантазию в этот творческий процесс то можно получить бесчисленное количество различных радиоконструкций и научиться анализировать их работу. Этот опыт я считаю очень важен и для многих он может оказаться бесценным.

Вот несколько примеров того, что Вы можете сделать благодаря этому конструктору:

Летающий пропеллер;
Лампа,включаемая хлопком в ладоши или струей воздуха;
Управляемые звуки звездных войн, пожарной машины или скорой помощи;
Музыкальный вентилятор;
Электрическое световое ружье;
Изучение азбуки Морзе;
Детектор лжи;
Автоматический уличный фонарь;
Мегафон;
Радиостанция;
Электронный метроном;
Радиоприемники, в том числе FM диапазона;
Устройство, напоминающее о наступлении темноты или рассвета;
Сигнализация о том, что ребенок мокрый;
Защитная сигнализация;
Музыкальный дверной замок;
Лампы при параллельном и последовательном соединении;
Резистор как ограничитель тока;
Заряд и разряд конденсатора;
Тестер электропроводимости;
Усилительный эффект транзистора;
Схема Дарлингтона.

Источник

Мультиметр

Что такое мультиметр

Мультиметр — это электротехнический прибор, который может измерять различные параметры электрического тока и радиоэлементов. Это в основном напряжение, сопротивление, сила тока, емкость конденсаторов, а также имеет в своем составе некоторые функции, типа прозвонки целостности проводников, диодов и транзисторов. Некоторые модели мультиметров могут даже измерять температуру радиоэлементов с помощью термопары.

Цифровой мультиметр

Цифровые мультиметры почти вытеснили аналоговые мультиметры в силу своей дешевизны, удобства, а также многозадачности. Поэтому, в этой статье мы будем говорить именно о цифровых мультиметрах и их функциях.

Цифровой мультиметр состоит из дисплея, переключателя выбора функций (я его просто называю крутилкой), гнёзд, куда вставляются щупы, ну и сами щупы.

У дешевых мультиметров при измерении какой-либо величины надо выбирать измеряемый диапазон, поэтому, часто можно увидеть такие числа, как 2, 20, 200 и так далее, которые указывают на максимальный диапазон измерений.

Инструкция на мультиметр

На лицевой части мы видим переключатель, с помощью которого можем выбрать нужные нам функции. Давайте разберемся с обозначениями, которые есть на мультиметре. Каждую функцию я пометил цифрой для удобства восприятия.

1) Сопротивление Ω. Этот значок говорит нам о том, что мы собираемся измерять сопротивление какого-либо проводника или резистора.

2) Постоянное напряжение =V. Выставив переключатель на этот значок, мы можем измерять постоянное напряжение.

3) Переменное напряжение

V. С помощью этой функции мы можем измерять значение переменного напряжения.

4) Измерение коэффициента усиления транзисторов hFe. Я им не пользуюсь, потому что у меня есть специальный для этого прибор транзисторметр. Более подробно про коэффициент усиления можно прочитать в этой статье.

5) Емкость конденсаторов F. Все очевидно. Можно измерять емкость.

6) Измерение силы тока постоянного напряжения =A. Можем измерять силу тока постоянного напряжения.

7) Измерение силы тока переменного напряжения

A. С помощью этой функции мы можем измерить силу тока переменного напряжения. Например, эта функция пригодится тогда, когда нам надо узнать, какая сила тока течет в цепи, когда мы подключим лампу накаливания или какую-нибудь другую нагрузку к сети 220 Вольт.

8 ) Диодная прозвонка и прозвонка целостности проводников. Показывает сопротивление, если вы будете измерять целостность проводников. При проверке диодов показывает падение напряжения на PN-переходе. Прелесть данной функции в том, что если высвечивается сопротивление меньше, чем 100 Ом (для различных моделей оно разное), из мультиметра доносится орущий сигнал. Очень удобная функция для проверки диодов, а также целостности проводов и предохранителей. Если будете покупать мультиметр, то берите обязательно с диодной прозвонкой, иначе такой мультиметр резко потеряет свою функциональность.

