วงจรไฟ DC

วงจรแปลงไฟสลับเป็นไฟตรง AC to DC Convertor (อาจ 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

วงจรไฟ DC

วงจรไฟฟ้ากระแสตรง


คำถามที่ 1

อย่าเพิ่งนั่งตรงนั้น! สร้างอะไร!

การเรียนรู้ทางคณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์วงจรต้องมีการศึกษาและการปฏิบัติมาก โดยปกติแล้วนักเรียนจะได้ฝึกฝนโดยพยายามแก้ไขปัญหาตัวอย่างมากมายและตรวจสอบคำตอบของผู้เรียนจากแบบฝึกหัดหรือผู้สอน ในขณะนี้ดีมีวิธีที่ดีกว่ามาก

คุณจะได้เรียนรู้มากขึ้นโดยการ สร้างและวิเคราะห์วงจรจริง เพื่อให้อุปกรณ์ทดสอบของคุณมี "คำตอบ" แทนหนังสือหรือบุคคลอื่น สำหรับการออกกำลังกายการสร้างวงจรที่ประสบความสำเร็จให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

  1. วัดและบันทึกค่าส่วนประกอบทั้งหมดอย่างละเอียดก่อนที่จะมีการก่อสร้างวงจร
  2. วาดแผนภาพแผนภาพสำหรับวงจรที่จะวิเคราะห์
  3. สร้างวงจรนี้อย่างระมัดระวังใน breadboard หรือสื่อที่สะดวกอื่น ๆ
  4. ตรวจสอบความถูกต้องของการก่อสร้างของวงจรต่อสายแต่ละสายแต่ละจุดเชื่อมต่อและตรวจสอบองค์ประกอบเหล่านี้ทีละตัวบนแผนภาพ
  5. วิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์วงจรแก้ค่าทุกค่าของแรงดันกระแส ฯลฯ
  6. วัดปริมาณเหล่านี้อย่างระมัดระวังเพื่อยืนยันความถูกต้องของการวิเคราะห์ของคุณ
  7. หากมีข้อผิดพลาดที่สำคัญ (มากกว่าไม่กี่เปอร์เซ็นต์) ให้ตรวจสอบการก่อสร้างวงจรของคุณอย่างละเอียดจากแผนภาพแล้วค่อยคำนวณค่าและวัดค่าใหม่อย่างรอบคอบ

หลีกเลี่ยงค่าความต้านทานสูงและต่ำมากเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากการ "โหลด" มาตรวัด ผมขอแนะนำตัวต้านทานระหว่าง 1 kΩถึง 100 kΩเว้นเสียแต่ว่าแน่นอนว่าจุดประสงค์ของวงจรคือเพื่อแสดงผลของการโหลดมิเตอร์!

วิธีหนึ่งที่คุณสามารถประหยัดเวลาและลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาดคือการเริ่มต้นด้วยวงจรที่ง่ายมากและเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มขึ้นเพื่อเพิ่มความซับซ้อนหลังจากการวิเคราะห์แต่ละครั้งแทนที่จะสร้างวงจรใหม่สำหรับปัญหาการปฏิบัติแต่ละครั้ง อีกเทคนิคหนึ่งที่ช่วยประหยัดเวลาคือการใช้ส่วนประกอบเดียวกันในการกำหนดค่าต่างๆของวงจรต่างๆ ด้วยวิธีนี้คุณจะไม่ต้องวัดค่าขององค์ประกอบใด ๆ มากกว่าหนึ่งครั้ง

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ปล่อยให้อิเล็กตรอนตัวเองให้คำตอบของคุณเอง "ปัญหาการปฏิบัติ"!

หมายเหตุ:

เป็นประสบการณ์ของผมที่นักเรียนต้องการการฝึกซ้อมอย่างมากกับการวิเคราะห์วงจรเพื่อให้เกิดความชำนาญ ด้วยเหตุนี้อาจารย์ผู้สอนมักจะให้นักเรียนมีปัญหาในการปฏิบัติงานจำนวนมากและให้คำตอบแก่นักเรียนเพื่อตรวจสอบการทำงานของตน ในขณะที่วิธีนี้ทำให้นักเรียนมีความชำนาญในทฤษฎีวงจรก็ไม่สามารถให้ความรู้อย่างเต็มที่พวกเขา

นักเรียนไม่จำเป็นต้องฝึกคณิตศาสตร์เท่านั้น พวกเขายังต้องการจริงอาคารปฏิบัติวงจรและใช้อุปกรณ์ทดสอบ ดังนั้นฉันจึงแนะนำวิธีการอื่นต่อไปนี้: นักเรียนควร สร้าง "ปัญหาการปฏิบัติ" ของตัวเองด้วยส่วนประกอบที่เป็นจริงและพยายามคำนวณค่าแรงดันและกระแสในรูปแบบต่างๆทางคณิตศาสตร์ ด้วยวิธีนี้ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ "มีชีวิตชีวา" และนักเรียนได้รับความชำนาญในทางปฏิบัติพวกเขาจะไม่ได้รับโดยการแก้สมการเท่านั้น

