Voltmetr je elektronický přístroj používaný k měření rozdílu potenciálu nebo napětí mezi dvěma body v elektrickém nebo elektronickým obvodem. Jednotka rozdílu potenciálu se měří ve voltech (V).
Základní analogový voltmetr se skládá z citlivého galvanometru (měřiče proudu) v sérii s vysokým odporem.
Vnitřní odpor voltmetru by měl být vysoký; jinak odebírá významný proud a při testování přerušuje činnost obvodu.
Analogové voltmetry zobrazují své hodnoty analogicky (jehla, která označuje zlomek napětí v obvodu) a digitální voltmetry zobrazují své hodnoty napětí přímo v číselné podobě.
Praktické laboratorní voltmetry mají maximální rozsahy 1 000 až 3 000 V. Ve většině komerčních voltmetrů mají různé stupnice, které se zvyšují o mocniny 10; například: 0-1 V, 0-10 V, 0-100 V a 0-1000 V.
Voltmetry, které měří velké potenciální rozdíly, vyžadují hodně vodičů a izolátorů.
V oblasti výpočetní techniky jsou vhodné standardní laboratorní voltmetry, protože zjištěná napětí jsou střední, obvykle mezi 1 V a 15 V.
Analogové voltmetry se obecně používají k měření napětí od zlomku voltu do několika tisíc voltů.
Naproti tomu digitální voltmetry mají vyšší přesnost a používají se pro velmi malá měření napětí v laboratořích a elektronických zařízeních.
Dějiny
Základní principy voltmetrů stanovil dánský fyzik Hans Christian Oersted v roce 1820, když zjistil, že elektrický proud v drátu kolem něj vytváří magnetické pole.
První ampérmetr, který je citlivý a neodolný voltmetr, byl v roce 1820 fyzikem André Ampèrem použit k měření proudu.
Téměř všechny typy voltmetrů jsou však založeny na modelech, ve kterých jsou indikátory zabudovány do pohyblivých cívek.
To bylo vyvinuto francouzským fyzikem Jacquesem-Arsene d'Arsonvalem v roce 1882. Od té doby se jeho pohybová kapacita zvýšila a některé moderní modely mohou měřit až 20 000 voltů.
Funguje
Voltmetr je galvanometr, který byl upraven tak, aby měřil rozdíl potenciálů mezi dvěma body v obvodu nebo řadě.
Galvanometr je nástroj vytvořený Jacquesem-Arsene d'Arsonvalem, který spočívá v umísťování svinutých drátů do permanentního magnetického pole, které je pak připojeno k pružině a kalibrovanému číselníku.
Galvanometr
Galvanometr lze také upravit tak, aby se stal ampérmetrem, který se používá k měření větších proudů.
Když se však tento přístroj používá k měření napětí, galvanometr přeměněný na voltmetr se připojí paralelně s oblastí, kterou měří.
Protože voltmetr musí být připojen k paralelnímu obvodu, musí být konstruován takovým způsobem, který má vysoký odpor.
V obvodu bude proud vždy sledovat cestu nejmenšího odporu. Při měření rozdílu potenciálu v kterékoli části obvodu je důležité při provádění měření tuto část co nejméně změnit.
Princip voltmetru
Obecným principem voltmetru je, že musí být zapojen paralelně s předmětem, na kterém má být měřeno napětí.
Paralelní připojení se používá, protože voltmetr je konstruován tak, aby měl vysokou hodnotu odporu.
Tímto způsobem, pokud je tento vysoký odpor zapojen v sérii, bude proudový tok téměř nulový; to znamená, že obvod byl otevřen.
Také v paralelním obvodu je známo, že napětí je stejné, takže napětí mezi voltmetrem a zátěží je téměř stejné.
Teoreticky by pro ideální voltmetr měl být odpor na nekonečnu, takže odebíraný proud je nulový; tímto způsobem nedochází ke ztrátě energie v nástroji.
To je však prakticky nemožné, protože nemůžete mít materiál s nekonečným odporem.
Praktická použití
Voltmetry vám umožňují bezpečně měřit napětí nebo rozdíl v elektrickém potenciálu mezi dvěma body v obvodu a zároveň nemění napětí tohoto obvodu.
Schopnost měřit napětí je kritická při navrhování a manipulaci s pokročilou technologií, ale má i jiné aplikace.
Například chcete zapnout ventilátor, ale když se připojíte a zapnete, nic se nestane. Přestože může dojít k poškození ventilátoru, nemusí být síťová zásuvka napájena.
Voltmetr by mohl být použit k měření napájecího napětí; Pokud není kolem 120 V, pak může být zástrčka špatná.
Dalším použitím je zjistit, zda je baterie nabitá nebo vybitá. Když auto nenastartuje, můžete změřit napětí baterie pomocí voltmetru, abyste zjistili, zda je problém.
Napětí se používá v mnoha aplikacích v každodenním životě. Vedení pro přenos energie přenášejí energii na různých úrovních vysokého napětí, od stovek do tisíc voltů, které jsou vyšší než 120 V běžných nástěnných zásuvek.
Elektronická zařízení (například počítače) vyžadují přesnou regulaci napětí, ale pracují jen s několika volty a mohou být citlivé i na malé změny napětí.
Pro tyto různé aplikace existují různé typy voltmetrů.
Typy
Podle konstrukčního principu existují různé typy voltmetrů. Mohou být klasifikovány zejména do:
- Železný voltmetr (MI).
- Voltmetr na bázi dynamometru.
- Indukční voltmetr.
- Elektrostatický voltmetr.
- Digitální voltmetr (DVM).
- Permanentní magnetický voltmetr (PMMC).
- Usměrňovací voltmetr.
Voltmetry, které jsou určeny k měření vysokého a nebezpečného napětí (jako jsou přenosová vedení), mají zvláštní izolaci mezi testovacími body a uživatelem, aby se zabránilo úrazu elektrickým proudem uživatele.
Jiné voltmetry jsou vyráběny pro měření nízkého napětí na malých objektech, jako jsou počítačové čipy, s nesmírnou přesností.
Voltmetry používané v těchto případech mohou být velmi malé a jsou navrženy tak, aby eliminovaly nebo minimalizovaly šum z potenciálních rozdílů, které přirozeně existují v prostředí nebo pocházejí z elektronických zařízení v okolí.
Nejběžnějším voltmetrem je ruční zařízení s displejem a dvěma elektronickými přívody. Tyto vodiče jsou připojeny ke dvěma bodům v obvodu a úroveň napětí je zobrazena na obrazovce.
Reference
- Co je voltmetr? Obnoveno z Study.com
- Definice: voltmetr. Obnoveno z whatis.techtarget.com
- Pracovní princip voltmetru a typy voltmetrů. Obnoveno z electric4u.com
- Voltmetr. Obnoveno ze stránek Schools.wikia.com
- Voltmetr. Obnoveno z webu stroppedia.com