Skip to main content
Global

10.5: Vyombo vya Kupima Umeme

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175643

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hiyo, utaweza:

    • Eleza jinsi ya kuunganisha voltmeter katika mzunguko ili kupima voltage
    • Eleza jinsi ya kuunganisha ammeter katika mzunguko ili kupima sasa
    • Eleza matumizi ya ohmmeter

    Sheria ya Ohm na njia ya Kirchhoff ni muhimu kuchambua na kubuni nyaya za umeme, kukupa voltages kote, sasa kupitia, na upinzani wa vipengele vinavyotunga mzunguko. Kupima vigezo hivi vinahitaji vyombo, na vyombo hivi vinaelezwa katika sehemu hii.

    DC Voltmeters na Ammeters

    Wakati voltmeter s kipimo voltage, ammeter s kipimo sasa. Baadhi ya mita katika dashibodi za magari, kamera za digital, simu za mkononi, na amplifiers ya tuner ni kweli voltmeters au ammeters (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Ujenzi wa ndani wa mita rahisi zaidi na jinsi wanavyounganishwa na mfumo wanaofuatilia hutoa ufahamu zaidi katika matumizi ya uhusiano wa mfululizo na sambamba.

    Takwimu inaonyesha picha ya viwango vya mafuta na joto.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Viwango vya mafuta na joto (mbali kulia na kushoto mbali, kwa mtiririko huo) katika Volkswagen hii ya 1996 ni voltmeters ambazo zinasajili pato la voltage la vitengo vya “mtumaji”. Vitengo hivi ni sawia na kiasi cha petroli katika tangi na joto la inji. (mikopo: Christian Giersing)

    Kupima Sasa na Ammeter

    Ili kupima sasa kupitia kifaa au sehemu, ammeter imewekwa katika mfululizo na kifaa au sehemu. Uunganisho wa mfululizo hutumiwa kwa sababu vitu katika mfululizo vina sasa sawa vinavyopitia. (Angalia Mchoro\(\PageIndex{2}\), ambapo ammeter inawakilishwa na ishara A.)

    Sehemu a inaonyesha chanya terminal ya betri na EMF ε na ndani ya upinzani r kushikamana na ammeter ambayo ni kushikamana katika mfululizo wa resistors mbili, R subscript 1 na R subscript 2. Sehemu ya b inaonyesha terminal chanya ya betri na EMF ε na ndani ya upinzani r kushikamana na ammeter ambayo ni kushikamana na resistors mbili sambamba, R subscript 1 na ammeter na R subscript 2 na ammeter.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): (a) Wakati ammeter inatumiwa kupima sasa kwa njia ya resistors mbili zilizounganishwa katika mfululizo kwa betri, ammeter moja imewekwa katika mfululizo na resistors mbili kwa sababu sasa ni sawa kwa njia ya resistors mbili katika mfululizo. (b) Wakati resistors mbili zinaunganishwa sambamba na betri, mita tatu, au masomo matatu tofauti ya ammeter, ni muhimu kupima sasa kutoka betri na kupitia kila kupinga. Ammeter imeunganishwa katika mfululizo na sehemu iliyo katika swali.

    Ammeters wanahitaji kuwa na upinzani mdogo sana, sehemu ya milioni. Ikiwa upinzani sio duni, kuweka ammeter katika mzunguko ingebadilisha upinzani sawa wa mzunguko na kurekebisha sasa inayohesabiwa. Kwa kuwa sasa katika mzunguko husafiri kupitia mita, ammeters kawaida huwa na fuse kulinda mita kutokana na uharibifu kutoka kwa mikondo ambayo ni ya juu sana.

    Kupima Voltage na Voltmeter

    Voltmeter imeunganishwa kwa sambamba na kifaa chochote kinachopima. Uunganisho sambamba hutumiwa kwa sababu vitu vilivyo na uzoefu sawa tofauti. (Angalia Mchoro\(\PageIndex{3}\), ambapo voltmeter inawakilishwa na ishara V.)

    Sehemu a inaonyesha terminal chanya ya betri na EMF ε na ndani ya upinzani r kushikamana katika mfululizo wa resistors mbili, R Subscript 1 na R subscript 2. Betri na resistors mbili zina voltmeters zilizounganishwa nao kwa sambamba.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Ili kupima tofauti tofauti katika mzunguko huu wa mfululizo, voltmeter (V) imewekwa sambamba na chanzo cha voltage au mojawapo ya resistors. Kumbuka kuwa voltage ya terminal inapimwa kati ya terminal nzuri na terminal hasi ya chanzo cha betri au voltage. Haiwezekani kuunganisha voltmeter moja kwa moja kwenye emf bila ikiwa ni pamoja na upinzani wa ndani r wa betri.

    Kwa kuwa voltmeters zinaunganishwa kwa sambamba, voltmeter lazima iwe na upinzani mkubwa sana. Voltmeters ya Digital kubadilisha voltage ya analog katika thamani ya digital ili kuonyesha kwenye kusoma kwa digital (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Vipimo vya gharama nafuu vina kupinga kwa utaratibu wa\(R_M = 10 \, M\Omega\), wakati voltmeters ya juu ya usahihi ina kupinga kwa utaratibu wa\(R_M = 10 \, G\Omega\). Thamani ya upinzani inaweza kutofautiana, kulingana na kiwango gani kinachotumiwa kwenye mita.

    Sehemu ya a inaonyesha picha ya voltmeter ya analog na sehemu b inaonyesha picha ya mita ya digital.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): (a) Voltmeter ya analog hutumia galvanometer kupima voltage. (b) Mita za digital hutumia kubadilisha fedha za analog-kwa-digital kupima voltage. (mikopo na mikopo b: Joseph J. Trout)

    Mita za Analog na Digital

    Unaweza kukutana na aina mbili za mita katika maabara ya fizikia: Analog na digital. Neno 'Analog' linamaanisha ishara au taarifa inayowakilishwa na wingi wa kimwili unaoendelea kutofautiana, kama vile voltage au sasa. Mita ya analog inatumia galvanometer, ambayo kimsingi ni coil ya waya yenye upinzani mdogo, katika uwanja wa magnetic, na pointer iliyounganishwa ambayo inaonyesha kiwango. Sasa inapita kupitia coil, na kusababisha coil kugeuka. Kutumia galvanometer kama ammeter, upinzani mdogo huwekwa sawa na coil. Kwa voltmeter, upinzani mkubwa huwekwa katika mfululizo na coil. Mita ya digital hutumia sehemu inayoitwa kubadilisha fedha ya analog-to-digital (A hadi D) na inaonyesha sasa au voltage kama mfululizo wa tarakimu 0 na 1, ambazo hutumiwa kuendesha maonyesho ya digital. Mita nyingi za analog zimebadilishwa na mita za digital.

    Angalia Uelewa Wako

    Mita za digital zinaweza kuchunguza mikondo ndogo kuliko mita za analog zinazoajiri galvanometers. Hii inaelezeaje uwezo wao wa kupima voltage na sasa kwa usahihi zaidi kuliko mita za analog?

    Takwimu inaonyesha terminal chanya ya betri na emf ε na upinzani wa ndani r kushikamana na ammeter.

    [Ficha ufumbuzi]

    Kwa kuwa mita za digital zinahitaji chini ya sasa kuliko mita za analog, zinabadilisha mzunguko chini ya mita za analog. Upinzani wao kama voltmeter inaweza kuwa kubwa zaidi kuliko mita ya analog, na upinzani wao kama ammeter inaweza kuwa mbali chini ya mita ya analog. Shauriana Kielelezo

    Template:ContribOpenStaxUni