อีกเหตุผลหนึ่งในการปฏิบัติตามวิธีนี้คือการสอน วิธีการทางวิทยาศาสตร์ : กระบวนการทดสอบสมมติฐาน (ในกรณีนี้เป็นการคาดการณ์ทางคณิตศาสตร์) โดยการทดลองจริง นักเรียนยังจะได้พัฒนาทักษะการแก้ปัญหาจริงเช่นกันเนื่องจากบางครั้งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการสร้างวงจร

ใช้ช่วงเวลาสั้น ๆ กับชั้นเรียนของคุณเพื่อทบทวนกฎ "สำหรับการสร้างวงจรก่อนที่จะเริ่มต้น พูดคุยเกี่ยวกับปัญหาเหล่านี้กับนักเรียนของคุณในลักษณะการเสวนาแบบเดียวกับที่คุณพูดคุยเกี่ยวกับคำถามในตารางงานแทนที่จะพูดกับพวกเขาในสิ่งที่ควรและไม่ควรทำ ฉันไม่เคยหยุดหย่อนที่จะประหลาดใจที่วิธีการที่นักเรียนไม่ค่อยเข้าใจคำแนะนำเมื่อนำเสนอในรูปแบบการบรรยายทั่วไป (อาจารย์คนเดียว)!

ทราบอาจารย์ที่อาจบ่นเกี่ยวกับ "เสียเวลา" ที่จำเป็นในการมีนักเรียนสร้างวงจรจริงแทนเพียงทางคณิตศาสตร์วิเคราะห์ทฤษฎีวงจร:

จุดประสงค์ของนักเรียนที่เรียนในหลักสูตรของคุณคือ "แผงชีทชีท panelpanel" ซึ่งเป็นค่าเริ่มต้น "itemscope>

คำถามที่ 2

คำนวณแรงดันขาออกของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าสองชุด (V A และ V B ):

ตอนนี้คำนวณแรงดันระหว่างจุด A (สีแดง) และ B (สีดำ) (V AB )

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

V A = + 65.28 V

V B = + 23.26 V

V AB = + 42.02 V (จุด A เป็นบวกเทียบกับจุด B )

คำถามที่ท้าทาย: สิ่งที่จะเปลี่ยนถ้าสายที่เชื่อมต่อวงจรแรงดันไฟฟ้าสองวงจรเข้าด้วยกันได้ถูกเอาออก "" / / www.beautycrew.com.au/sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01725x02.png ">

หมายเหตุ:

ในคำถามนี้ฉันต้องการให้นักเรียนเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วสัญญาณเอาต์พุตทั้งสองช่องมีความแตกต่างกันอย่างไรระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาออกแต่ละชุด ฉันยังต้องการให้นักเรียนเห็นสัญกรณ์ที่ใช้เพื่อแสดงถึงแรงดันไฟฟ้า (การใช้ subscripts โดยใช้จุดอ้างอิงของพื้นดิน) แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าอยู่ เสมอและตลอดไป เป็นปริมาณระหว่างจุดสองจุดการพูดถึงแรงดันไฟฟ้าเป็นจุดเดียวในวงจรถ้ามีจุดอ้างอิงโดยนัย (พื้นดิน)

เป็นไปได้ที่จะแก้ปัญหา V AB โดยไม่ต้องสนใจกฎหมายของ Kirchhoff อย่างเป็นทางการ วิธีหนึ่งที่ฉันได้พบว่าเป็นประโยชน์สำหรับนักเรียนคือการวาดภาพทั้งสองแรงดันไฟฟ้า (V A และ V B ) เป็นความสูงของวัตถุถามคำถาม "เท่าไหร่ความสูง แตกต่างกัน อยู่ระหว่างวัตถุสอง?"

ความสูงของแต่ละวัตถุจะคล้ายคลึงกับแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในแต่ละตัวต้านทานที่ต่ำกว่าในวงจรหารแรงดันไฟฟ้า เช่นแรงดันไฟฟ้าความสูงเป็นปริมาณที่วัด ระหว่างสองจุด (ด้านบนของวัตถุและระดับพื้นดิน) นอกจากนี้เช่นแรงดัน V AB ความแตกต่างระหว่างความสูงระหว่างสองวัตถุคือการวัดระหว่างสองจุดและยังพบได้จากการลบ

คำถามที่ 3

คำนวณแรงดันไฟฟ้าขาออกของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าสองชุด (จากจุด A ไปยังพื้นดินและจากจุด B ไปยังพื้นดิน:

ตอนนี้คำนวณแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุด A (สายสีแดง) และ B (สายไฟสีดำ)

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

V A = + 65.28 V

V B = + 75.0 V

V AB = - 9.72 V

หมายเหตุ:

ในคำถามนี้ฉันต้องการให้นักเรียนเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วสัญญาณเอาต์พุตทั้งสองช่องมีความแตกต่างกันอย่างไรระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาออกแต่ละชุด ฉันยังต้องการให้นักเรียนเห็นสัญกรณ์ที่ใช้เพื่อแสดงถึงแรงดันไฟฟ้า (การใช้ subscripts โดยใช้จุดอ้างอิงของพื้นดิน) แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าอยู่ เสมอและตลอดไป เป็นปริมาณระหว่างจุดสองจุดการพูดถึงแรงดันไฟฟ้าเป็นจุดเดียวในวงจรถ้ามีจุดอ้างอิงโดยนัย (พื้นดิน)

คำถามที่ 4

แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการจะลดลงในตัวต้านทาน R 1 เพื่อให้แรงดันไฟฟ้า V AB เท่ากับศูนย์ "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00543x01.png">

