بررسی آزمایش آشنایی با مولتی متر عقربه ای
آزمایش شماره (1) :
آشنایی به وسایل اندازه گیری
هدف : آشنایی با مولتی متر عقربه ای ( آنالوگ ) و طریقه اندازه گیری چند کمیت با آن , همچنین آشنایی با گالوانومتر و چگونگی کاربرد آن .
زمینه نظری : دستگاه اندازه گیری عقربه ای یا آنالوگ از یک قاب متحرک تشکیل شده که در داخل یک میدان مغناطیسی دائمی قرار گرفته و میزان چرخش آن را عقربه نشان می دهد . وقتی جریان معینی از قاب متحرک حرکت می کند, قاب و عقربه متصل به آن منحرف شده و عقریه مقدار جریان را نشان می دهد . برای اندازه گیری پارامترهای مختلف مانند شدت جریان , ولتاژ , مقاومت و ... روی صفحه را طوری درجه بندی می کنند که میزان انحراف عقربه متناسب با جریان عبور کرده از قاب متحرک و در نتیجه متناسب با پرامتر مورد اندازه گیری باشد . و بتوان مقدار پارامتر مورد اندازه گیزی را مستقیما روی صفحه خواند .
مولتی متر عقربه ای ( آنالوگ ) Sanwa مدل yx360 TRE :
مولتی متر ( Multi meter ) یا آوومتر دستگاهی است که به وسیله آن می توان چند کمیت مختلف را اندازه گیری کرد . و نام آن از حروف اول کلمات Amper , Volt , Ohm گرفته شده است . تمام مولتی مترها با جزیی اختلاف مانند یکدیگر هستند . در اینجا جهت آشنایی با طرز کار و نحوه قرار دادن آن در مدارهای الکتریکی , به شرح یکی از مدل های مولتی متر می پردازیم . در روی مولتی متر قسمت های زیر قابل مشاهده است :
1- صفحه نمایش شامل عقربه و قوس های مدرج
2- کلید انتخاب یا سلکتور ( دکمه انتخاب )
3- دکمه تنظیم کننده مکان عقربه
4- پیچ تنظیم عقربه
5- فیش های مثبت و منفی به رنگ های قرمز و سیاه
در مولتی متر مورد نظر در صفحه , برای کمیت های مختلف 9 ردیف قوس های مدرج دیده می شود که هر ردیف به درجات مختلف تقسیم شده است .
روی صفحه و در کنار سلکتور علائم V برای اختلاف پتانسیل , A برای شدت جریان , W برای مقاومت , Ac برای جریان متناوب و Dc برای جریان مستقیم به کار رفته است . بر روی صفحه منحنی شماره ( 1 ) برای اندازه گیری مقاومت به کار می رود . منحنی دوم در زیر آینه برای اندازه گیری ( با سه سری ( 2 ) , ( 3 ) و ( 4 ) ) ولتاژ و شدت جریان مستقیم به کار می رود . منحنی شماره ( 5 ) برای اندازه گیری ولتاژ متناوب تا حداکثر 10v به کار می رود . منحنی شماره ( 6 ) برای اندازه گیری ظرفیت خازن به کار می رود .
منحنی پنج با شماره گدذاری های ( 7 ) و ( 8 ) نیز برای اندازه گیری ولتاژ مستقیم به ترتیب تا حداکثر+25v ,+5v به کار می رود . با این تفاوت مه چون صفر منحنی در وسط قرار دارد , نحوه اتصال دستگاه در مدار یعنی فیش مثبت دستگاه به قطب مثبت منبع یا قطب منفی منبع تغذیه متصل شود می توان اندازه گیری را انجام داد . البته برای تغییرات ولتاژ از مثبت به منفی و بالعکس نیز قابل استفاده است .
منحنی های نشان داده شده با شماره های ( 9 ) و ( 10 ) , (11 ) و (12) برای اندازه گیری های پارامترهای ** و ترانفریستور به کار می رود که از ذکر آن صرف نظر می کنیم.
معمولا درجه بندی مربوط به مقاومت الکتریکی از راست به چپ و بقیه درجه بندی ها از چپ به راست می باشد .
