Ηλεκτρικές μετρήσεις

Τι είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα;

Κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελείται από μια πηγή και έναν δέκτη ηλεκτρικής ενέργειας, διασυνδεδεμένο με σύρματα. Τι είναι ένα καλώδιο, είναι κατανοητό, αλλά ως δέκτης και πηγή μπορεί να είναι οποιοσδήποτε συνδυασμός διάφορων συσκευών. Η γενική περίπτωση του απλούστερου ηλεκτρικού κυκλώματος φαίνεται στο σχήμα 1.

Η πηγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να είναι μια συμβατική μπαταρία ή ένας ισχυρός υποσταθμός μετασχηματιστών. Ο δέκτης ενέργειας που φαίνεται στο σχήμα είναι επίσης ο πιο διαφορετικός - από έναν φακό για φακό σε ένα κτίριο διαμερισμάτων. Τα καλώδια σύνδεσης θα αντιστοιχούν επίσης στην κατανάλωση ενέργειας. Περαιτέρω, μόνο πηγές και δέκτες χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας θεωρούνται μη ισχυρότερες από την αναφερόμενη λάμπα.

Για μια πηγή τροφοδοσίας, ο δέκτης είναι φορτίο. Αυτό λέγεται συνήθως. Περαιτέρω στο άρθρο, οι αντιστάσεις, σε ορισμένες περιπτώσεις οι λαμπτήρες, θα χρησιμοποιηθούν ως φορτίο.

Σχήμα 1. Το πιο απλό ηλεκτρικό κύκλωμα

Το ηλεκτρικό κύκλωμα πρέπει να είναι κλειστό.

Σε επίπεδο νοικοκυριού, το ηλεκτρικό ρεύμα είναι όλα όσα συνδέονται με την ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχει μια πρίζα στον τοίχο και ένα ηλεκτρικό ρεύμα ζει σε αυτό! Αυτό είναι πραγματικά λάθος. Και ενώ τίποτα δεν είναι συνδεδεμένο, δεν υπάρχει ρεύμα. Υπάρχει τάση, αλλά δεν υπάρχει ρεύμα!

Το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μόνο σε κλειστό κύκλωμα. Αν γαλβανική μπαταρία, ή απλώς μια μπαταρία, βρίσκεται σε ένα τραπέζι και η τάση δεν συνδέεται οπουδήποτε στους ακροδέκτες της. Σε αυτή την κατάσταση, η τάση ονομάζεται ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) της πηγής. Στους τύπους και τα σχήματα EMF υποδεικνύεται με το γράμμα Ε.

Ο νόμος του Ohm για όλη την αλυσίδα

Όταν ένα φορτίο συνδέεται με την μπαταρία, η τάση μειώνεται κάπως, λόγω της πτώσης της τάσης στην εσωτερική αντίσταση της πηγής, στην περίπτωση αυτή της μπαταρίας. Αυτή η πτώση λαμβάνεται υπόψη στο νόμο του Ohm για ολόκληρη την αλυσίδα (βλέπε: Ο νόμος του Ohm σε μια λαϊκή δήλωση) Το ίδιο το κύκλωμα φαίνεται στο σχήμα 2.

Ι = Ε / (R + r)

Η έκφραση σε παρενθέσεις είναι η ολική αντίσταση του κυκλώματος, που λαμβάνεται ως άθροισμα της αντίστασης φορτίου και της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας, που υποδεικνύεται με ένα μικρό γράμμα.

Σχήμα 2

Με άλλο τρόπο, αυτή η μαθηματική έκφραση γράφεται ως εξής: E = I * (R + r) = I * R + I * r

Συνήθως, το προϊόν του ρεύματος από την αντίσταση ονομάζεται πτώση τάσης στο κύκλωμα. Σε αυτή την περίπτωση, ο δεύτερος όρος στον τύπο είναι η πτώση τάσης στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Με αυτή την τιμή μειώνεται το EMF της μπαταρίας.

Καθώς η μπαταρία εκφορτίζεται, η εσωτερική της αντίσταση αυξάνεται και, τελικά, γίνεται τόσο μεγάλη ώστε όταν συνδέεται το φορτίο, ολόκληρο το EMF καταναλώνεται για να ξεπεράσει τη δική του αντίσταση. Και η τάση στα τερματικά εξόδου γίνεται πολύ μικρή, είναι ήδη αδύνατο να μεταφερθεί ενέργεια σε ένα εξωτερικό κύκλωμα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, λένε ότι η μπαταρία έχει εξαντληθεί.

Για να επαληθεύσετε τι έχει ειπωθεί, μπορείτε να συναρμολογήσετε το απλούστερο κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 3.

Σχήμα 3

Ναι, στην πραγματικότητα, δεν χρειάζεται να συλλέγουμε τίποτα. Απλά συνδέστε ένα βολτόμετρο στη μπαταρία και απλά εφαρμόστε αντοχή φορτίου στα χέρια σας. Για να ελέγξετε τις μπαταρίες Krona, συστήνεται αντίσταση 100 Ohm ως φορτίο. Το βολτόμετρο θα πέσει ελαφρώς, ανάλογα με την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Εάν κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας δοκιμής το βολτόμετρο παρουσιάζει τάση κάτω από 7 βολτ, τότε πρέπει να αντικατασταθεί το Krona.

Το ίδιο συμβαίνει και στην καλωδίωση διαμερισμάτων. Αρκεί να συνδέσετε ένα σίδερο, τζάκι ή άλλο ισχυρό φορτίο, καθώς η φωτεινότητα των λαμπτήρων στον πολυέλαιο μειώνεται ελαφρώς. Αυτό δείχνει σαφώς ότι υπήρξε πτώση τάσης στα καλώδια.Είναι η αντίσταση των συρμάτων σε αυτή την περίπτωση που είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Κατά κανόνα, δεν παραμένουν στην τελετή με γαλβανικά κύτταρα τύπου "δάχτυλα - μικρά δάκτυλα": απλά λαμβάνουν και ελέγχουν για ένα ρεύμα βραχυκυκλώματος, γυρίζοντας το πολύμετρο σε λειτουργία μέτρησης ρεύματος. Αν το στοιχείο είναι ακόμα ζωντανό, δίνει ένα ρεύμα αρκετών εκατοντάδων milliamps, και ένα νέο στοιχείο μπορεί να δώσει μέχρι 3 ... 5 amp.

Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να πραγματοποιείται μια τέτοια δοκιμή με μπαταρίες που μοιάζουν με γαλβανικά κύτταρα. Η συσκευή τους είναι εντελώς διαφορετική και η τιμή είναι πολύ υψηλότερη.

Ένα καθολικό όργανο μέτρησης ηλεκτρικών κυκλωμάτων είναι ένα πολύμετρο. Διαβάστε πώς να το χρησιμοποιήσετε ιδιωτικά εδώ: "Ένα πολύμετρο για τα" dummies ": οι βασικές αρχές μέτρησης με ένα πολύμετρο".

Δείτε επίσης: Μέτρηση τάσης και Τρέχουσα μέτρηση