การออกแบบโวลต์มิเตอร์

mvsk โวลต์มิเตอร์ โอห์มมิเตอร์ (อาจ 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

การออกแบบโวลต์มิเตอร์

วงจรไฟฟ้ากระแสตรง


คำถามที่ 1

สมมติว่าฉันกำลังจะวัดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักด้วยโวลต์มิเตอร์แบบใช้ช่วง โวลต์มิเตอร์ชนิดนี้มีช่วงการวัดแรงดันไฟฟ้าหลายแบบให้เลือกดังนี้

500 โวลต์
250 โวลต์
100 โวลต์
50 โวลต์
25 โวลต์
10 โวลต์
5 โวลต์

ช่วงใดจะดีที่สุดเมื่อเริ่มต้นด้วยการวัดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่รู้จักครั้งแรกด้วยมิเตอร์ "# 1"> เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

เริ่มต้นด้วยการตั้งโวลต์มิเตอร์ให้อยู่ในช่วงสูงสุด: 500 โวลต์ จากนั้นตรวจดูว่าเข็มขยับมีการลงทะเบียนอะไรกับมิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับวงจร ตัดสินใจที่จะเปลี่ยนช่วงของมิเตอร์ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้แรกนี้

หมายเหตุ:

ฉันชอบที่จะให้นักเรียนของฉันเริ่มคุ้นเคยกับอุปกรณ์ทดสอบของพวกเขาโดยใช้มัลติมิเตอร์อนาล็อกสมัยเก่า เฉพาะหลังจากที่พวกเขาได้เรียนรู้ที่จะมีความเชี่ยวชาญด้วยเครื่องวัดราคาไม่แพงฉันจะอนุญาตให้พวกเขาใช้สิ่งที่ดีกว่า (ดิจิตอล, อัตโนมัติ) ในการทำงานของพวกเขา นี้บังคับให้นักเรียนที่จะขอบคุณสิ่งที่เมตร "แฟนซี" ไม่สำหรับพวกเขาเช่นเดียวกับสอนพวกเขาหลักการพื้นฐานของการวัดเครื่องมือและความแม่นยำวัด

คำถามที่ 2

อะไรจะเกิดขึ้นกับการเคลื่อนไหวของมิเตอร์นี้หากเชื่อมต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ 6 โวลต์?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

มีสองสิ่งที่จะเกิดขึ้น: ประการแรกการเคลื่อนไหวส่วนใหญ่จะได้รับความเสียหายจากกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไป ประการที่สองเข็มจะเลื่อนไปทางซ้ายแทนที่จะเป็นทางขวา (ตามที่ควร) เนื่องจากขั้วเป็นแบบย้อนกลับ

หมายเหตุ:

เมื่อมีการใช้กลไกการวัดด้วยระบบไฟฟ้าอิเล็กโทรแมคคานิกส่ายขึ้นทำให้เข็ม "บีบ" ไปจนสุดปลายการเคลื่อนไหวโดยทั่วไปจะเรียกว่า "ตรึง" มิเตอร์ ฉันได้เห็นการเคลื่อนไหวของมิเตอร์ที่ "ตรึงแล้ว" ไม่ดีจนเข็ม งอ จากการกดปุ่มหยุด!

จากความรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับการออกแบบมิเตอร์ให้ถามพวกเขาว่าสิ่งที่พวกเขาคิดว่าอาจเสียหายในกรณีที่เกิดไฟฟ้าขัดข้องเช่นนี้ บอกให้ระบุในคำตอบของตน

คำถามที่ 3

ขั้นตอนสำคัญในการสร้างเครื่องวัดโวลต์มิเตอร์หรือแอมป์มิเตอร์แบบอนาล็อกคือการตรวจสอบความต้านทานขดลวดของมิเตอร์ได้อย่างถูกต้อง ในมาตรวิทยาไฟฟ้ามักง่ายที่จะได้รับค่าความต้านทานที่แม่นยำมาก ("มาตรฐาน") มากกว่าที่จะได้รับแรงดันอย่างเท่าเทียมกันแม่นยำหรือการวัดกระแส หนึ่งเทคนิคที่สามารถใช้เพื่อตรวจสอบความต้านทานขดลวดของการเคลื่อนที่ของมิเตอร์ได้โดยไม่ต้องวัดแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าได้อย่างถูกต้องดังนี้