Как проверить напряжение мультиметром

Измерение постоянного напряжения

Как вы знаете, напряжение бывает двух типов: переменное и постоянное. Любой мультиметр имеем в своем распоряжении функции измерения постоянного и переменного напряжения. Чтобы измерить напряжение, мы должны коснуться щупами выводы источника питания. Как вы видите, минус источника питания желательно соединять с минусом мультиметра (COM-черный щуп), а плюс — с красным щупом мультиметра.

измерение постоянного напряжения с помощью мультиметра

Для того, чтобы измерить постоянное напряжение, мы должны выставить переключатель на значок «=V» или ему подобный. Давайте замеряем напряжение на батарейке, так как батарейка выдает постоянное напряжение.

Для этого переключатель на мультиметре выставляем на измерение постоянного напряжения. Для более точного измерения я поставил диапазон до 20 Вольт. Дотрагиваемся щупами до батарейки и смотрим значение на дисплее. 1,28 Вольт, что для никель-марганцевого аккумулятора считается нормальным значением.

Для того, чтобы измерить напряжение на любом химическом источнике тока, просто выставляем нужный нам диапазон, далее смотрим, чтобы щупы стояли на своих местах (черный на COM, красный на V) и потом касаемся выводов батарейки, аккумулятора или любого другого источника тока.

Вот здесь, к примеру, я меряю напряжение на автомобильном аккумуляторе.

Можно также замерить напряжение с лабораторного блока питания, который выдает постоянный ток. Давайте продемонстрируем, как все это выглядит. Выставляю на блоке питания напряжение 10 Вольт и замеряю это напряжение мультиметром.

измерение постоянного напряжения от блока питания

Но что будет, если мы перепутаем полярность? То есть красный щуп мультиметра соединим с минусом, а черный щуп с плюсом? Цифровой мультиметр в этом случае просто покажет знак «минус».

В современных мультиметрах этот значок уже совмещен со значком переменного тока и выглядит вот так:

Здесь уже с помощью функциональной клавиши мы сами выбираем, какой ток будем мерять: постоянный или переменный. Постоянный ток обозначается DC — direct current, что в дословном переводе с английского — «прямой ток».

клавиша переключение функций

На примере ниже я измерил напряжение на литий-ионном аккумуляторе.

Измерение переменного напряжения

Для проверки переменного напряжения мы должны выставить переключатель выбора функционала на значок «

V». Думаю, вы в курсе, что напряжение в розетках вашего дома переменное. Давайте же замеряем его значение. Как вы видите, мультиметр показал 215 Вольт, хотя должно быть что-то около 220 Вольт. Это напряжение все равно укладывается в рабочий диапазон, так что все нормально.

Для мультиметра с автоматическим измерением диапазонов нам нужно выбрать с помощью клавиши FUNC значок AC на дисплее вашего прибора. АС — alternating current, что в дословном переводе на английский — переменный ток.

Вот таким образом измеряется напряжение в розетке. 228 Вольт, что тоже вполне нормально.

Как измерить силу тока мультиметром

Измерение силы тока в цепи постоянного тока

Для того, чтобы измерить силу тока в цепи, мы должны подключить мультиметр в разрыв цепи.

На простых цифровых мультиметрах надо перекинуть красный щуп в гнездо А или mA, что значит Амперы. Вы ведь не забыли, что сила тока измеряется в Амперах?

Для того, чтобы измерить силу тока в цепи постоянного тока, мы должны выставить переключатель на «=A». Итак, в нашем случае мы будем подавать напряжение с блока питания на компьютерный вентилятор.

Собираем все это дело по нашей схеме, но вместо лампы накаливания у нас будет этот вентилятор.

Так как мой блок питания уже имеет встроенный амперметр, то можно сравнить показания на мультиметре и на блоке питания. Как вы видите, они полностью совпадают. Значение силы тока в цепи равняется 0,18 Ампер.

