Pengukuran tegangan. Jenis dan prinsip pengukuran. Keunikan. Satuan pengukuran tegangan. Mengukur tegangan dengan multimeter Bagaimana cara mengukur tegangan arus?

Isi:

Arus listrik dicirikan oleh besaran-besaran seperti arus, tegangan dan hambatan yang saling berhubungan. Sebelum mempertimbangkan pertanyaan tentang bagaimana tegangan diukur, perlu diketahui secara pasti berapa besaran ini dan apa perannya dalam pembentukan arus.

Bagaimana cara kerja ketegangan?

Konsep umum arus listrik adalah pergerakan partikel bermuatan yang terarah. Partikel-partikel ini adalah elektron, yang pergerakannya terjadi di bawah pengaruh medan listrik. Semakin banyak muatan yang perlu dipindahkan, semakin banyak pekerjaan yang dilakukan di lapangan. Pekerjaan ini tidak hanya dipengaruhi oleh arus, tetapi juga oleh tegangan.

Arti fisis dari besaran ini adalah bahwa usaha yang dilakukan oleh arus pada setiap bagian rangkaian berkorelasi dengan jumlah muatan yang melewati bagian tersebut. Dalam proses kerja ini, muatan positif berpindah dari titik yang mempunyai potensial kecil ke titik yang mempunyai potensial tinggi. Jadi, tegangan didefinisikan sebagai gaya gerak listrik, dan usaha itu sendiri adalah energi.

Usaha yang dilakukan oleh arus listrik diukur dalam joule (J), dan jumlah muatan listrik adalah coulomb (C). Hasilnya, tegangannya berbanding 1 J/C. Satuan tegangan yang dihasilkan disebut volt.

Untuk menjelaskan dengan jelas arti fisik stres, Anda perlu mengacu pada contoh selang berisi air. Dalam hal ini, volume air akan berperan sebagai kekuatan arus, dan tekanannya akan setara dengan tegangan. Ketika air bergerak tanpa ujung, ia bergerak bebas dan dalam jumlah besar melalui selang, sehingga menciptakan tekanan rendah. Jika Anda menekan ujung selang dengan jari, volumenya akan mengecil sedangkan tekanan air meningkat. Jet itu sendiri akan menempuh jarak yang jauh lebih jauh.

Hal yang sama juga terjadi pada bidang kelistrikan. Kuatnya arus ditentukan oleh jumlah atau volume elektron yang bergerak melalui penghantar. Nilai tegangan pada dasarnya adalah gaya yang mendorong elektron-elektron tersebut. Oleh karena itu, dengan tegangan yang sama, konduktor yang menghantarkan arus lebih besar juga harus memiliki diameter yang lebih besar.

Satuan tegangan

Tegangannya bisa konstan atau variabel, tergantung arusnya. Nilai ini dapat dilambangkan dengan huruf B (sebutan Rusia) atau V, sesuai dengan sebutan internasional. Untuk menunjukkan tegangan bolak-balik digunakan simbol “~” yang diletakkan di depan huruf. Untuk tegangan konstan terdapat tanda “-”, namun dalam prakteknya hampir tidak pernah digunakan.

Ketika mempertimbangkan pertanyaan tentang bagaimana tegangan diukur, harus diingat bahwa tidak hanya volt yang digunakan untuk ini. Besaran yang lebih besar diukur dalam kilovolt (kV) dan megavolt (mV), yang berarti masing-masing 1.000 dan 1 juta volt.

Cara mengukur tegangan dan arus

Tegangan listrik mengacu pada usaha yang dilakukan oleh medan listrik untuk memindahkan muatan sebesar 1 C (coulomb) dari satu titik penghantar ke titik lainnya.

Bagaimana ketegangan bisa muncul?

Semua zat terdiri dari atom, yang merupakan inti bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron negatif yang lebih kecil dengan kecepatan tinggi. Secara umum atom bersifat netral karena jumlah elektronnya sesuai dengan jumlah proton dalam inti.