سلکتور ( دکمه انتخاب ) کلیدی است که می تواند روی صفحه دایره شکل حول خود حرکت کند . در محیط دایره درجاتی است که حوزه کار دستگاه را نشان می دهد . اعدادی که کلیه سلکتور مقابل آن قرارداده می شود ممکن است کوچکتر یا بزرگتر از درجات قوس های مدرج باشند . حاصل تقسم را که ضزیب قرائت نامیده می شود در عدد متقابل به عقربه ضرب می نماییم , به این ترتیب مقدار کمیت به دست می آید . هنگام کار با دستگاه توجه به نکات زیر ضروری است .
1- برای اندازه گیری شدت جریان دستگاه را به طور سری و هنگام اندازه گیری اختلاف پتانسیل باید دستگاه را به طور موازی در مدار قرار داد .
2- هنگام اندازه گیری مقاومت لازم است جریام برق را قطع کنید در غیر این صورت به دستگاه آسیب می رسد .
3- همیشه هنگام اندازه گیری کمیت ها کلید سلکتور را روی بیشترین درجه قرار دهید و در صورت لزوم به تدریج آن را کاهش دهید تا به دستگاه لطمه ای وارد نشود .
4- اگر کلید سلکتور مقابل بیشترین درجه قرار داده شود و عقربه بیش از حد مجاز منحرف گردد , باید بلافاصله مدار را قطع کنید . زیرا دستگاه برای اندازه گیری آن مقدار از کمیت مناسب نیست و باید دستگاه دیگری با ظرفیت بیشتر استفاده کنیم .
5-اگر چرخش عقربه در جهت معکوس باشد یا باید جای فیش های ورودی را جابجا کرده , با اینکه عمل تعویض دو قطب را در منبع تغذیه انجام داد .
تشخیص مقدار ظرفیت خازن از روی رمز عددی :
در بعضی موارد (مانند خازن های الکترولیتی) مقدار عدد ظرفیت و واحد آن عینا بر روی بدنه خازن قید می شود که در این صورت ابهامی برای خواندن مقدار ظرفیت وجود ندارد . در اغلب موارد مقدار واحد ظرفیت بر روی بدنه خازن قید نمی شود . در این صورت چنانچه عدد مزبور از یک کوچکتر باشد , ظرفیت بر حسب میکروفاراد و چنانچه عدد بزرگتر از یک باشد ظرفیت بر حسب پیکوفاراد است .
در حالتی که عدد ظرفیت بزرگتر از واحد است به خوص در مورد خازن های سرامیکی عدسی 100 پیکوفاراد به بالا معمولا عدد ظرفیت به صورت یک عدد سه رقمی مشخص می شود . که دو رقم اول عدد به صورت یک عدد سه رقمی مشخص می شود . که دو رقم اول عدد و رقم سوم ضریب (تعداد صفر) را مشخص می کند .
مقدار تلرانس خازن با استفاده از یک حرف بر روی آن مشخص می شود که مفهوم آن به شکل زیر است .
گاهی ولتاژ مجاز خازن یا حداکثر ولتاژی که می تواند خازن تحمل کرده بدون اینکه تغییر در ساختار آن ایجاد شود . نیز بر روی آن نوشته می شود .
البته گاه مشخصات دیگری نیز به صورت علائم بر روی خازن نوشته می شود و یا مشخصات خازن به طور کلی با استفاده از رمزهای رنگی بر روی خازن ثبت می گردد که از ذکر موارد فوق صرف نظر می کنیم .
وسایل آزمایش : مولتی متری که بتوان با آن ظرفیت خازن را اندازه گیری کرد - صفحه مدار - سیم رابط - خازن اندازه گیری ظرفیت خازن با استفاده از مولتی متر :
سلکتور (دکمه اتنخاب) را روی وضعیت (mf) c قرار دهید . دو سر فیش های مولتی متر را به هم متصل نموده و با دکمه تنظیم عقربه , موقعیت عقربه را روبه روی صفر اهم (W0) تنظیم کنید . دو پایه خازن را اتصال کوتاه کنید تا مطمئن شوید که خازن شارژ شده , دو سر فیش های مولتی متر را به پایه های خازن متصل کنید . مشاهده خواهید کرد که که عقربه درجه بندی (mf) c را به سرعت طی کرده به نقطه معینی می رسد و خازن به وسیله باطری مولتی متر شارژ می شود پس از آن عقربه از نقطه مذکور شروع به بازگشت خواهد کرد . نشینه انحراف عقربه که بر روی منحنی (mf)c نشان داده می شود مقدار ظرفیت خازن است .
