CO TO JEST WOLTOMIERZ? NAJBARDZIEJ ISTOTNE CECHY - NAUKA - 2026

Woltomierz jest elektronicznym urządzeniem do pomiaru różnicy potencjałów lub napięcia między dwoma punktami w obwodzie elektrycznym lub elektronicznym. Jednostka różnicy potencjałów jest mierzona w woltach (V).

Podstawowy woltomierz analogowy składa się z połączonego szeregowo czułego galwanometru (miernika prądu) o wysokiej rezystancji.

Wewnętrzna rezystancja woltomierza powinna być wysoka; w przeciwnym razie pobiera znaczny prąd i przerywa działanie obwodu podczas testowania.

Woltomierze analogowe wyświetlają odczyty w sposób analogiczny (wskazówka wskazująca ułamek napięcia w obwodzie), a woltomierze cyfrowe wyświetlają odczyty napięcia bezpośrednio w postaci liczbowej.

Praktyczne woltomierze laboratoryjne mają maksymalne zakresy od 1000 do 3000 V. Z kolei w większości dostępnych na rynku woltomierzy mają różne skale, które są zwiększane o potęgę 10; na przykład: 0-1 V, 0-10 V, 0-100 V i 0-1000 V.

Woltomierze, które mierzą duże różnice potencjałów, wymagają wielu przewodów i izolatorów.

W dziedzinie informatyki odpowiednie są standardowe woltomierze laboratoryjne, ponieważ napotkane napięcia są umiarkowane, zwykle między 1 V a 15 V.

Woltomierze analogowe są zwykle używane do pomiaru napięć od ułamka wolta do kilku tysięcy woltów.

Natomiast woltomierze cyfrowe mają wyższą dokładność i są używane do bardzo małych pomiarów napięcia w laboratoriach i urządzeniach elektronicznych.

Historia

Podstawowe zasady woltomierzy zostały ustalone przez duńskiego fizyka Hansa Christiana Oersteda w 1820 roku, kiedy odkrył, że prąd elektryczny w przewodzie wytwarza wokół niego pole magnetyczne.

Pierwszy amperomierz, który jest czułym i nieodpornym woltomierzem, został użyty przez fizyka André Ampère w 1820 roku do pomiaru prądu.

Ale prawie wszystkie typy woltomierzy są oparte na modelach, w których wskaźniki są osadzone w ruchomych cewkach.

Zostało to opracowane przez francuskiego fizyka Jacquesa-Arsene d'Arsonval w roku 1882. Od tego czasu jego zdolność do poruszania się wzrosła, a niektóre nowoczesne modele mogą mierzyć do 20 000 woltów.

Funkcjonowanie

Woltomierz to galwanometr, który został zmodyfikowany w celu pomiaru różnicy potencjałów między dwoma punktami w obwodzie lub serii.

Galwanometr to instrument stworzony przez Jacques-Arsene d'Arsonval, który polega na umieszczeniu zwiniętych drutów w stałym polu magnetycznym, które następnie jest przymocowane do sprężyny i skalibrowanej tarczy.

Galwanometr

Galwanometr można również zmodyfikować, aby stał się amperomierzem, który służy do pomiaru większych prądów.

Ale kiedy ten instrument jest używany do pomiaru napięcia, galwanometr przekształcony w woltomierz łączy się równolegle z mierzonym obszarem.

Ponieważ woltomierz musi być podłączony do obwodu równoległego, musi być skonstruowany w sposób o dużej rezystancji.

W obwodzie prąd zawsze będzie podążał ścieżką najmniejszego oporu. Podczas pomiaru różnicy potencjałów w dowolnej części obwodu ważne jest, aby zmieniać tę część jak najmniej podczas wykonywania pomiarów.

Zasada działania woltomierza

Ogólna zasada działania woltomierza polega na tym, że musi on być połączony równolegle z obiektem, na którym ma być mierzone napięcie.

Stosowane jest połączenie równoległe, ponieważ woltomierz jest zbudowany tak, aby miał wysoką wartość rezystancji.

