Основные факторы при измерениях напряжения

Напряжение - простая на первый взгляд тема, но в то же время чрезвычайно сложная, с тысячами сценариев, включающих невидимые силы потока электронов вокруг нас.

Эти 7 фактов могут вас удивить!

7 фактов о напряжении, которые должен знать каждый электронщик

1. Напряжение - это не единичная величина, а разность двух значений

Достаточно просто спросить: «Каково напряжение в этой точке цепи?» И действительно, если кто-то задает такой вопрос, обычно подразумевается нейтраль или отрицательная полярность батареи либо источника питания. Однако сама концепция намного глубже - напряжение всегда представляет собой разность потенциалов между двумя точками.

Неисправности в электрических цепях возникают из-за неправильной величины тока. Это может быть как полный обрыв цепи и отсутствие тока, так и чрезмерный ток, вызывающий перегрев. Поэтому важно различать понятия «напряжение в точке цепи» и «напряжение на элементе цепи».

Главное правило: всегда убеждайтесь, что черный щуп COM мультиметра подключен к правильной точке отсчета.

Рисунок 1. Для измерения напряжения решающее значение имеют два измерительных провода, в отличие от измерения давления, с которым часто сравнивают напряжение.

2. Напряжение присутствует всегда и везде

Когда вы ходите по дому, вы редко задумываетесь о том, что напряжение присутствует внутри и вокруг каждого предмета. Именно поэтому существуют целые отрасли, занимающиеся борьбой со статическим электричеством.

Статический заряд может накапливаться на одежде, мебели, пластиковых поверхностях и даже на теле человека. Чаще всего это проявляется в виде небольшой искры при прикосновении к металлическому предмету.

Особенно опасно статическое электричество в следующих случаях:

• возле легковоспламеняющихся паров на автозаправках;
• при работе с чувствительной электроникой;
• в производстве микроэлектроники.

Всегда старайтесь выравнивать потенциал или заземляться перед работой с чувствительными электронными компонентами.

3. Напряжение связано с током, но не зависит от него

Закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление линейной зависимостью. При постоянном сопротивлении увеличение напряжения приводит к пропорциональному увеличению тока.

Однако напряжение может существовать даже при отсутствии тока. Самый простой пример - разомкнутая электрическая цепь. В этом случае ток отсутствует, но разность потенциалов между двумя точками сохраняется.

Поэтому в разомкнутой цепи мы измеряем так называемое потенциальное напряжение.

Рисунок 2. Эта батарея является простым примером разомкнутой цепи - напряжение присутствует, но ток отсутствует.

4. Вольтметры не могут отображать мгновенное напряжение

Цифровые вольтметры ограничены частотой обновления показаний, поэтому не способны отображать каждое кратковременное изменение сигнала.

Аналоговые приборы также имеют собственные ограничения, поскольку стрелке требуется время для реакции на изменение сигнала.

Фактически большинство мультиметров отображают усредненное значение напряжения за определенный промежуток времени.

Для анализа быстропротекающих процессов необходимо использовать осциллограф, который способен отображать форму сигнала с высокой временной детализацией.

5. Невозможно измерить абсолютно точное падение напряжения на компоненте

При измерении напряжения через вольтметр проходит небольшой ток. Это означает, что сам измерительный прибор в определенной степени влияет на работу схемы.

В большинстве практических случаев это влияние настолько мало, что им можно пренебречь. Однако в схемах с очень большими сопротивлениями, например в полупроводниковых устройствах, погрешность может быть заметной.

В таких ситуациях подключение мультиметра фактически изменяет параметры схемы и влияет на результаты измерений.

6. Электрическую дугу можно создать даже от низковольтных батарей

Многие считают, что батарейки на несколько вольт не способны создавать опасное напряжение. На практике это не так.

Постоянное напряжение батареи может быть преобразовано в переменное, а затем через повышающий трансформатор увеличено до сотен или даже тысяч вольт.

Именно по такому принципу работают некоторые мегаомметры и другие специализированные измерительные приборы.

Хотя мощность такой искры обычно невелика, она является хорошим напоминанием о необходимости соблюдать правила электробезопасности.

7. Напряжение может сохраняться годами

Батарейки способны сохранять заряд в течение многих лет, однако существуют и другие компоненты, которые могут накапливать энергию очень долго.

Одним из самых известных примеров являются конденсаторы. Крупные конденсаторы, используемые в приводах, блоках питания и другом оборудовании, могут сохранять опасный заряд длительное время после отключения устройства.

Перед работой с такими компонентами необходимо обязательно проверить напряжение на их выводах с помощью мультиметра.

При необходимости заряд следует безопасно разрядить через резистор большого номинала.

Рисунок 4. Чтобы убедиться, что старый конденсатор безопасен, обязательно измерьте напряжение. При наличии заряда выполните безопасную разрядку через резистор.

Вывод

Чтобы добиться успеха в электронике, не нужно знать абсолютно все об электричестве. Намного важнее постоянно учиться, анализировать собственный опыт и понимать фундаментальные принципы работы электрических цепей.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик мультиметров в Украину:
купить мультиметр в Украине