ขั้นแรกให้เชื่อมต่อชนิดของ กล่อง ความต้านทานแบบตัวแปร หลายสิบ ชุดกับแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีการควบคุมแล้วไปที่การทดสอบมิเตอร์ที่จะทดสอบ ปรับความต้านทานของกล่องนับสิบเพื่อให้การเคลื่อนที่ของมิเตอร์เคลื่อนที่ไปอยู่ในจุดที่แม่นยำในมาตราส่วนโดยเฉพาะอย่างยิ่งควรทำเครื่องหมายครบถ้วน (100%) บันทึกการตั้งค่าความต้านทานของกล่องทศวรรษเป็น R 1 :

จากนั้นเชื่อมต่อความต้านทานที่รู้จักกันในแนวขนานกับขั้วต่อของมิเตอร์ ความต้านทานนี้จะเรียกว่า R s, ความต้านทานต่อเนื่อง การโก่งตัวของมิเตอร์จะลดลงเมื่อทำเช่นนี้ ปรับความต้านทานของกล่องทศวรรษให้พอดีจนกว่าความต้านทานการเคลื่อนไหวของมิเตอร์จะกลับสู่สถานที่เดิม บันทึกการตั้งค่าความต้านทานของกล่องทศวรรษเป็น R 2 :

ความต้านทานของขดลวดของขดลวด ( ขดลวด R) สามารถคำนวณได้จากสูตรดังต่อไปนี้:

ขดลวด R = R s


R 2

(R 1 - R 2 )

งานของคุณคือการแสดงให้เห็นว่าสูตรนี้มาจากไหนมาจากกฎของโอห์มและสมการอื่นใดที่คุณอาจคุ้นเคยกับการวิเคราะห์วงจร

คำแนะนำ: ในทั้งสองกรณี (กล่องทศวรรษที่กำหนดไว้ที่ R 1 และตั้งค่าเป็น R 2 ) แรงดันไฟฟ้าทั่วความต้านทานขดลวดของมิเตอร์จะเหมือนกันกระแสผ่านการเคลื่อนที่ของมิเตอร์จะเหมือนกันและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟจะเท่ากัน

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หนึ่งที่เริ่มจากคือสมการแรงดันไฟฟ้าหาร V R = V T ((R / (R T ))) นำไปใช้กับแต่ละสถานการณ์วงจร:

V เมตร = ขดลวด R


ขดลวด R 1 + R

V เมตร = ขดลวด R R s


R 2 + (R coil || R s )

เนื่องจากเรารู้ว่าแรงดันไฟฟ้าของมิเตอร์เหมือนกันในสองสถานการณ์เราอาจตั้งค่าสมการเหล่านี้ให้เท่ากัน:

ขดลวด R


ขดลวด R 1 + R

= ขดลวด R R s


R 2 + (R coil || R s )

หมายเหตุ: แถบคู่ในสมการข้างต้นแสดงเทียบเท่า ขนาน ของ R coil และ R s ซึ่งคุณจะมีการแทนที่นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสม

หมายเหตุ:

ปัญหานี้ไม่มีอะไรมากไปกว่าการออกกำลังกายในพีชคณิตแม้ว่าจะแสดงให้เห็นว่าการวัดค่าทางไฟฟ้าที่มีความแม่นยำสามารถทำได้โดยใช้ตัวต้านทานมาตรฐานมากกว่าโวลต์มิเตอร์หรือแอมเมตเตอร์ที่แม่นยำ

คำถามที่ 4

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 5

เครื่องวัด ความ ร้อน คืออะไร? คุณสามารถสร้างเครื่องวัดความร้อนของคุณเองจากส่วนประกอบทั่วไปที่มีอยู่ได้อย่างไร?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

มีหลายแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องวัดความร้อนทั้งในอดีตและปัจจุบัน ฉันปล่อยให้คุณทำวิจัยและนำเสนอข้อค้นพบของคุณ

หมายเหตุ:

เป็นไปได้ที่จะทำให้เครื่องวัดความเข้มของเหลวจากลำโพงเสียงขนาดใหญ่โดยใช้ชุดขดลวดเสียง / กรวยเป็นตัวย้าย การใช้เลเซอร์ขนาดเล็กและกระจกควรสร้างรังสีแก็สลำแสงได้ง่ายเพื่อความไวมากขึ้น นี่อาจเป็นการทดลองในห้องเรียนที่สนุกและได้รับการศึกษา!