Namun, jika sejumlah elektron tertentu diambil dari atom, maka atom-atom tersebut akan cenderung menarik jumlah elektron yang sama, sehingga membentuk medan positif di sekelilingnya. Jika Anda menambahkan elektron, maka kelebihan elektron akan muncul, dan medan negatif akan muncul. Potensi terbentuk - positif dan negatif.

Ketika mereka berinteraksi maka akan timbul rasa saling tertarik.

Semakin besar beda – beda potensial – maka semakin kuat elektron dari bahan yang kelebihan kandungannya akan ditarik ke bahan yang kekurangannya. Semakin kuat medan listrik dan tegangannya.

Jika potensial dengan muatan konduktor yang berbeda dihubungkan, maka listrik akan muncul - pergerakan pembawa muatan yang terarah, berusaha menghilangkan perbedaan potensial. Untuk memindahkan muatan sepanjang konduktor, gaya medan listrik melakukan kerja, yang dicirikan oleh konsep tegangan listrik.

Apa yang diukur?

Suhu;

Jenis tegangan

Tekanan konstan

Tegangan dalam jaringan listrik adalah konstan apabila selalu terdapat potensial positif pada satu sisi dan potensial negatif pada sisi yang lain. Listrik dalam hal ini mempunyai satu arah dan bersifat konstan.

Tegangan pada rangkaian arus searah didefinisikan sebagai beda potensial pada ujung-ujungnya.

Saat menghubungkan beban ke sirkuit DC, penting untuk tidak mencampuradukkan kontak, jika tidak perangkat dapat gagal. Contoh klasik dari sumber tegangan konstan adalah baterai. Jaringan digunakan ketika tidak ada kebutuhan untuk mengirimkan energi dalam jarak jauh: di semua jenis transportasi - dari sepeda motor hingga pesawat ruang angkasa, dalam peralatan militer, tenaga listrik dan telekomunikasi, untuk pasokan listrik darurat, dalam industri (elektrolisis, peleburan dalam tungku busur listrik , dll.) .

tegangan AC

Jika Anda mengubah polaritas potensial secara berkala, atau memindahkannya dalam ruang, maka potensial listrik akan mengalir ke arah yang berlawanan. Banyaknya perubahan arah dalam waktu tertentu ditunjukkan oleh suatu sifat yang disebut frekuensi. Misalnya, standar 50 berarti polaritas tegangan dalam jaringan berubah 50 kali per detik.

Tegangan pada jaringan listrik AC merupakan fungsi waktu.

Hukum osilasi sinusoidal paling sering digunakan.

Hal ini terjadi karena apa yang terjadi pada kumparan motor asinkron akibat putaran elektromagnet disekitarnya. Jika Anda memperluas rotasi tepat waktu, Anda mendapatkan sinusoidal.

Terdiri dari empat kabel - tiga fase dan satu netral. tegangan antara kabel netral dan fasa adalah 220 V dan disebut fasa. Tegangan antar fasa juga ada, disebut linier dan sama dengan 380 V (beda potensial antara dua kabel fasa). Tergantung pada jenis koneksi dalam jaringan tiga fase, Anda bisa mendapatkan tegangan fasa atau tegangan linier.

Pelajaran dikhususkan untuk konsep tegangan listrik, peruntukannya dan satuan ukurannya. Bagian kedua dari pelajaran ini dikhususkan terutama untuk mendemonstrasikan alat pengukur tegangan pada suatu bagian rangkaian dan fitur-fiturnya.

Jika kita memberikan contoh baku tentang arti tulisan terkenal pada peralatan rumah tangga “220 V”, maka itu berarti usaha 220 J dilakukan pada suatu bagian rangkaian untuk memindahkan muatan sebesar 1 C.

Rumus untuk menghitung tegangan:

Pekerjaan medan listrik pada perpindahan muatan, J;

Mengisi, Kl.