ความต้านทานต้อง R 1 เท่าไรเพื่อที่จะลดแรงดันไฟฟ้าลง?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

V R1 = 9 V

R 1 = 20 kΩ

คำถามติดตามผล: คุณสังเกตเห็นค่าของตัวต้านทานทั้งสี่ในสภาวะนี้ที่ V AB = 0? จับคู่ตัวต้านทานทั้งสี่ตัวนี้ออกเป็นสองชุดคู่ละสองคู่และคำนวณอัตราส่วนของคู่เหล่านั้น คุณสังเกตเห็นอะไรเกี่ยวกับอัตราส่วนเหล่านี้

หมายเหตุ:

คำถามต่อไปเกี่ยวกับอัตราส่วนคือการแนะนำที่ดีสำหรับหลักการพื้นฐานของวงจรสะพานที่สมดุล ให้นักเรียนทำงานผ่านการคำนวณร่วมกันเป็นวิธีที่ดีสำหรับพวกเขาเพื่อดูหลักการสำหรับตัวเอง

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบในวงจรที่อัตราส่วน ไม่ได้ อยู่ในข้อตกลงกับแต่ละอื่น ๆ คุณไม่สามารถแบ่งเพียงแค่สี่ตัวต้านทานเหล่านี้ลงในชุดของทั้งสองคู่และคาดว่าอัตราส่วนจะเท่ากัน! เป็นเรื่องสำคัญมากที่นักเรียนจะได้เห็นสิ่งนี้เช่นกัน

คำถามที่ 5

เทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ เป็นตัวต้านทานพิเศษที่เปลี่ยนแปลงความต้านทานได้อย่างมากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ พิจารณาวงจรที่แสดงด้านล่างมีสอง thermistors เหมือนกัน:

เครื่องหมาย "+ t o " ในแต่ละอันแสดงให้เห็นว่าทั้งคู่มีค่าสัมประสิทธิ์แอนติเจนบวก

แรงดันไฟฟ้าเท่าไหร่ที่คุณคาดหวังว่าโวลต์มิเตอร์จะต้องลงทะเบียนเมื่อเทอร์มิสเตอร์สองตัวอยู่ในอุณหภูมิเดียวกัน "# 5"> เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หากเทอร์มิสเตอร์สองตัวอยู่ในอุณหภูมิเท่ากันโวลต์มิเตอร์ควรรีเซ็ต 0 โวลต์ เพื่อให้โวลต์มิเตอร์บันทึกค่าลบเทอร์มิสเตอร์ด้านซ้ายจะต้องอุ่นกว่าเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ขวา

หมายเหตุ:

วงจรนี้อาจดูจากมุมมองของมันเป็นสองแบ่งแรงดันไฟฟ้าหรือจากมุมมองของการเป็น divider ปัจจุบัน ไม่ว่าจะเป็นแบบใดก็ตามการออกกำลังกายนี้เป็นแบบฝึกหัดที่ดีสำหรับคุณและนักเรียนในการสำรวจวิธีการทำงาน

คำถามที่ 6

โดยทั่วไปให้อธิบายถึงสิ่งที่ต้องทำเพื่อให้ สมดุลของ วงจรสะพานนี้ คำว่า "ดุล" หมายถึงอะไรในบริบทนี้?

นอกจากนี้จงเขียนสมการที่มีค่าความต้านทานทั้งสี่ค่า (R 1, R 2, R 3 และ R 4 ) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างกันในสภาวะที่สมดุล

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

สำหรับวงจรสะพานที่จะ "สมดุล" หมายความว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้าระหว่างสองมุมที่ตรงกันข้ามของวงจร (ที่แบตเตอรี่ไม่ ได้ ) เชื่อมต่อ การบรรลุเงื่อนไขของ "สมดุล" ในวงจรสะพานต้องการให้อัตราส่วนความต้านทานของสี่ "แขน" ของวงจรจะอยู่ในสัดส่วน:

R 1


R 3

= R 2


R 4

คำถามต่อเนื่อง: สมการความสมดุลของสะพานที่แสดงข้างต้นอาจเขียนด้วยรูปแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อย:

R 1


R 2

= R 3


R 4

แสดงพีชคณิตว่าสมการแรกอาจถูกจัดการเพื่อให้ได้รูปสมการที่สองดังนั้นจึงแสดงสมการทั้งสองสมการนี้

หมายเหตุ:

ขอให้นักเรียนเขียน "สมการดุลยภาพ" เพื่ออธิบายว่าอัตราส่วนดังกล่าวต้องสัมพันธ์กันอย่างไรเพื่อให้เกิดความสมดุล

คำถามที่ 7

ระบุคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดสำหรับเครื่องวัด "null" ที่ใช้ในการปรับสมดุลของวงจรสะพาน กล่าวอีกนัยหนึ่งอธิบายประเภทของมิเตอร์ที่เราต้องการหาถ้าเราเลือกใช้มิเตอร์หนึ่งเพื่อใช้เป็นมิเตอร์วัดค่า "null" อธิบายว่าเหตุใดคุณภาพโดยเฉพาะจึงมีความสำคัญ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เหนือสิ่งอื่นใดมิเตอร์ที่เป็นโมฆะต้องมี ความละเอียดอ่อน