คำถามที่ 6

อธิบายการออกแบบและการทำงานของการเคลื่อนไหวของมิเตอร์วัด PMMC

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

"PMMC" ย่อมาจากคำว่า "Permanent Magnet, Moving Coil" ในสาระสำคัญการเคลื่อนไหวของเมตร PMMC สร้างขึ้นเหมือนกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขนาดเล็กที่มีช่วงการเคลื่อนที่ จำกัด

หมายเหตุ:

ตำราเรียนหลายเล่มมีภาพประกอบที่ดีเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของมิเตอร์วัด PMMC นักเรียนของคุณอาจพบภาพอิเล็กทรอนิกส์ของการเคลื่อนไหวของมิเตอร์วัด PMMC บนอินเทอร์เน็ต ถ้าเป็นไปได้ให้ฉายวิดีโอในห้องเรียนเพื่อฉายภาพแบบนี้เพื่อให้นักเรียนของคุณดาวน์โหลด

คำถามที่ 7

เรารู้ว่าการเชื่อมต่อการเคลื่อนไหวของมิเตอร์ที่มีความละเอียดตรงข้ามขั้วของแหล่งจ่ายแรงดัน (เช่นแบตเตอรี่) เป็นสิ่งที่ไม่ดี ดังนั้นฉันต้องการให้คุณตรวจสอบสิ่งที่ส่วนประกอบอื่น ๆ ต้องเชื่อมต่อกับการเคลื่อนไหวของมิเตอร์เพื่อ จำกัด กระแสผ่านขดลวดของมันเพื่อให้การเชื่อมต่อวงจรกับแบตเตอรี่ 6 โวลต์ทำให้เข็มของมิเตอร์เคลื่อนที่ได้อย่างเต็มรูปแบบ ตำแหน่งขนาด:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หมายเหตุ:

นักเรียนบางคนเริ่มรู้สึก "สูญหาย" เมื่อพยายามตอบคำถามแบบนี้ พวกเขาอาจรู้วิธีการประยุกต์ใช้กฎของโอห์มกับวงจร แต่พวกเขาไม่ทราบวิธีออกแบบวงจรที่ใช้กฎหมายของโอห์มเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ ในกรณีนี้คุณสามารถนำความเข้าใจของตนผ่านทางชุดคำถามเช่นนี้:

เหตุใดการเคลื่อนที่ของมิเตอร์ "ตรึง" ถ้าเชื่อมต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ "// www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-7/what-is-a-series-parallel-circuit/">series หรือ parallel )? (วาดทั้งสองรูปแบบและปล่อยให้นักเรียนตรวจสอบตัวเองว่ารูปแบบการเชื่อมต่อใดที่เป็นไปตามเป้าหมายของการ จำกัด กระแสในมิเตอร์)

คณิตศาสตร์ง่ายพอในคำถามนี้เพื่อให้แก้ปัญหาโดยไม่ต้องใช้เครื่องคิดเลข เมื่อใดก็ตามที่เป็นไปได้ฉันจะท้าทายนักเรียนในช่วงเวลาสนทนาเพื่อทำการคำนวณ "จิตใจ" (เช่นโดยไม่ต้องใช้เครื่องคิดเลข) ถึงแม้ว่าจะประเมินคำตอบเท่านั้น ฉันพบผู้สำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนมัธยมอเมริกันหลายคนที่ไม่สามารถคำนวณเลขคณิตได้ง่ายๆโดยไม่มีเครื่องคิดเลขและการขาดทักษะนี้ทำให้พวกเขาไม่มีปัญหาเล็กน้อย นักเรียนเหล่านี้ไม่เพียง แต่ทำอะไรที่ปราศจากเครื่องคิดเลข แต่พวกเขาขาดความสามารถในการตรวจสอบคำตอบที่ได้มาจากเครื่องคิดเลขดังนั้นเมื่อพวกเขาใช้เครื่องคิดเลขพวกเขาไม่ทราบว่าคำตอบของพวกเขาใกล้เคียงถูกต้องหรือไม่