W ten sposób, jeśli ta wysoka rezystancja zostanie połączona szeregowo, wówczas przepływ prądu będzie prawie zerowy; oznacza to, że obwód został otwarty.

Ponadto w obwodzie równoległym napięcie jest takie samo, więc napięcie między woltomierzem a obciążeniem jest prawie takie samo.

Teoretycznie dla idealnego woltomierza rezystancja powinna być nieskończona, aby pobierany prąd wynosił zero; w ten sposób nie ma utraty mocy w instrumencie.

Ale jest to praktycznie niewykonalne, ponieważ nie można mieć materiału o nieskończonym oporze.

Praktyczne zastosowania

Woltomierze pozwalają w bezpieczny sposób zmierzyć napięcie czy różnicę potencjałów elektrycznych między dwoma punktami w obwodzie, jednocześnie nie zmieniając napięcia tego obwodu.

Możliwość pomiaru napięcia ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu i obsłudze zaawansowanych technologii, ale ma ona również inne zastosowania.

Na przykład chcesz włączyć wentylator, ale po podłączeniu i włączeniu nic się nie dzieje. Chociaż wentylator może być uszkodzony, gniazdko ścienne może nie być zasilane.

Do pomiaru napięcia wtyczki można użyć woltomierza; Jeśli nie jest to około 120 V, wtyczka może być zła.

Innym zastosowaniem jest ustalenie, czy bateria jest naładowana czy rozładowana. Kiedy samochód się nie uruchamia, możesz zmierzyć napięcie akumulatora woltomierzem, aby sprawdzić, czy problem występuje.

Napięcie jest używane w wielu zastosowaniach w życiu codziennym. Linie elektroenergetyczne przenoszą moc na różnych poziomach wysokiego napięcia, od setek do tysięcy woltów, które są większe niż 120 V w zwykłych gniazdkach ściennych.

Urządzenia elektroniczne (takie jak komputery) wymagają precyzyjnej kontroli napięcia, ale działają przy zaledwie kilku woltach i mogą być wrażliwe nawet na niewielkie zmiany napięcia.

Istnieją różne typy woltomierzy do tych różnych zastosowań.

Rodzaje

Zgodnie z zasadą konstrukcji istnieją różne typy woltomierzy. Można je podzielić głównie na:

1. Woltomierz żelaza (MI).
2. Woltomierz typu elektrodynamicznego.
3. Woltomierz indukcyjny.
4. Woltomierz elektrostatyczny.
5. Woltomierz cyfrowy (DVM).
6. Woltomierz z magnesem trwałym (PMMC).
7. Woltomierz prostownika.

Woltomierze, które są przeznaczone do pomiaru wysokich i niebezpiecznych napięć (takich jak linie transmisyjne), mają dodatkową izolację między punktami testowymi a użytkownikiem, aby zapobiec porażeniu prądem.

Inne woltomierze są przeznaczone do pomiaru niskich poziomów napięcia na małych obiektach, takich jak chipy komputerowe, z ogromną precyzją.

Woltomierze używane w takich przypadkach mogą być bardzo małe i mają na celu wyeliminowanie lub zminimalizowanie zakłóceń wynikających z różnic potencjałów występujących naturalnie w środowisku lub pochodzących z pobliskich urządzeń elektronicznych.

Najpopularniejszym woltomierzem jest urządzenie ręczne z wyświetlaczem i dwoma przewodami elektronicznymi. Przewody te są podłączone do dwóch punktów w obwodzie, a poziom napięcia jest wyświetlany na ekranie.

Bibliografia

1. Co to jest woltomierz? Odzyskany z study.com
2. Definicja: woltomierz. Odzyskany z whatis.techtarget.com
3. Zasada działania woltomierza i rodzaje woltomierza. Odzyskany z electric4u.com
4. Woltomierz. Odzyskany z schools.wikia.com
5. Woltomierz. Odzyskany z virtupedia.com