หมายเหตุ:

พูดคุยกับนักเรียนของคุณว่า "ความไว" เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของมิเตอร์และทำไมต้องมีโมเลกุลเป็นโมฆะเพื่อให้วงจรสะพานมีความสมดุลอย่างถูกต้อง ถ้านักเรียนของคุณได้ศึกษาเกี่ยวกับการออกแบบมิเตอร์คุณอาจต้องการถามคำถามเหล่านี้ด้วยคำถามเกี่ยวกับวิธีการสร้างการเคลื่อนไหวของมิเตอร์เป็นโมฆะ (นั่นคือสิ่งที่ต้องทำเพื่อเพิ่มความไว "แผงชีทชีท panelpanel - default" itemscope>

คำถามที่ 8

อะไรจะเกิดขึ้นกับแรงดันระหว่างจุด A และ B ถ้าแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

V AB จะยังคงเหมือนกับ V supply ที่ เพิ่มขึ้น

หมายเหตุ:

คำถามนี้ชี้ให้เห็นอีกแนวคิดที่สำคัญของวงจรสะพานคือความสมดุลนั้นไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า

คำถามที่ 9

อธิบายว่าวงจรบริดจ์นี้สามารถที่จะ "สมดุล" กับค่า ใด ๆ ของ R 1 และ R 2 ได้อย่างไร :

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

โพเทนชิออมิเตอร์ทำหน้าที่เป็นคู่เสริมของตัวต้านทาน: การปัดน้ำฝนทิศทางหนึ่งเพิ่มค่าของหนึ่งในขณะที่ลดค่าของอีก ดังนั้นจึงเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่มีอัตราส่วนการแบ่งส่วนเพียบพร้อมได้ตั้งแต่ 0 ถึง 100% รวมอยู่ด้วย

หมายเหตุ:

คำถามนี้แสดงให้เห็นถึงการใช้โพเทนชิออมิเตอร์อีก: ใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เฉพาะเพื่อปรับสมดุลของวงจรสะพานให้กับค่าใด ๆ ที่มีค่าความต้านทานคงที่ หากนักเรียนมีปัญหาในการมองเห็นว่าเป็นไปได้อย่างไรคุณอาจต้องการลองแทนหม้อเป็นตัวต้านทานแบบคงที่ (R 3 และ R 4 ) ซึ่งตำแหน่งของปัดน้ำฝนระบุความสมดุลของค่าความต้านทานทั้ง 2 ค่า (R หม้อ = R 1 + R 2 )

คำถาม 10

(R 1 ) / (R 2 )) = ((R 3 ) / (R 4 )) ที่สมดุล:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

นี้แน่นอนไม่ได้เป็นวิธีเดียวที่จะเชื่อมต่อส่วนประกอบที่จะทำให้วงจรสะพาน!

หมายเหตุ:

ท้าทายนักเรียนของคุณเพื่อเชื่อมต่อตัวต้านทานในลักษณะที่แตกต่างจากแผนภาพที่แสดงในคำตอบเพื่อสร้างวงจรบริดจ์ วิธีที่ดีในการทำเช่นนี้คือการฉายภาพของส่วนประกอบต้นฉบับ (ไม่มีการเชื่อมโยงระหว่างกัน) บนกระดานไวท์บอร์ดด้วยเครื่องฉายภาพจากนั้นให้นักเรียนใช้เครื่องหมายแห้งเพื่อดึงสายเชื่อมต่อเข้าที่ หากมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นพวกเขาสามารถลบล้างได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องลบส่วนประกอบใด ๆ

คำถาม 11

ในวันแรกของมาตรวิทยาไฟฟ้าวิธีที่ดีที่สุดในการวัดค่าของความต้านทานที่ไม่รู้จักคือการใช้วงจร สะพาน อธิบายว่าสะพานสี่ตัวต้านทาน (สะพาน "Wheatstone") สามารถใช้เพื่อวัดความต้านทานที่ไม่รู้จักได้อย่างถูกต้อง ส่วนประกอบของวงจรสะพานนี้จะต้องสร้างจาก "# 11"> คำตอบเปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วงจรสะพานดังกล่าวจำเป็นต้องสร้างด้วยตัวต้านทาน "มาตรฐาน" สามตัวซึ่งมีความต้านทานที่รู้จักกันอย่างแม่นยำ ตัวต้านทานอย่างน้อยหนึ่งตัวต้องมีการปรับค่าได้โดยมีมาตรวัดความแม่นยำที่แนบมาเพื่อบ่งบอกถึงความต้านทานในตำแหน่งใด ๆ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด (แรงกระตุ้น) ไม่จำเป็นต้องแม่นยำและมิเตอร์วัดค่าโมเลกุลจะต้องมีความละเอียดอ่อนและมีความถูกต้องที่ศูนย์โวลต์

หมายเหตุ:

ในอดีตฉันได้สอนบนสะพาน Wheatstone เท่านั้นเพื่อหาจำนวนนักเรียนที่ยุติธรรมในการเข้าใจแนวคิดนี้อย่างสมบูรณ์ ความจริงที่ว่าสะพานวงจรสมดุลเมื่อสี่แขนต้านทาน 'เป็นสัดส่วนเป็นส่วนที่ง่าย สิ่งที่นักเรียนเหล่านี้ไม่เข้าใจคือ วิธี ที่สะพานดังกล่าวอาจถูกใช้เพื่อวัดความต้านทานที่ไม่รู้จักหรือทำไมจึงไม่สามารถสร้างวงจรสะพานวีทสโตนที่ใช้ในห้องทดลองกับตัวต้านทานที่มีราคาถูกซึ่งพบได้ในชุดส่วนประกอบของมัน