คำถามที่ 8

คำนวณค่าความต้านทานที่จำเป็นและการให้คะแนนพลังงานสำหรับ ช่วง R เพื่อให้การตอบสนองของมิเตอร์เป็นโวลต์มิเตอร์ที่มีช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 100 โวลต์:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ช่วง R = 99.35 กิโลวัตต์, (1/8) วัตต์จะเพียงพอ

หมายเหตุ:

นี่ไม่ใช่เรื่องง่ายๆอะไรมากไปกว่าปัญหาวงจรวงจรง่ายๆแม้ว่าบริบทของโวลต์มิเตอร์จะก่อให้เกิดความสับสนให้กับนักเรียนบางคน ถ้าคุณพบว่าเปอร์เซ็นต์ของชั้นเรียนไม่เข้าใจที่จะเริ่มต้นในปัญหาเช่นนี้หมายความว่าพวกเขาไม่เข้าใจวงจรวงจรจริงๆสิ่งที่พวกเขาเรียนรู้ที่จะทำเมื่อศึกษาวงจรตัวต้านทานแบบอนุกรมก่อนคือการทำตามลำดับที่ง่าย ขั้นตอนในการหาแรงดันไฟฟ้าและกระแสในวงจรตัวต้านทาน พวกเขาไม่ได้เรียนรู้แนวคิดที่ดีพอที่จะสรุปให้เห็นถึงบางสิ่งบางอย่างที่มีลักษณะแตกต่างกันนิดหน่อย

คำถามที่ 9

คำนวณค่าความต้านทานที่จำเป็นและระดับพลังงานสำหรับ ช่วง R เพื่อให้การตอบสนองของมิเตอร์เป็นโวลต์มิเตอร์ที่มีช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 50 โวลต์:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ช่วง R = 830.83 kΩ, (1/8) วัตต์จะเพียงพอ

หมายเหตุ:

นี่ไม่ใช่เรื่องง่ายๆอะไรมากไปกว่าปัญหาวงจรวงจรง่ายๆแม้ว่าบริบทของโวลต์มิเตอร์จะก่อให้เกิดความสับสนให้กับนักเรียนบางคน ถ้าคุณพบว่าเปอร์เซ็นต์ของชั้นเรียนไม่เข้าใจที่จะเริ่มต้นในปัญหาเช่นนี้หมายความว่าพวกเขาไม่เข้าใจวงจรวงจรจริงๆสิ่งที่พวกเขาเรียนรู้ที่จะทำเมื่อศึกษาวงจรตัวต้านทานแบบอนุกรมก่อนคือการทำตามลำดับที่ง่าย ขั้นตอนในการหาแรงดันไฟฟ้าและกระแสในวงจรตัวต้านทาน พวกเขาไม่ได้เรียนรู้แนวคิดที่ดีพอที่จะสรุปให้เห็นถึงบางสิ่งบางอย่างที่มีลักษณะแตกต่างกันนิดหน่อย

คำถาม 10

คำนวณค่าความต้านทานที่จำเป็นเพื่อให้โวลต์มิเตอร์ช่วงหลายช่วงที่ระบุโดยตำแหน่งสวิตช์เลือก:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

R 1 = 39 k Ω
R 2 = 199 k Ω
R 3 = 499 kΩ
R 4 = 999 kΩ
R 5 = 1.999 M Ω

หมายเหตุ:

นี่ไม่ใช่อะไรมากไปกว่าชุดของปัญหาวงจรชุดง่ายๆแม้ว่าบริบทของโวลต์มิเตอร์จะทำให้นักเรียนสับสน ถ้าคุณพบว่าเปอร์เซ็นต์ของชั้นเรียนไม่เข้าใจที่จะเริ่มต้นในปัญหาเช่นนี้หมายความว่าพวกเขาไม่เข้าใจวงจรวงจรจริงๆสิ่งที่พวกเขาเรียนรู้ที่จะทำเมื่อศึกษาวงจรตัวต้านทานแบบอนุกรมก่อนคือการทำตามลำดับที่ง่าย ขั้นตอนในการหาแรงดันไฟฟ้าและกระแสในวงจรตัวต้านทาน พวกเขาไม่ได้เรียนรู้แนวคิดที่ดีพอที่จะสรุปให้เห็นถึงบางสิ่งบางอย่างที่มีลักษณะแตกต่างกันนิดหน่อย

