Un voltmetru este un instrument electronic utilizat pentru a măsura diferența de potențial sau de tensiune între două puncte dintr-un circuit electric sau electronic. Unitatea de diferență de potențial se măsoară în volți (V).
Un voltmetru analogic de bază constă dintr-un galvanometru sensibil (contor de curent) în serie cu o rezistență ridicată.
Rezistența internă a voltmetrului trebuie să fie ridicată; în caz contrar, trage un curent semnificativ și întrerupe funcționarea circuitului la testare.
Voltmetrele analogice își afișează citirile în mod analog (un ac care indică fracția de tensiune în circuit), iar voltmetrele digitale afișează citirile de tensiune direct sub formă numerică.
Voltmetrele practice de laborator au valori maxime de la 1000 la 3000 V. La rândul lor, în majoritatea voltmetrelor comerciale au scale diferite, care sunt crescute cu puteri de 10; de exemplu: 0-1 V, 0-10 V, 0-100 V și 0-1000 V.
Voltmetrele care măsoară diferențele mari de potențial necesită o mulțime de fire și izolatoare.
În domeniul calculului, voltmetrele de laborator standard sunt adecvate, deoarece tensiunile întâlnite sunt moderate, de obicei între 1 V și 15 V.
Voltmetrele analogice sunt utilizate în general pentru măsurarea tensiunilor de la o fracție de un volt la câteva mii de volți.
În schimb, voltmetrele digitale au o precizie mai mare și sunt utilizate pentru măsurători de tensiune foarte mici în laboratoare și dispozitive electronice.
Istorie
Principiile fundamentale din spatele voltmetrelor au fost stabilite de fizicianul danez Hans Christian Oersted în anul 1820, când a descoperit că un curent electric dintr-un fir produce un câmp magnetic în jurul său.
Primul amperometru, care este un voltmetru sensibil și nerezistent, a fost folosit de fizicianul André Ampère în anul 1820 pentru a măsura curentul.
Dar aproape toate tipurile de voltmetre se bazează pe modele în care indicatoarele sunt încorporate în bobine mobile.
Aceasta a fost dezvoltată de fizicianul francez Jacques-Arsene d'Arsonval în anul 1882. De atunci, capacitatea sa de mișcare a crescut și unele modele moderne pot măsura până la 20.000 de volți.
Funcționarea
Un voltmetru este un galvanometru care a fost modificat pentru a măsura diferența de potențial dintre două puncte dintr-un circuit sau o serie.
Un galvanometru este un instrument creat de Jacques-Arsene d'Arsonval care constă în plasarea firelor în spirală într-un câmp magnetic permanent, care este apoi atașat la un arc și un cadran calibrat.
Galvanometru
Un galvanometru poate fi, de asemenea, modificat pentru a deveni un ampermetru, care este utilizat pentru a măsura curenți mai mari.
Dar când acest instrument este utilizat pentru a măsura tensiunea, galvanometrul transformat într-un voltmetru se conectează în paralel cu zona pe care o măsoară.
Deoarece voltmetrul trebuie să fie atașat la un circuit paralel, acesta trebuie să fie construit într-un mod care să aibă o rezistență ridicată.
Într-un circuit curentul va urma întotdeauna calea cu cea mai mică rezistență. Atunci când măsurați diferența de potențial în orice parte a unui circuit, este important să schimbați acea parte cât mai puțin posibil atunci când efectuați măsurători.
Principiul unui voltmetru
Principiul general al unui voltmetru este că acesta trebuie conectat în paralel cu obiectul pe care urmează să fie măsurată tensiunea.
Conexiunea paralelă este utilizată deoarece un voltmetru este construit pentru a avea o valoare mare a rezistenței.
În acest fel, dacă această rezistență ridicată este conectată în serie, atunci curentul va fi aproape zero; asta înseamnă că circuitul a fost deschis.
De asemenea, în circuitul paralel, se știe că tensiunea este aceeași, deci tensiunea dintre voltmetru și sarcină este aproape aceeași.
În teorie, pentru un voltmetru ideal, rezistența ar trebui să fie la infinit, astfel încât curentul desenat să fie zero; în acest fel nu există nicio pierdere de putere în instrument.
Dar acest lucru nu este practic, deoarece nu puteți avea un material cu rezistență infinită.
Utilizări practice
Voltmetrele vă permit să măsurați în siguranță tensiunea sau diferența potențialului electric între două puncte dintr-un circuit și, în același timp, nu modificați tensiunea acelui circuit.
Capacitatea de a măsura tensiunea este esențială în proiectarea și manipularea tehnologiei avansate, dar are și alte aplicații.
De exemplu, vrei să pornești un ventilator, dar când te conectezi și îl pornești, nu se întâmplă nimic. Deși ventilatorul poate fi deteriorat, este posibil ca priza de perete să nu primească putere.
Un voltmetru poate fi utilizat pentru a măsura tensiunea mufei; Dacă nu este în jurul valorii de 120V, atunci mufa ar putea fi proastă.
O altă utilizare este de a determina dacă o baterie este încărcată sau descărcată. Când o mașină nu pornește, puteți măsura tensiunea bateriei cu un voltmetru pentru a vedea dacă problema există.
Tensiunea este folosită în multe aplicații în viața de zi cu zi. Liniile de transmisie a energiei transportă puterea la diferite niveluri de înaltă tensiune, de la sute până la mii de volți care sunt mai mari decât cele 120 V ale prizelor comune.
Dispozitivele electronice (cum ar fi computerele) necesită un control precis al tensiunii, dar funcționează la doar câțiva volți și pot fi sensibile chiar și la o mică variație a tensiunii.
Există diferite tipuri de voltmetre pentru aceste aplicații diferite.
Tipuri
Conform principiului construcției, există diferite tipuri de voltmetre. Acestea pot fi clasificate în principal în:
- Voltmetru de fier (MI).
- Voltmetru de tip electro-dinamometru.
- Voltmetru de inducție.
- Voltmetru electrostatic.
- Voltmetru digital (DVM).
- Voltmetru cu magnet permanent (PMMC).
- Voltmetru redresor.
Voltmetrele care sunt făcute pentru a măsura tensiuni ridicate și periculoase (cum ar fi liniile de transmisie) au o izolare suplimentară între punctele de încercare și utilizator pentru a împiedica electrocutarea utilizatorului.
Alte voltmetre sunt făcute pentru a măsura nivelurile de tensiune joasă pe obiecte mici, cum ar fi cipurile de computer, cu o precizie imensă.
Voltmetrele utilizate în aceste cazuri pot fi foarte mici și sunt concepute pentru a elimina sau minimiza zgomotul din diferențele de potențial care există în mod natural în mediul înconjurător sau provin din dispozitivele electronice din apropiere.
Cel mai obișnuit voltmetru este un dispozitiv portabil cu afișaj și două cabluri electronice. Aceste fire sunt conectate în două puncte în circuit, iar tensiunea este afișată pe ecran.
Referințe
- Ce este un voltmetru? Recuperat din studiu.com
- Definiție: voltmetru. Recuperat de la whatis.techtarget.com
- Principiul de funcționare al voltmetrului și tipurile de voltmetru. Recuperat de la electric4u.com
- Voltmetru. Recuperat din școlile.wikia.com
- Voltmetru. Recuperat de plafonpedia.com