ยกตัวอย่างเช่นเมื่อถามว่าวงจรสะพานดังกล่าวอาจถูกนำมาใช้ก็ไม่ได้เป็นเรื่องปกติที่จะได้ยินนักเรียนตอบว่าพวกเขาจะทำให้หนึ่งในแขนของสะพานปรับ แล้ววัดแขนของสะพานกับโอห์มมิเตอร์ดิจิตอลของพวกเขาหลังจากประสบความสำเร็จ สมดุล เพื่อคำนวณความต้านทานที่ไม่รู้จักโดยอัตราส่วน ถึงแม้ว่ามันอาจดูเหมือนตลกกับอาจารย์ผู้สอนที่บางคนอาจไม่ตระหนักถึงการดำรงอยู่ที่แท้จริงของโอห์มมิเตอร์ที่แม่นยำจะทำให้วงจรสะพานล้าสมัย แต่ก็ยังคงเผยให้ฉันเห็นว่าแนวคิดของสะพาน Wheatstone เป็นวงจร วัด ความต้านทานคือการทำงานกับนักเรียน อุปกรณ์ทดสอบที่ทันสมัย "ช่องว่างระหว่างยุคเทคโนโลยี" ดังกล่าวไม่ควรถูกมองข้าม!

เพื่อให้นักเรียนเข้าใจการปฏิบัติจริงของสะพาน Wheatstone พวกเขาจำเป็นต้องตระหนักว่าสิ่งประดิษฐ์การสอบเทียบที่ไม่แพงเพียงแห่งเดียวในเวลานั้นคือตัวต้านทานมาตรฐานและเซลล์มาตรฐาน (แบตเตอรี่ปรอท)

คำถาม 12

เครื่องวัดความเครียด เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดความเครียด (การบีบอัดหรือการขยายตัว) ของวัตถุที่เป็นของแข็งโดยการสร้างความต้านทานการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของความเค้น เมื่อวัดความตึงเครียดความต้านทานไฟฟ้าจะแปรเปลี่ยนไปเล็กน้อยเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของส่วนและความยาวของสายไฟ

เครื่องวัดความเครียดดังต่อไปนี้แสดงอยู่ในวงจร "quarter-bridge" (หมายถึงเพียงหนึ่งในสี่ของสะพานที่รับรู้ความเครียดขณะที่อีกสามในสี่ของสะพานเชื่อมต่อกับความต้านทาน):

อธิบายว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากวงจรสะพานนี้ (V AB ) ถ้าตัววัดความเครียดถูก บีบอัด สมมติว่าสะพานเริ่มต้นในสภาพที่สมดุลและไม่มีความเครียดบนเกจ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วงจรสะพานจะไม่สมดุลมากขึ้นและมีสายพันธุ์มากขึ้นโดยใช้เครื่องวัดความเครียด ฉันจะไม่บอกคุณว่า ขั้ว ของโวลต์มิเตอร์จะเป็นอย่างไร!

หมายเหตุ:

ให้แน่ใจว่านักเรียนของคุณอธิบายว่าพวกเขามาถึงคำตอบของพวกเขาสำหรับขั้วระหว่างขั้วโวลต์มิเตอร์ นี่เป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของคำถาม!

คำถามที่ 13

เครื่องวัดความเครียด เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดความเครียด (การบีบอัดหรือการขยายตัว) ของวัตถุที่เป็นของแข็งโดยการผลิตการเปลี่ยนแปลงความต้านทานตามสัดส่วนกับจำนวนของความเครียด:

วงจรสะพานควรจะตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ตัวอย่าง แต่จะอธิบายถึงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากวงจรสะพานนี้ (V AB ) ถ้าอุณหภูมิของตัวอย่างเพิ่มขึ้น สภาพที่ไม่มีความเครียดในเครื่องวัดที่อุณหภูมิห้อง สมมติว่าค่าαบวกสำหรับตัววัดความเครียด

สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของอุปกรณ์นี้ในฐานะเครื่องมือวัดความเครียด "# 13"> การเปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ถ้าชิ้นงานร้อนขึ้นแรงดันไฟฟ้าจะเกิดขึ้นระหว่างจุด A และ B โดย A จะเป็นบวกและ B เป็นค่าลบ

หมายเหตุ:

ให้แน่ใจว่านักเรียนของคุณอธิบายว่าพวกเขามาถึงคำตอบของพวกเขาสำหรับขั้วระหว่างขั้วโวลต์มิเตอร์

สอบถามนักเรียนของคุณว่าความไวของวงจรต่ออุณหภูมิเป็นผลให้การใช้งานเป็นระบบวัดความเครียดได้หรือไม่ ถ้าไม่ทราบว่าอุณหภูมิจะส่งผลต่อแรงดันไฟขาออกของวงจรด้วยหรือไม่? เราจะชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิในระบบได้อย่างไร?