Oleh karena itu, satuan tegangan dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Ada hubungan antara rumus menghitung tegangan dan arus yang patut anda perhatikan: dan. Kedua rumus tersebut berisi nilai muatan listrik yang mungkin berguna dalam menyelesaikan beberapa permasalahan.

Untuk mengukur tegangan, alat yang disebut voltmeter(Gbr. 2).

Beras. 2. Voltmeter()

Ada berbagai voltmeter menurut kekhasan penerapannya, tetapi prinsip pengoperasiannya didasarkan pada efek elektromagnetik arus. Semua voltmeter ditandai dengan huruf Latin, yang diterapkan pada dial instrumen dan digunakan dalam representasi skema perangkat.

Di lingkungan sekolah, misalnya, voltmeter digunakan, ditunjukkan pada Gambar 3. Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan pada rangkaian listrik selama pekerjaan laboratorium.

()	()	()

Beras. 3. Voltmeter

Elemen utama voltmeter demonstrasi adalah badan, skala, penunjuk, dan terminal. Terminal biasanya diberi label plus atau minus dan disorot dalam berbagai warna untuk kejelasan: merah - plus, hitam (biru) - minus. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa terminal perangkat terhubung dengan benar ke kabel terkait yang terhubung ke sumber. Berbeda dengan amperemeter yang dihubungkan ke rangkaian terbuka secara seri, voltmeter dihubungkan ke rangkaian secara paralel.

Tentu saja, alat pengukur listrik apa pun harus memiliki pengaruh minimal pada rangkaian yang diteliti, oleh karena itu voltmeter memiliki fitur desain sedemikian rupa sehingga arus minimum mengalir melaluinya. Efek ini dipastikan dengan pemilihan bahan khusus yang berkontribusi pada aliran muatan minimal melalui perangkat.

Representasi skema voltmeter (Gbr. 4):

Beras. 4.

Mari kita menggambar, misalnya, rangkaian listrik (Gbr. 5) yang menghubungkan voltmeter.

Beras. 5.

Rangkaian ini berisi sekumpulan elemen yang hampir minimal: sumber arus, lampu pijar, saklar, ammeter yang dihubungkan secara seri, dan voltmeter yang dihubungkan secara paralel dengan bola lampu.

Komentar. Lebih baik mulai merakit rangkaian listrik dengan semua elemen kecuali voltmeter, dan menghubungkannya di akhir.

Ada banyak jenis voltmeter dengan skala yang berbeda-beda. Oleh karena itu, pertanyaan tentang perhitungan harga perangkat dalam hal ini sangat relevan. Mikrovoltmeter, milivoltmeter, voltmeter, dll. sangat umum. Namanya memperjelas frekuensi pengukuran yang dilakukan.

Selain itu, voltmeter dibagi menjadi perangkat arus searah dan arus bolak-balik. Meskipun terdapat arus bolak-balik di jaringan kota, pada tahap pembelajaran fisika ini kita berurusan dengan arus searah, yang disuplai oleh semua elemen galvanik, jadi kita akan tertarik pada voltmeter yang sesuai. Fakta bahwa perangkat ini ditujukan untuk rangkaian arus bolak-balik biasanya digambarkan pada pelat jam sebagai garis bergelombang (Gbr. 6).

Beras. 6. voltmeter AC ()

Komentar. Jika kita berbicara tentang nilai tegangan, maka misalnya tegangan 1 V adalah nilai yang kecil. Industri menggunakan voltase yang jauh lebih tinggi, diukur dalam ratusan volt, kilovolt, dan bahkan megavolt. Dalam kehidupan sehari-hari, digunakan tegangan 220 V atau kurang.

Pada pelajaran berikutnya kita akan mempelajari apa itu hambatan listrik suatu konduktor.

Bibliografi

1. Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Fisika 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fisika 8. - M.: Pendidikan.

