Μέτρηση Τάσης Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Κάθε σημείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος χαρακτηρίζεται από ένα ηλεκτρικό δυναμικό. Η διαφορά ανάμεσα στα δυναμικά δυο οποιονδήποτε σημείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος ονομάζεται διαφορά δυναμικού, ηλεκτρική τάση ή, πιο απλά, ΤΑΣΗ. Η ΤΑΣΗ αναπτύσσεται πάντα ανάμεσα σε δυο σημεία. Άρα για να μετρήσουμε την ηλεκτρική τάση ανάμεσα σε δυο σημεία ενός ηλεκτρικού κυκλώματος χρειαζόμαστε ένα όργανο μέτρησης που θα συνδέεται σε αυτά τα δυο σημεία. Αυτό το όργανο ονομάζεται ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ και συνδέεται πάντα παράλληλα στο μέρος του ηλεκτρικού κυκλώματος του οποίου θέλουμε να μετρήσουμε την ηλεκτρική τάση ΡΥΘΜΙΣΕΙΣ ΠΡΙΝ ΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ α. Σε περίπτωση που χρησιμοποιούμε αναλογικό βολτόμετρο Στο πάνω δεξιό μέρος του οργάνου υπάρχει ένας επιλογικός διακόπτης για αλλαγή περιοχής μέτρησης . Οι περιοχές μέτρησης υπάρχουν για να έχουμε μεγάλο εύρος μέτρησης και μεγαλύτερη ακρίβεια στα μικρά κυρίως μεγέθη . Οι περιοχές μέτρησης, για παράδειγμα, σε ένα αναλογικό αμπερόμετρο μπορεί να είναι 60-120-300 και 600 V. Η κάθε τιμή δηλώνει την μέγιστη τιμή του μεγέθους που μπορούμε να μετρήσουμε. Πριν τροφοδοτήσουμε το κύκλωμα βάζουμε το διακόπτη στην μέγιστη περιοχή μέτρησης (600 V) και στην συνέχεια την ελαττώνουμε έως ότου η βελόνα να ξεπεράσει τα 2/3 της κλίμακας. Απαραίτητη προϋπόθεση πριν τη μέτρηση είναι να μηδενίσουμε το όργανο από μια βίδα υπάρχει στο μέσον του οργάνου χαμηλά ώστε να αποφύγουμε σφάλματα. Β. ΚΥΚΛΩΜΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Γ. ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Συνδέουμε μια αντίσταση με την πηγή συνεχούς τάσης Τοποθετούμε το αναλογικό βολτόμετρο ώστε να μετρήσουμε την τάση στα άκρα της αντίστασης. Καταγράφουμε τις ενδείξεις στον πίνακα καθώς και την Περιοχή Μέτρησης και το Μέγιστο της Κλίμακας που χρησιμοποιούμε κάθε φορά ώστε να υπολογίσουμε τον Συντελεστή Κλίμακας Μετακινώντας τον μεταγωγέα της τάσης, καταγράφουμε τις νέες τιμές στον πίνακα Τέλος υπολογίζουμε την Μετρούμενη Τάση κάθε μέτρησης Μπορείτε να πραγματοποιήσετε την εργαστηριακή άσκηση στο ακόλουθο εικονικό ηλεκτρολογικό εργαστήριο Δ. ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ε. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Γιατί το βολτόμετρο έχει πολλές περιοχές μέτρησης; Γιατί το βολτόμετρο συνδέεται παράλληλα με το κύκλωμα του οποίου θέλουμε να μετρήσουμε την τάση;

Επειδή το βολτόμετρο τοποθετείται παράλληλα στο κύκλωμα, θα πρέπει να αποτρέπεται η ένταση του ρεύματος να το διαρρέει, γιατί σε αυτή την περίπτωση θα αλλοιώνονταν τα ηλεκτρικά μεγέθη του ίδιου του κυκλώματος. Γιαυτό το βολτόμετρο θα πρέπει να κατασκευάζεται με πολύ μεγάλη εσωτερική αντίσταση ώστε να εμποδίζει το ρεύμα να το διαρρέει. Έτσι το σύνολο του ρεύματος θα διαρρέει το κύκλωμα του οποίου μετράμε την τάση και όχι το ίδιο το βολτόμετρο. Τι θα συνέβαινε με την εσωτερική αντίσταση ενός όργανου μέτρησης που συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα που θέλουμε να μετρήσουμε; Θα έπρεπε να κατασκευαστεί με μεγάλη ή με μικρή εσωτερική αντίσταση; Θα πρέπει να έχουμε υπόψη μας ότι το όργανο μέτρησης δεν πρέπει να αλλοιώνει τα ηλεκτρικά μεγέθη του κυκλώματος κατά την μέτρηση

Γιατί το βολτόμετρο έχει πολλές περιοχές μέτρησης; Ουσιαστικά με τις διάφορες περιοχές μέτρησης ενός βολτομέτρου έχουμε τη δυνατότητα της επέκτασης της κλίμακας του οργάνου και συνεπώς την μέτρηση μεγαλύτερης τάσης. Όταν αυξάνουμε την περιοχή μέτρησης ενός βολτομέτρου, προσθέτουμε σε σειρά με την ήδη υπάρχουσα εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου μια δεύτερη. Αυξάνοντας την αντίσταση του βολτομέτρου αυξάνουμε ταυτόχρονα και την τάση που αυτό μπορεί να μετρήσει. Οι διαφορετικές περιοχές μέτρησης ενός αναλογικού οργάνου μέτρησης δίνουν τη δυνατότητα επέκτασης της κλίμακας του οργάνου

Για να μετρήσω με ένα αναλογικό όργανο πρέπει να υπολογίσω τον συντελεστή κλίμακας (Σ.Κ.) του οργάνου Έτσι, το μετρούμενο μέγεθος υπολογίζεται ως ο Συντελεστής Κλίμακας επί την Ένδειξη του Οργάνου

ΣΥΝΟΨΗ Για να υπολογίσω ένα ηλεκτρικό μέγεθος με αναλογικό όργανο μέτρησης, ακολουθώ τα ακόλουθα βήματα: Βήμα 1ο: Παρατηρώ πόσες κλίμακες έχει το όργανο Βήμα 2ο: Αποφασίζω σε ποια κλίμακα θέλω να διαβάσω την ένδειξη Βήμα 3ο: Βρίσκω το μέγιστο της κλίμακας Βήμα 4ο: Υπολογίζω τον Σ.Κ Βήμα 5ο: Υπολογίζω το μετρούμενο μέγεθος (Σ.Κ * ΕΟ)

Σκοπός της Άσκησης Με το τέλος της άσκησης οι μαθητές θα είναι σε θέση να: Χρησιμοποιούν το αναλογικό και το ψηφιακό βολτόμετρο για την μέτρηση τάσης Αναγνωρίζουν τις κλίμακες και τις περιοχές μέτρησης ενός αναλογικού οργάνου μέτρησης

Για να μετρήσω με ένα αναλογικό όργανο πρέπει να υπολογίσω τον συντελεστή κλίμακας (Σ.Κ.) του οργάνου Έτσι, το μετρούμενο μέγεθος υπολογίζεται ως ο Συντελεστής Κλίμακας επί την Ένδειξη του Οργάνου

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