คำถาม 14

คาดการณ์ว่าการทำงานของวงจรสะพานเทอร์มิสเตอร์บริดจ์นี้จะได้รับผลกระทบอย่างไรเนื่องจากความผิดพลาดดังต่อไปนี้ พิจารณาแต่ละข้อผิดพลาดโดยอิสระ (เช่นทีละข้อไม่มีข้อบกพร่องหลายข้อ):

Thermistor R 1 ไม่เปิด:
Thermistor R 3 ไม่เปิด:
สะพานประสาน (สั้น ๆ ) ผ่านเทอร์มิสเตอร์ R 3 :
ตัวต้านทาน R 2 ไม่เปิด:
ตัวต้านทาน R 4 ไม่เปิด:

สำหรับแต่ละเงื่อนไขเหล่านี้อธิบาย ว่าทำไม ผลที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้น

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

Thermistor R 1 เปิดไม่ได้: Voltmeter "pegs" อยู่ในทิศทางลบ
Thermistor R 3 เปิดไม่ได้: Voltmeter "pegs" อยู่ในทิศทางบวก
สะพานประสาน (สั้น ๆ ) ผ่านเทอร์มิสเตอร์ R 3 : โวลเตมิเตอร์ "หมุด" ในทิศทางลบ
ตัวต้านทาน R 2 เปิดไม่ได้: โวลเตมิเตอร์ "หมุด" อยู่ในทิศทางบวก
ตัวต้านทาน R 4 ไม่เปิด: Voltmeter "หมุด" อยู่ในทิศทางลบ

หมายเหตุ:

จุดประสงค์ของคำถามนี้คือการเข้าสู่โดเมนของการแก้ไขปัญหาวงจรจากมุมมองของการรู้ว่าความผิดเป็นอย่างไรแทนที่จะรู้ว่าอาการคืออะไร แม้ว่าจะไม่ได้เป็นมุมมองที่เป็นจริง แต่ก็ช่วยให้นักเรียนสร้างความรู้พื้นฐานที่จำเป็นในการวินิจฉัยวงจรที่ผิดพลาดจากข้อมูลเชิงประจักษ์ คำถามอื่น ๆ เช่นนี้ควรจะปฏิบัติตามด้วยคำถามอื่น ๆ เพื่อให้นักเรียนตรวจสอบข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นจากการวัดผล

คำถาม 15

ทำนายว่าขั้วแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดทดสอบ A และ B จะได้รับผลกระทบจากความผิดพลาดดังต่อไปนี้ พิจารณาแต่ละข้อผิดพลาดโดยอิสระ (เช่นทีละข้อไม่มีข้อบกพร่องหลายข้อ):

Photoresistor R 4 ไม่สามารถเปิดได้:
Photoresistor R 3 ไม่สามารถเปิดได้:
สะพานประสาน (สั้น ๆ ) ข้ามเทอร์โมคัสเตอร์ R 4 :
ตัวต้านทาน R 2 ไม่เปิด:
ตัวต้านทาน R 1 ไม่สามารถเปิดได้:

สำหรับแต่ละเงื่อนไขเหล่านี้อธิบาย ว่าทำไม ผลที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้น

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

Photoresistor R 4 ไม่เปิด: จุดทดสอบ B จะเป็นค่าบวกกับจุดทดสอบ A (ลบ)
Photoresistor R 3 ไม่เปิด: จุดทดสอบ A จะบวกกับจุดทดสอบ B (ลบ)
สะพานประสาน (สั้น ๆ ) ข้ามโฟโตรีสทรูสเตอร์ R 4 : จุดทดสอบ A จะบวกกับจุดทดสอบ B (ลบ)
ตัวต้านทาน R 2 ไม่เปิด: จุดทดสอบ A จะเป็นบวกกับจุดทดสอบ B (ค่าลบ)
ตัวต้านทาน R 1 ไม่เปิด: จุดทดสอบ B จะเป็นค่าบวกกับจุดทดสอบ A (ค่าลบ)

หมายเหตุ:

จุดประสงค์ของคำถามนี้คือการเข้าสู่โดเมนของการแก้ไขปัญหาวงจรจากมุมมองของการรู้ว่าความผิดเป็นอย่างไรแทนที่จะรู้ว่าอาการคืออะไร แม้ว่าจะไม่ได้เป็นมุมมองที่เป็นจริง แต่ก็ช่วยให้นักเรียนสร้างความรู้พื้นฐานที่จำเป็นในการวินิจฉัยวงจรที่ผิดพลาดจากข้อมูลเชิงประจักษ์ คำถามอื่น ๆ เช่นนี้ควรจะปฏิบัติตามด้วยคำถามอื่น ๆ เพื่อให้นักเรียนตรวจสอบข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นจากการวัดผล

คำถามที่ 16

วงจรบริดจ์นี้สมมุติให้สร้างแรงดันไฟฟ้าขาออกตามสัดส่วนของ ความแตกต่าง ระหว่างการรับแสงบนโฟโตเซลล์สองอัน:

อย่างไรก็ตามสิ่งที่ล้มเหลวในวงจรนี้เพราะโวลต์มิเตอร์เป็น "ตรึง" ลบอย่างเต็มที่และจะไม่เปลี่ยนแปลงกับการเปิดรับแสงที่แตกต่างกันในทั้งสองเซลล์ ระบุความผิดพลาดที่เป็นไปได้อย่างน้อยสองข้อที่อาจทำให้โวลต์มิเตอร์เกินขอบเขตในทิศทางลบ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