Tambahan haltautan yang direkomendasikan ke sumber daya Internet

1. Fisika keren ().
2. Youtube().
3. Youtube().

Pekerjaan rumah

Perbedaan tegangan dari arus, hambatan dan daya dapat digunakan dengan menggunakan analogi ini. Bayangkan sebuah pipa yang diberi tekanan gas atau cairan tertentu. Tekanan ini adalah ketegangan. Banyaknya zat yang melewati pipa per satuan waktu akan bergantung pada tekanan. Berikut ini analogi hambatan, dan jumlah zat yang melewati pipa per satuan waktu adalah analogi kekuatan arus. Pada saat yang sama, sejumlah daya tertentu akan dilepaskan dalam bentuk panas pada pipa akibat gesekan. Ini adalah analog dari daya termal yang dilepaskan pada konduktor pembawa arus.

Tegangan diukur dalam volt. Nama yang satu ini diambil dari nama ilmuwan Italia Alessandro Volta, penemu salah satu jenis sumber arus elektrokimia. Seribu volt disebut kilovolt, satu juta volt disebut kilovolt. Seperseribu volt disebut milivolt, sepersejuta disebut mikrovolt.

Tegangan bisa konstan atau variabel. Dalam kasus kedua, ia secara berkala mengubah polaritasnya dengan frekuensi tertentu. Tegangan AC memiliki dua nilai: amplitudo dan efektif. Yang pertama mencirikan amplitudo osilasi, dan yang kedua mencirikan tegangan konstan ekivalen yang akan menghasilkan daya yang sama pada beban yang sama. Hubungan antara amplitudo dan nilai tegangan efektif bergantung pada bentuknya. Untuk tegangan satu fasa sinusoidal, nilai amplitudo melebihi nilai efektif beberapa kali sama dengan akar dua.

Konsep “tegangan berbahaya” tidak sepenuhnya benar. Bahaya paparan listrik pada seseorang tidak bergantung pada tegangannya, tetapi pada kekuatan arusnya. Hal lainnya adalah kulit mempunyai hambatan tertentu, sehingga dapat timbul arus berbahaya pada nilai tegangan tertentu. Kulit orang yang berbeda memiliki ketahanan yang berbeda-beda, dan itu juga bergantung pada kondisi mental dan fisik. Oleh karena itu, ambang batas tegangan berbahaya dapat bervariasi bahkan pada orang yang sama. Pada tegangan tertentu, kulit menerobos, dan resistensi yang diberikan secara signifikan lebih sedikit dari lapisan subkutan ke sumbernya, yang bahkan lebih berbahaya.

Selain tekanan listrik, ada juga tekanan mekanis. Ini terjadi pada struktur yang terkena pengaruh mekanis eksternal. Selain itu, pada beberapa struktur, tekanan internal mungkin timbul bahkan pada tahap pembuatan. Jika Anda membuat suatu benda dari bahan transparan dan meletakkannya di antara dua polarizer, Anda dapat menentukan keberadaan tegangan tersebut di dalamnya. Dan dalam arti kiasan, ketegangan adalah keadaan tegang dalam jiwa manusia.

pengukur tegangan volt adalah alat ukur yang dirancang untuk mengukur tegangan arus searah atau bolak-balik pada rangkaian listrik.

Voltmeter dihubungkan secara paralel ke terminal sumber tegangan menggunakan probe jarak jauh. Menurut cara menampilkan hasil pengukuran, voltmeter dibagi menjadi dial dan digital.

Nilai tegangan diukur dalam voltase, ditunjukkan pada instrumen dengan huruf DI DALAM(dalam bahasa Rusia) atau huruf Latin V(sebutan internasional).

Pada diagram kelistrikan, voltmeter dilambangkan dengan huruf latin V yang dikelilingi lingkaran, seperti terlihat pada foto.

Tegangan bisa konstan atau bolak-balik. Jika tegangan sumber arus bolak-balik, maka tanda “ diletakkan di depan nilainya ~ "jika konstan, maka tandanya" – ".