คำถาม 11

คำนวณค่าความต้านทานที่จำเป็นเพื่อให้โวลต์มิเตอร์ช่วงหลายช่วงที่ระบุโดยตำแหน่งสวิตช์เลือก:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

R 1 = 99 kΩ
R 2 = 300 kΩ
R 3 = 600 kΩ
R 4 = 1 M Ω
R 5 = 3 M Ω

คำแนะนำ: ถ้าคุณต้องการความช่วยเหลือในการเริ่มต้นใช้งานปัญหานี้ให้เริ่มต้นด้วยการคำนวณมูลค่าของ R 1

หมายเหตุ:

นี่ไม่ใช่อะไรมากไปกว่าชุดของปัญหาวงจรชุดง่ายๆแม้ว่าบริบทของโวลต์มิเตอร์จะทำให้นักเรียนสับสน ถ้าคุณพบว่าเปอร์เซ็นต์ของชั้นเรียนไม่เข้าใจที่จะเริ่มต้นในปัญหาเช่นนี้หมายความว่าพวกเขาไม่เข้าใจวงจรวงจรจริงๆสิ่งที่พวกเขาเรียนรู้ที่จะทำเมื่อศึกษาวงจรตัวต้านทานแบบอนุกรมก่อนคือการทำตามลำดับที่ง่าย ขั้นตอนในการหาแรงดันไฟฟ้าและกระแสในวงจรตัวต้านทาน พวกเขาไม่ได้เรียนรู้แนวคิดที่ดีพอที่จะสรุปให้เห็นถึงบางสิ่งบางอย่างที่มีลักษณะแตกต่างกันนิดหน่อย

คุณควรชี้ให้นักเรียนทราบว่าการจัดเรียงตัวต้านทานแบบช่วงของตัวนำให้ค่าความต้านทานทั่วไปมากกว่าที่จะมีตัวต้านทานช่วงที่แยกต่างหากสำหรับแต่ละช่วง มีข้อเสียในการออกแบบนี้ แต่: ความน่าเชื่อถือ พูดคุยกับนักเรียนของคุณถึงผลที่ตามมาของความผิดพลาดของตัวต้านทานไฟฟ้าแบบ "เปิด" ในการออกแบบโวลต์มิเตอร์ทั้งสองประเภท

คำถาม 12

ควรมีโวลต์มิเตอร์ต่ำหรือมีความต้านทานต่อการป้อนข้อมูลที่สูงมาก "# 12"> คำตอบเปิดเผยคำตอบซ่อน

ควรมีโวลต์มิเตอร์ที่มีค่าความต้านทานอินพุตสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญเมื่อใช้เพื่อวัดแหล่งแรงดันและแรงดันตกในวงจรที่มีความต้านทานเป็นจำนวนมาก

หมายเหตุ:

คำตอบสำหรับคำถามนี้เกี่ยวข้องกับหลักการที่สำคัญมากของการ โหลดมิเตอร์ ช่างเทคนิคโดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องตระหนักถึงการโหลดของเมตรและวิธีการวัดที่ผิดพลาดอาจเกิดขึ้นได้ คำตอบก็เกี่ยวข้องกับวิธีการที่โวลตมิเตอร์เชื่อมต่อกับวงจรที่กำลังทดสอบ อยู่เสมอเสมอ!