На более крутом мультиметре мы выставляем какой-нибудь из этих значков.

Если вы вообще не знаете, какая примерно должна быть сила тока в вашей цепи, то всегда ставим переключатель на самый большой диапазон. В данном случае на A. Давайте же проверим силу тока, которую потребляет лампа накаливания на 12 Вольт. Для этого выставляем на блоке питания напряжение 12 Вольт и в разрыв цепи ставим мультиметр. То есть делаем все как есть вот по этой схеме.

Как вы видите, сила тока в цепи 0,707 Ампер. Это означает, что лампа накаливания при 12 Вольтах потребляет ток в 0,707 Ампер.

Измерение силы тока в цепи переменного тока

Для того, чтобы измерить силу тока в цепи переменного тока, нам надо выставить переключатель на значок «

A». В крутых мультиметрах мы ставим переключатель функций на какой-нибудь из этих значков

и потом уже выбираем с помощью функциональной клавиши «AC», что говорит о том, что мы собираемся измерять силу тока в цепи переменного тока.

Для того, чтобы это продемонстрировать, мне понадобится лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).

лабораторный автотрансформатор

Это автотрансформатор позволяет получить переменное напряжение меньшего значения, чем в домашней сети 220 Вольт. Выставляю на выходе ЛАТРа напряжение 12 Вольт. Не забывайте, что эти 12 Вольт — переменное напряжение. Подключаю все это дело по такой же схеме. Кстати, лампа накаливания здесь более мощная, поэтому, она будет потреблять больше силы тока.

Как проверить конденсатор мультиметром

Для того, чтобы проверить целостность конденсатора мультиметром, его емкость должна быть от 1 мкФ и выше. Этот трюк получается только с аналоговыми мультиметрами, а также с цифровыми мультиметрами выбора диапазонов, типа таких.

Как вы знаете, конденсаторы бывают полярными и неполярными. Более подробно читайте здесь. Полярные конденсаторы обладают большой емкостью, поэтому их проще проверять на работоспособность. Как же это сделать? Давайте рассмотрим на примере ниже.

У нас имеется электролитический конденсатор.

Мультиметр ставим на режим прозвонки и дотрагиваемся щупами до выводов конденсатора. Внимательно наблюдаем за цифрами на табло. Они должны увеличиваться по мере заряда конденсатора.

Как только я дотронулся до выводов, мультиметр сразу же показал это значение

и потом значение вышло за предел диапазона, и мультиметр показала единичку.

То есть что можно сказать? В самый начальный момент времени полностью разряженный конденсатор ведет себя, как проводник. По мере того, как он заряжается током от мультиметра, его сопротивление растет, пока не станет очень большим. Раз конденсатор заряжается, значит он рабочий. Все логично.

Конденсаторы меньшей емкости и неполярные конденсаторы с помощью прозвонки можно прозвонить только на короткое замыкание между его обкладками. Поэтому, здесь используется другой железный способ. Просто замерить емкость конденсатора). Здесь я измерил емкость конденсатора, на котором было написано 47 мкФ. Мультиметр показал 48 мкФ. Или погрешность конденсатора, либо мультиметра. Так как мультиметры Mastech считаются довольно неплохими, то спишем на погрешность конденсатора).

Как измерить сопротивление мультиметром

Итак, у нас есть всеми любимый цифровой мультиметр

Для того, чтобы измерить сопротивление, нам нужно повернуть переключатель выбора функций на “измерение сопротивления”. Это весь наш верхний ряд зеленого цвета с буквой Ω. Буква “К” говорит нам о том, что мы собираемся замерять килоомы, а буковка “М” означает, что мы собираемся замерять мегаомы. До буквы показан предел измерения. Если у нас горит единичка на дисплее мультиметра при измерении сопротивления, значит переключаем на более бОльший предел.

Как проверить постоянный резистор

Итак, у нас есть вот такой резистор.

Видим на нем надпись “82R”. Она означает, что его сопротивление должно быть 82 Ома. Более подробно про маркировку резисторов можете прочитать в этой статье. Для этого прикладываем один щуп к одному концу резистора, а другой щуп – к другому концу.