Misalnya tegangan bolak-balik jaringan rumah tangga 220 Volt disingkat sebagai berikut: ~220V atau ~220V. Saat menandai baterai dan akumulator, tanda " – " sering dihilangkan, angka hanya dicetak. Tegangan catu daya kendaraan atau baterai ditunjukkan sebagai berikut: abad ke-12 atau abad ke-12, dan baterai untuk senter atau kamera: 1,5V atau 1.5V. Rumahnya harus ditandai di dekat terminal positif dalam bentuk " + ".

Polaritas tegangan bolak-balik berubah seiring waktu. Misalnya tegangan pada kabel listrik rumah tangga mengalami perubahan polaritas 50 kali per detik (frekuensi perubahan diukur dalam Hertz, satu Hertz sama dengan satu perubahan polaritas tegangan per detik).

Polaritas tegangan searah tidak berubah seiring waktu. Oleh karena itu, diperlukan alat ukur yang berbeda untuk mengukur tegangan AC dan DC.

Ada voltmeter universal yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan bolak-balik dan searah tanpa berpindah mode pengoperasian, misalnya voltmeter tipe E533.

Cara mengukur tegangan pada kabel listrik rumah tangga

Perhatian! Saat mengukur tegangan di atas 36 V, seseorang tidak boleh menyentuh kabel yang terbuka, karena dapat terkena sengatan listrik.

Menurut persyaratan Gost 13109-97, nilai tegangan efektif dalam jaringan listrik harus 220V ±10%, artinya, dapat bervariasi dari 198 V hingga 242 V. Jika bola lampu di apartemen mulai menyala redup atau sering padam, atau peralatan rumah tangga mulai bekerja tidak stabil, maka untuk mengambil tindakan, Anda harus terlebih dahulu mengukur nilai tegangan pada kabel listrik.

Saat memulai pengukuran, perangkat perlu disiapkan: – periksa keandalan insulasi konduktor dengan ujung dan probe; – mengatur sakelar batas pengukuran ke posisi pengukuran tegangan bolak-balik minimal 250 V;

– masukkan konektor konduktor ke dalam soket perangkat, dipandu oleh tulisan di sebelahnya;

– nyalakan alat pengukur (bila perlu).

Seperti yang Anda lihat pada gambar, batas perubahan tegangan bolak-balik adalah 300 V pada tester, dan 700 V pada multimeter, pada banyak model tester, Anda perlu mengatur beberapa sakelar ke posisi yang diperlukan sekaligus. Jenis arus (~ atau –), jenis pengukuran (V, A atau Ohm) dan juga masukkan ujung probe ke dalam soket yang diperlukan.

Dalam multimeter, ujung hitam probe dimasukkan ke dalam soket COM (umum untuk semua pengukuran), dan ujung merah ke dalam V, umum untuk mengubah tegangan DC dan AC, arus, hambatan dan frekuensi. Soket bertanda ma digunakan untuk mengukur arus kecil, 10 A bila mengukur arus mencapai 10 A.

Perhatian! Mengukur volumetage saat steker dimasukkan ke dalam soket 10 A akan merusak perangkat. Paling-paling, sekring yang dimasukkan ke dalam perangkat akan putus; paling buruk, Anda harus membeli multimeter baru. Mereka terutama sering membuat kesalahan saat menggunakan instrumen untuk mengukur resistansi, dan lupa mengganti mode, mengukur tegangan. Saya telah bertemu lusinan perangkat yang rusak dengan resistor yang terbakar di dalamnya.

Setelah semua pekerjaan persiapan selesai, Anda bisa mulai melakukan pengukuran. Jika Anda menyalakan multimeter dan tidak ada angka yang muncul di indikator, itu berarti baterai belum terpasang di perangkat atau sudah habis masa pakainya. Biasanya multimeter menggunakan baterai Krona 9 V dengan umur simpan satu tahun. Oleh karena itu, meskipun perangkat tidak digunakan dalam waktu lama, baterainya mungkin tidak berfungsi. Saat menggunakan multimeter dalam kondisi stasioner, disarankan untuk menggunakan adaptor ~220 V/–9 V sebagai ganti kenop.