คำถามที่ 13

อธิบายถึง ความไว ของโวลต์มิเตอร์โวลต์ ต่อโวลต์ ของ โอห์มต่อโวลต์ โวลต์มิเตอร์แบบอนาล็อกจำนวนมากมีความไว 20 กิโลโวลต์ต่อโวลต์ จะดีกว่าสำหรับโวลต์มิเตอร์ที่มีโอห์มต่อโวลต์สูงหรือต่ำโอห์มต่อโวลต์? ทำไม?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

การประเมินความไวของโวลต์มิเตอร์ "โอห์มต่อโวลต์" เป็นการแสดงถึงจำนวนโอห์มของความต้านทานขาเข้าที่มิเตอร์มีต่อการวัดโวลต์ ยิ่งตัวเลขนี้สูงเท่าไรโวลต์มิเตอร์ก็ยิ่งดีเท่านั้น

หมายเหตุ:

ถ้านักเรียนมีโวลต์เมอร์แบบอนาลอกอยู่ในความครอบครองของพวกเขา (ซึ่งผมสนับสนุนให้พวกเขามีมาก) คะแนนความไวต่อโวลต์โวลต์มักจะพบในมุมของมาตรวัดในการพิมพ์ที่ดี ถ้าไม่ควรให้คะแนนในคู่มือผู้ใช้ที่มาพร้อมกับมิเตอร์

คำถาม 14

พื้นฐานสิ่งที่ปัจจัยเดียวในการออกแบบของโวลต์มิเตอร์สร้างความไวระดับความไวต่อโวลต์?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หากคำตอบของคุณคือ "ค่าของตัวต้านทานแบบอนุกรม (s)" คุณไม่ถูกต้อง

หมายเหตุ:

การแสดงผลทันทีของนักเรียนคือค่าความต้านทานช่วงจะต้องสร้างการจัดอันดับความไวเนื่องจากความต้านทานของอินพุตเป็นตัวต้านทานมากที่สุด อย่างไรก็ตามบางการคำนวณอย่างรวดเร็วด้วยค่าความต้านทานช่วงที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นเป็นอย่างอื่น! ความไวของมิเตอร์เป็นอิสระจากค่าความต้านทานช่วงของชุดเชื่อมต่อใด ๆ

คุณอาจต้องการถามนักเรียนของคุณว่าทำไมความต้านทานการขดลวดของมิเตอร์ไม่ได้เป็นตัวกำหนดความไวของโวลต์มิเตอร์ ท้าทายนักเรียนของคุณด้วยการตั้งค่าปัญหาวงจรตัวอย่างเพื่อพิสูจน์ความไม่สมดุลของความต้านทานต่อขดลวดต่อความไวของโวลต์มิเตอร์ ให้พวกเขาคิดวิธีการตั้งค่าปัญหามากกว่าที่คุณจะตั้งค่าปัญหาสำหรับพวกเขา!

คำถาม 15

ตรวจสอบค่าช่วงต่างๆของโวลต์มิเตอร์หลายช่วง:

ส่วนประกอบทั้งหมดบนแผงวงจรพิมพ์เป็น "พื้นผิว - mount", วางบนพื้นผิวด้านบนของร่องรอยทองแดง แผนภาพแผนภาพสวิตช์ (SW1) จะแสดงทางด้านขวาของแผงวงจรโดยมีค่าความต้านทานที่แสดงอยู่ด้านล่างแผงวงจร

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ช่วง = 10 V, 25 V และ 50 V.

หมายเหตุ:

การกำหนดช่วงแรงดันไฟฟ้าสำหรับโวลต์มิเตอร์นี้เป็นเพียงการออกกำลังกายในกฎหมายของโอห์มเท่านั้น การคำนวณเป็นเรื่องง่ายพอที่จะอนุญาตให้ใช้วิธีแก้ปัญหาได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องคิดเลขจึงท้าทายให้นักเรียนของคุณในระหว่างการอภิปรายในการทำงานผ่านทางคณิตศาสตร์ "ทางล้าสมัย"

คำถามที่ 16

เกิดอะไรขึ้นถ้าโวลต์มิเตอร์หยุดทำงานทันทีเมื่ออยู่ในช่วงกลาง ช่วงบนและล่างยังทำงานได้ดีอีกด้วย ระบุแหล่งที่มาของปัญหาได้มากที่สุด

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ที่อยู่ตรงกลางในสวิตช์ SW2 เปิดอยู่ นี้แม้จะมีความล้มเหลวมากที่สุดไม่ใช่ความล้มเหลวเท่านั้นที่เป็นไปได้ที่อาจทำให้เกิดปัญหานี้ (ช่วงกลางไม่ทำงาน)!