นี่คือความล้มเหลวสองครั้งแม้ว่าจะไม่ใช่ความเป็นไปได้เพียงอย่างเดียว:

R 1 อาจไม่ลุกลาม
Photocell R 3 อาจเปิดไม่ได้

หมายเหตุ:

อย่าลืมถามนักเรียนของคุณเพื่ออธิบายความล้มเหลวนอกเหนือจากที่กล่าวไว้ในคำตอบ และสำหรับคำตอบทั้งหมดให้แน่ใจว่าจะถามนักเรียนว่าพวกเขากำหนดข้อผิดพลาดเหล่านั้นจะทำให้เกิดการสังเกต pegging เชิงลบของโวลต์มิเตอร์ ตามปกติวิธีการแก้ปัญหามีความสำคัญมากกว่าคำตอบจริงในคำถามนี้

คำถาม 17

อธิบายว่าวงจรวัดความเครียดนี้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของวงจรสะพานเพื่อให้การชดเชยอุณหภูมิโดยอัตโนมัติ (เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของชิ้นงานไม่ส่งผลต่อความถูกต้องของการวัดความเครียด):

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เครื่องวัด "dummy" ติดอยู่กับชิ้นงานทดสอบในลักษณะที่ไม่ได้รับความเครียดเหมือนกับเครื่องวัด "working" มันเป็นเพียงสัมผัสกับอุณหภูมิตัวอย่างเดียวกัน การทำงานของวงจรนี้เป็นเรื่องที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจในสถานการณ์ที่ไม่มีความเค้นเกิดขึ้นกับชิ้นงานทดสอบ แต่อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงไป

คำถามติดตามผล: สมมุติว่าตัววัดความเครียด "แบบจำลอง" สร้างความล้มเหลวแบบเปิดดังนั้นไม่มีกระแสใด ๆ ที่สามารถผ่านได้ ระบุขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่จะเกิดขึ้นจากโวลต์มิเตอร์ที่เป็นผลมาจากข้อผิดพลาดนี้

หมายเหตุ:

เนื่องจากวงจรพัลส์เป็นวงจรที่มีความ แตกต่าง อย่างโดยเนื้อแท้จึงเป็นไปได้ที่จะทำ "เทคนิค" อย่างละเอียดเช่นนี้ซึ่งจะทำให้ผลกระทบจากการที่ไม่ได้รับผลกระทบ (อุณหภูมิ) ถูกยกเลิกไป บังเอิญหลักการของการยกเลิกโดยการวัดความแตกต่างเป็นสิ่งหนึ่งที่พบมากในระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบเครื่องมือ

คำถาม 18

วงจรสะพานต่อไปนี้ใช้เครื่องวัดความเครียดสองตัว (วัดค่าความเครียดและอื่น ๆ เพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ) ปริมาณของความเครียดที่ระบุโดยโวลต์มิเตอร์ตรงกลางของสะพาน อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะมีปัญหาก็ตาม แทนการลงทะเบียนแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กมากตามที่ปกติไม่โวลต์มิเตอร์แสดงความแตกต่างแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีจุดบวกและจุด B ลบ:

มีบางอย่างผิดปกติในวงจรสะพานเนื่องจากแรงดันไฟฟ้านี้มีอยู่แม้ว่าจะไม่มีความเค้นทางกายภาพกับชิ้นงานก็ตาม ระบุว่าข้อผิดพลาดใดต่อไปนี้อาจทำให้แรงดันไฟฟ้ามากเกินไปปรากฏขึ้นในโวลต์มิเตอร์และไม่สามารถทำงานได้ พิจารณาข้อผิดพลาดเพียงครั้งเดียว (ไม่มีข้อผิดพลาดหลายครั้งพร้อมกัน):

ตัวต้านทาน R 1 ล้มเหลวในการเปิด
ตัวต้านทาน R 1 ไม่ลัดวงจร
ตัวต้านทาน R 2 ไม่สามารถเปิดได้
ตัวต้านทาน R 2 ไม่ลัดวงจร
ไม่ได้เปิดเครื่องวัดความเครียด (วัด)
ตัววัดความเครียด (วัด) ไม่ลัดวงจร
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่เปิดขึ้น
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่สามารถลัดวงจรได้
แหล่งจ่ายแรงดันตาย (ไม่มีเอาท์พุทแรงดันเลย)
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ตัวต้านทาน R 1 ล้มเหลวเปิด ไม่ได้
ตัวต้านทาน R 1 ไม่ลัดวงจร
ตัวต้านทาน R 2 ไม่สามารถเปิด ได้
ตัวต้านทาน R 2 ไม่ลัดวงจร ไม่สามารถทำได้
เครื่องวัดความเครียด (วัด) ไม่สามารถเปิด ได้
เครื่องวัดความเครียด (วัด) ไม่ลัดวงจร ไม่สามารถทำได้
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่สามารถเปิด ได้ไม่ได้
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่สามารถลัดวงจร ได้
แหล่งจ่ายแรงดันตาย (ไม่มีเอาท์พุทแรงดันเลย) ไม่สามารถทำได้