Как вы видите, мультиметр почти точно показал значение сопротивления этого резистора.

Как проверить переменный резистор

Давайте замеряем сопротивление переменного резистора. Как вы знаете, у переменного резистора мы можем менять сопротивление вручную. То же самое касается и подстроечных резисторов – это одна из разновидностей переменных резисторов.

Это его вид снизу. Здесь мы видим надпись 47 КМ. Значит его сопротивление должно быть 47 КилоОм между двумя крайними контактами.

С помощью ручки мы можем крутить его по часовой стрелке, либо против часовой стрелки, тем самым меняя сопротивление между средним контактом и двумя крайними контактами

Вот и его схематическое обозначение:

Ставим щупы по крайним контактам. Замеряем полное сопротивление переменного резистора.

Мда… Чуточку другое сопротивление. Наш переменный резистор слишком уж староват, может быть поэтому его сопротивление не соответствует написанному на нем. Для того, чтобы проверить рабочий ли он, крутим ручку переменного резистора до упора против часовой стрелки и замеряем сопротивление между левым и средним контактом. Должно получиться близко к нулю.

Крутим ручку по часовой стрелке, но не до конца. Замеряем снова сопротивление между средним и левым контактом.

Замеряем сопротивление между средним и правым контактом.

В сумме должен получиться результат сопротивления двух крайних контактов. 12,2+27,6=39,8 Почти все верно. Следовательно, переменный резистор у нас исправен.

Правила при измерении сопротивления

Как прозванивать мультиметром

У всех современных цифровых мультиметров есть функция прозвонки. Прозвонка — это та же самая функция «измерение сопротивления», но только в этом случае мультиметр издает писк, если сопротивление меньше 100 Ом.

Для чего нужная эта функция? Для того, чтобы проверить целостность проводов, предохранителей, ламп накаливания, печатных проводников и так далее. Очень удобная и незаменимая функция в любом мультиметре. Чаще всего значок прозвонки совмещен с диодной прозвонкой. Выглядит все это примерно так:

Например, я хочу прозвонить лампочку и узнать, целая ли она? Для этого ставлю переключатель на соответствующий значок и дотрагиваюсь щупами до лампы. Мультиметр издает истошный «пиииип», а на дисплее мультиметра высвечивается показание сопротивления нити накала. Это означает, что лампочка жива, так как вольфрамовая нить не порвана.

прозвонка мультиметром

Проверенные мультиметры

Со своим многолетним стажем в области электроники, я поменял много мультиметров. Хочу остановиться именно на двух марках, которые меня очень сильно радовали и до сих пор радуют в моем нелегком деле.

Мультиметры DT9205

Большой дисплей, удобный функционал, функция автоматического выключения, недорогая стоимость. Если вы полистаете страницы моего сайта, то увидите, что я использовал именно эти модели мультиметров в своей практике. Они очень удобные и долговечные. Да, они имеют большие габариты, но это того стоит. Такой мультиметр очень удобно лежит в руке.

Вот ссылка на Алиэкспресс. Старайтесь брать именно такой, какой на фото выше. Его стоимость в диапазоне 700-800 рублей.

Мультиметры Mastech

Фирма Mastech, на мой субъективный взгляд, делает достойные мультиметры по цене, качеству и функционалу. Да, такие мультиметры раза в 2-3 дороже, чем экземпляр выше, но оно действительно того стоит, если вы желаете глубже погрузиться в мир электроники. Автоматический выбор диапазона, множество функций, малые габариты, удобная замена батареек и так далее. Достоинства такого мультиметра можно перечислять и перечислять.

Как вы видели, у меня есть вот такой мультиметр от этой фирмы. Не могу не нарадоваться).

Посмотреть его можете также на Алиэкспрессе по этой ссылке. Встречаются множество подделок, так что будьте бдительны.

Похожие статьи по теме «мультиметр»

Источник