Masukkan ujung probe ke dalam soket atau sentuhkan ke kabel listrik.

Multimeter akan langsung menunjukkan tegangan di jaringan, namun Anda tetap harus bisa membaca pembacaan di dial tester. Sekilas memang terlihat sulit, karena skalanya banyak. Namun jika Anda perhatikan lebih dekat, menjadi jelas pada skala mana perangkat tersebut harus dibaca. Perangkat tipe TL-4 yang dimaksud (yang telah melayani saya dengan sempurna selama lebih dari 40 tahun!) memiliki 5 skala.

Skala atas digunakan untuk mengambil pembacaan ketika saklar berada pada posisi kelipatan 1 (0,1, 1, 10, 100, 1000). Skala yang letaknya tepat di bawah adalah kelipatan 3 (0,3, 3, 30, 300). Saat mengukur tegangan AC 1 V dan 3 V, diterapkan 2 skala tambahan. Ada skala terpisah untuk mengukur resistansi. Semua penguji memiliki kalibrasi yang serupa, namun multiplisitasnya bisa berapa saja.

Karena batas pengukurannya diatur ~300 V, berarti pembacaan harus dilakukan pada skala kedua dengan batas 3, kalikan pembacaan dengan 100. Nilai pembagian kecilnya adalah 0,1, sehingga diperoleh 2,3 + tanda panah berada di tengah-tengah garis, artinya ambil nilai pembacaan 2,35×100=235 V.

Ternyata nilai tegangan terukur adalah 235 V, masih dalam batas yang dapat diterima. Jika selama proses pengukuran terjadi perubahan nilai angka paling tidak signifikan secara konstan, dan jarum tester terus berfluktuasi, berarti terdapat kontak yang buruk pada sambungan kabel listrik dan perlu dilakukan pemeriksaan.

Cara mengukur tegangan baterai
baterai atau catu daya

Karena tegangan sumber DC biasanya tidak melebihi 24 V, menyentuh terminal dan kabel telanjang tidak berbahaya bagi manusia dan tidak diperlukan tindakan pencegahan keselamatan khusus.

Untuk menilai kesesuaian baterai, akumulator, atau kesehatan catu daya, tegangan pada terminalnya perlu diukur. Terminal baterai bulat terletak di ujung badan silinder, terminal positif ditandai dengan tanda “+”.

Mengukur tegangan DC praktis tidak jauh berbeda dengan mengukur tegangan AC. Anda hanya perlu mengalihkan perangkat ke mode pengukuran yang sesuai dan mengamati polaritas koneksi.

Jumlah tegangan yang dihasilkan baterai biasanya ditandai pada tubuhnya. Namun meskipun hasil pengukuran menunjukkan tegangan yang cukup, bukan berarti baterai dalam keadaan baik, karena yang diukur adalah EMF (gaya gerak listrik), dan bukan kapasitas baterai, yang menentukan masa pakai produk yang akan digunakan. dipasang tergantung.

Untuk memperkirakan kapasitas baterai dengan lebih akurat, Anda perlu mengukur tegangan dengan menghubungkan beban ke kutubnya. Bola lampu senter pijar dengan tegangan 1,5 V sangat cocok sebagai beban untuk baterai 1,5 V. Untuk kemudahan pengoperasian, Anda perlu menyolder konduktor ke alasnya.

Jika tegangan pada beban berkurang kurang dari 15%, maka baterai atau akumulator cukup layak digunakan. Jika tidak ada alat pengukur, maka Anda dapat menilai kesesuaian baterai untuk penggunaan lebih lanjut berdasarkan kecerahan bola lampu. Namun pengujian semacam itu tidak dapat menjamin masa pakai baterai perangkat. Ini hanya menunjukkan bahwa baterai saat ini masih dapat digunakan.