คำถามติดตามผล: ระบุ ลวดที่ เป็นไปได้หรือความล้มเหลวของ การเชื่อมต่อ ในวงจรนี้ซึ่งอาจทำให้อาการเช่นนี้ปรากฏชัด

หมายเหตุ:

คำถามนี้ช่วยให้นักเรียนสร้างทักษะในการขจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาดที่ไม่น่าจะทำให้พวกเขามีสมาธิมากกว่าสิ่งที่เป็นไปได้มากกว่า ทักษะสำคัญในการแก้ปัญหาของระบบคือความสามารถในการกำหนดความน่าจะเป็นสำหรับสถานการณ์ความผิดพลาดต่างๆ หากไม่มีทักษะนี้คุณจะต้องเสียเวลามากในการค้นหาความผิดพลาดที่ไม่น่าจะทำให้เสียเวลา

สำหรับสถานการณ์ความผิดพลาดแต่ละครั้งเป็นสิ่งสำคัญที่จะถามนักเรียน ว่าเหตุใดจึง คิดว่าเป็นไปได้หรือไม่สามารถทำได้ อาจเป็นเพราะนักเรียนบางคนได้รับคำตอบที่ถูกต้องด้วยเหตุผลที่ไม่ถูกต้องดังนั้นจึงควรศึกษาเหตุผลสำหรับแต่ละคำตอบ

คำถาม 19

วงจรสะพานต่อไปนี้ใช้เครื่องวัดความเครียดสองตัว (วัดค่าความเครียดและอื่น ๆ เพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ) ปริมาณของความเครียดที่ระบุโดยโวลต์มิเตอร์ตรงกลางของสะพาน อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะมีปัญหาก็ตาม แทนการลงทะเบียนแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กมากตามที่ปกติไม่โวลต์มิเตอร์แสดงความแตกต่างแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีจุด B บวกและจุดลบ:

มีบางอย่างผิดปกติในวงจรสะพานเนื่องจากแรงดันไฟฟ้านี้มีอยู่แม้ว่าจะไม่มีความเค้นทางกายภาพกับชิ้นงานก็ตาม ระบุว่าข้อผิดพลาดใดต่อไปนี้อาจทำให้แรงดันไฟฟ้ามากเกินไปปรากฏขึ้นในโวลต์มิเตอร์และไม่สามารถทำงานได้ พิจารณาข้อผิดพลาดเพียงครั้งเดียว (ไม่มีข้อผิดพลาดหลายครั้งพร้อมกัน):

ตัวต้านทาน R 1 ล้มเหลวในการเปิด
ตัวต้านทาน R 1 ไม่ลัดวงจร
ตัวต้านทาน R 2 ไม่สามารถเปิดได้
ตัวต้านทาน R 2 ไม่ลัดวงจร
ไม่ได้เปิดเครื่องวัดความเครียด (วัด)
ตัววัดความเครียด (วัด) ไม่ลัดวงจร
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่เปิดขึ้น
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่สามารถลัดวงจรได้
แหล่งจ่ายแรงดันตาย (ไม่มีเอาท์พุทแรงดันเลย)
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ตัวต้านทาน R 1 ไม่สามารถเปิด ได้
ตัวต้านทาน R 1 ไม่ลัดวงจร ไม่สามารถทำได้
ตัวต้านทาน R 2 ล้มเหลวเปิด ไม่ได้
ตัวต้านทาน R 2 ไม่ลัดวงจร
เครื่องวัดความเครียด (วัด) ล้มเหลวเปิด ไม่ได้
เครื่องวัดความเครียด (วัด) ไม่สามารถลัดวงจร ได้
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่สามารถเปิด ได้
เครื่องวัด "Dummy" (การชดเชยอุณหภูมิ) ไม่สามารถลัดวงจร ไม่ได้
แหล่งจ่ายแรงดันตาย (ไม่มีเอาท์พุทแรงดันเลย) ไม่สามารถทำได้

คำถามติดตามผล: ระบุ ลวดที่ เป็นไปได้หรือความล้มเหลวของ การเชื่อมต่อ ในวงจรนี้ซึ่งอาจทำให้อาการเช่นนี้ปรากฏชัด

หมายเหตุ:

คำถามนี้ช่วยให้นักเรียนสร้างทักษะในการขจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาดที่ไม่น่าจะทำให้พวกเขามีสมาธิมากกว่าสิ่งที่เป็นไปได้มากกว่า ทักษะสำคัญในการแก้ปัญหาของระบบคือความสามารถในการกำหนดความน่าจะเป็นสำหรับสถานการณ์ความผิดพลาดต่างๆ หากไม่มีทักษะนี้คุณจะต้องเสียเวลามากในการค้นหาความผิดพลาดที่ไม่น่าจะทำให้เสียเวลา

สำหรับสถานการณ์ความผิดพลาดแต่ละครั้งเป็นสิ่งสำคัญที่จะถามนักเรียน ว่าเหตุใดจึง คิดว่าเป็นไปได้หรือไม่สามารถทำได้ อาจเป็นเพราะนักเรียนบางคนได้รับคำตอบที่ถูกต้องด้วยเหตุผลที่ไม่ถูกต้องดังนั้นจึงควรศึกษาเหตุผลสำหรับแต่ละคำตอบ

  • ←แผ่นงานก่อนหน้า

  • ดัชนี Worksheets

  • แผ่นงานถัดไป→