توجه : برای هر بار اندازه گیری ظرفیت خازن باید حتما خازن مورد آزمایش را دشارژ کنید .
توجه : در مورد خازن های الکترولیتی به قطبیت خازن توجه کرده و قطب مثبت خازن را به قطب منفی مولتی متر متصل کنید و بالعکس .
روش آزمایش :
ابتدا مقدار اسمی ظرفیت خازن را مشخص کنید سپس خازن را یر روی صفحه مدار متصل کرده و ابتدا پایه های آن را با استفاده از سیم رابط برای چند لحظه اتصال کوتاه نید تا از دشارژ بودن آن مطمئن شوید . مقدار ظرفیت خازن را با استفاده از مولتی متر اندازه گیری کرده و با مقدار اسمی آن مقایسه کنید . اندازه گیری را برای چند بار تکرار کنید (و توجه کنید که هر بار خازن را دشارژ کرده و سپس اندازه گیری را انجام دهید ) و مقدار متوسط به دست آمده را یادداشت کنید .
آزمایش را برای چند خازن انجام دهید .
پرسش :
1- در هتگام اتصال دو سر یک خازن باردار به خازن بی بار حرکت بارهای الکتریکی تا چه زمانی ادامه می یابد ؟
2- چرا در مدار جریان مستقیم که شامل خازن است شدت جریان در لحظه اتصال ماکزیمم است و بعد صفر می شود ؟
هدف اتصال خازن ها بطور موازی و سری و محاسبه ظرفیت معادل در هر یک از حالات.
زمینه نظری :
1- به هم بستن خازن ها به طور سری یا متوالی :
به طوری که در شکل مشاهده می شود , دو خازن با ظرفیت های 1c و 2c به طور سزی به یکدیگر بسته شده اند و دو سر آنها به اختلاف پتانسیل v مربوط است . مقدار بار هر خازن (q) با هم مساوی است . (چرا؟) .
و ولتاژ بین صفحات هر یک از خازن ها را از روابط زیر می توان به دست آورد .
ولتاژ کل مساوی مجموع ولتاژ هر یک از خازن های متصل به هم می باشد (چرا؟)
با توجه به اینکه ولتاژ خازن معادل از رابطه به دست می آید , پس :
در نتیجه :
ملاحظه می شود که ظرفیت معادل چند خازن که به طور سری از کوچکترین ظرفیت های موجود کمتر می باشد .
2- به بستن خازن ها به طور موازی :
اگر دو خازن مطابق شکل به طور موازی به هم بسته شوند و دو سر آنها به اختلاف پتانسیل v متصل گردد . اختلاف پتانسیل بین دو صفحه هر خازن برابر v خواهد بود (چرا)؟
بنابراین در مورد هر خازن می توان نوشت :
مقدار کل بار الکتریکی این سیستم برابر است با :
(چرا؟)
اگر ظرفیت خازن معادل را با c نشان دهیم نتیجه می شود :
بنابراین :
یعنی ظرفیت معادل در اتصال موازی خازن ها برابر است با مجموع ظرفیت هر یک از خازن ها .
وسایل آزمایش : مولتی متری که بتوان با آن ظرفیت خازن را اندازه گیری کرد .- صفحه مدار - سیم رابط - خازن
روش آزمایش :
الف ) اتصال سری یا متوالی : ابتدا ظرفیت اسمی خازن های 1c و 2c را از روی رمز عددی حک شده بر روی خازن مشخص کرده یادداشت کنید (C1 ,C2) . مقدار ظرفیت را برای هر خازن به طور مستقیم نیز اندازه گیری کرده و یادداشت نمایید (1c و 2c ) . دو خازن را به طور سری روی صفحه مدار متصل نموده و ظرفیت معادل را اندازه گیری کنید (c) مقدار اندازه گیری شده ظرفیت معادل (c) رابا مقدار محاسبه شده از طریق رابطه زیر مقایسه کنید .