คำถามที่ท้าทาย: อธิบายวิธีที่คุณสามารถตรวจสอบลักษณะของข้อผิดพลาดโดยไม่ต้องใช้เครื่องวัดอื่น

หมายเหตุ:

ระดมความคิดความเป็นไปได้ทางเลือกอื่น ๆ เพื่อก่อให้เกิดปัญหาพร้อมกับขั้นตอนการวินิจฉัยเพื่อตรวจสอบแต่ละคน (ใช้เครื่องวัดอื่นถ้าจำเป็น) จากนั้นหารือกับนักเรียนของคุณว่าทำไมสวิตช์ล้มเหลวจึงมีโอกาสมากกว่าข้อผิดพลาดอื่น ๆ

คำถาม 17

สมมติว่าคุณพยายามวัดแรงดันไฟฟ้าที่จุดทดสอบ 2 (TP2) ด้วยโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลที่มีความต้านทานขาเข้า 10 MΩ แรงดันไฟฟ้าเท่าไหร่ก็จะบ่งบอกว่า "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01795x01.png">

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

วงจรแรงดันไฟฟ้าควรมีแรงดันไฟฟ้า 7.5 โวลต์อยู่ที่จุดทดสอบ 2 โวลต์มิเตอร์จะลงทะเบียนเพียง 6.76 โวลต์เท่านั้น

คำถามต่อเนื่อง: เครื่องวัดโวลต์มิเตอร์มีการลงทะเบียนไม่ถูกต้องหรือเป็นการเชื่อมต่อกับวงจรที่เปลี่ยน V TP2 จริงหรือไม่? กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงที่ TP2 กับโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อดังที่แสดงไว้คืออะไร?

หมายเหตุ:

การเปรียบเทียบที่ฉันมักใช้ในการอธิบายการโหลดของมิเตอร์คือการใช้เครื่องวัดความดันเพื่อวัดความดันอากาศในยางนิวแมติก ในการวัดความดันอากาศบางส่วนจะต้องปล่อยออกมาจากยางซึ่งจะเปลี่ยนความดันอากาศของยาง

และในกรณีที่คุณสงสัย: ไม่ใช่นี่ ไม่ใช่ ตัวอย่างของ Heisenberg's Uncertainty Principle ซึ่งเป็นที่เข้าใจกันทั่วไปว่าเป็นข้อผิดพลาดที่นำมาใช้โดยการวัด หลักการความไม่แน่นอนนั้นลึกซึ้งกว่านี้มาก!

คำถาม 18

สมมติว่าคุณได้พยายามวัดแรงดันไฟฟ้าที่จุดทดสอบทั้งสามจุดด้วยโวลต์มิเตอร์อนาล็อกที่มีความไวที่ 20 kΩต่อโวลต์ตั้งอยู่ที่ 10 โวลต์ จะระบุแรงดันไฟฟ้าที่จุดทดสอบแต่ละจุดได้อย่างไร? ควร ระบุแรงดันไฟฟ้าที่จุดทดสอบแต่ละจุดเท่าไร?


จุดทดสอบแรงดันไฟฟ้าเหมาะตัวบ่งชี้มิเตอร์


TP1


TP2


TP3


เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ


จุดทดสอบแรงดันไฟฟ้าเหมาะตัวบ่งชี้มิเตอร์


TP15 โวลต์5 โวลต์


TP24.138 V0.805 V


TP31.293 V0.197 V


หมายเหตุ:

การเปรียบเทียบที่ฉันมักใช้ในการอธิบายการโหลดของมิเตอร์คือการใช้เครื่องวัดความดันเพื่อวัดความดันอากาศในยางนิวแมติก ในการวัดความดันอากาศบางส่วนจะต้องปล่อยออกมาจากยางซึ่งจะเปลี่ยนความดันอากาศของยาง

และในกรณีที่คุณสงสัย: ไม่ใช่นี่ ไม่ใช่ ตัวอย่างของ Heisenberg's Uncertainty Principle ซึ่งเป็นที่เข้าใจกันทั่วไปว่าเป็นข้อผิดพลาดที่นำมาใช้โดยการวัด หลักการความไม่แน่นอนนั้นลึกซึ้งกว่านี้มาก!

  • ←แผ่นงานก่อนหน้า

  • ดัชนี Worksheets

  • แผ่นงานถัดไป→