Elektrické napětí

     Elektrické napětí se značí U a jednotkou je 1V ( volt ). V katalogových listech výrobců polovodičových součástek se vyskytuje pro napětí také značka V. Zřejmě odvozená od výrazu „voltage“. Pro vyšší hodnoty napětí se ke značce jednotky přidává předpona k – kilo – 103, popřípadě M – mega – 106 , pro menší hodnoty m – mili – 10-3, µ – mikro – 10-6. Pak vyjadřujeme napětí např. v mV, µV, kV, atd.

   Elektrické napětí se udává ve více hodnotách. Např. stejnosměrné hodnoty, střídavé hodnoty. Dále rozlišujeme hodnoty např. efektivní, maximální, mezivrcholové, střední atd. Tyto různé úrovně se rozlišují tak, že ke značce napětí přidáme příslušný index. Příklad: efektivní hodnota – UEF. 

    Elektrické napětí můžeme chápat jako rozdíl potenciálů mezi dvěma uzly elektrického obvodu, většinou mezi měřícím bodem a zemí. Měřicí přístroj se nazývá voltmetr a přikládá se k měřícím bodům paralelně. Přístroj se vyznačuje velkým vnitřním odporem, musí mít velmi malou vlastní spotřebu a je žádoucí, aby měřený obvod zatěžoval co nejméně. Dnešní multimetry mají na rozsazích pro měření napětí většinou udávanou vstupní – vnitřní – impedanci 10 MΩ. Díky této velké hodnotě je vlastní spotřeba přístroje prakticky zanedbatelná. Za voltmetr můžeme považovat i osciloskop. Vstupní impedance těchto přístrojů bývá nižší – většinou 1 MΩ.

     Voltmetry se na trhu vyskytují v analogovém i digitálním provedení. Je ale pravda, že analogové přístroje jsou na „ústupu“. Jejich výroba je pracná a drahá. V současné době je k dostání velký sortiment digitálních multimetrů, které měří stejnosměrné i střídavé napětí v dostatečném počtu rozsahů. Přístroje pro náročnější uživatele jsou navíc vybavené doplňkovými funkcemi, které zvyšují komfort měření. Je to jen otázka ceny.

      Pro měření elektrického napětí používáme v naprosté většině případů přímou metodu měření, tzn. přímý odečet hodnoty napětí ze stupnice nebo displeje měřícího přístroje. Postup měření je stejný pro napětí stejnosměrné i střídavé.

Příklady měření napětí v obvodech.

 
     Měřicí přístroj – voltmetr – je vždy paralelně připojený k měřicím bodům. Přítomnost napětí se ve schématech označuje šipkou. Musí směřovat od vyššího potenciálu k nižšímu a musí být jasné, ke kterému místu v obvodu nebo součástce patří. V praxi se většinou do schémat symbol voltmetru nekreslí. Většinou se používá samotná šipka, označená příslušným indexem, podle měřeného místa, součástky.

Praktické příklady měření napětí
1.Cíl měření: Smyslem této úlohy je seznámit se způsobem zapojení voltmetrů do obvodu a se způsobem odečtu analogového přístroje. Seznámit se s konstantou měřicího rozsahu a výpočtem výsledného napětí. Kontrolní měření je prováděné digitálním multimetrem. Hodnoty jsou přehledně zaznamenány v tabulce.

Schéma zapojení:
Regulace měřicího napětí je prováděna napájecím zdrojem

Regulace napětí je „zjemněná“ potenciometrem

Měřicí prostředky ( například ): Přístroj MP1 – analogový multimetr PU 500 ( Metra Blansko ), přístroj MP2 – digitální multimetr M890G, stabilizovaný zdroj, potenciometr 2200 Ω / 2 W, spojovací měřicí kablíky.

Postup měření ( např. ):
1. Nastavte oba multimetry pro měření stejnosměrného napětí a zkontrolujte stav baterií.
2. Nastavte mechanickou a elektrickou „0“ přístroje MP1.
3. U MP1 pro rozsahy 100V, 30V, 10V, 3V a 1V vypočítejte měřicí konstanty.
4. Podle tabulky proveďte měření přístrojem MP1 a zaznamenávejte výchylku.
5. Z údajů vypočtěte všechna měřená napětí U1.
6. Současně provádějte měření napětí U2 multimetrem MP2 a zapisujte do tabulky.
7. Porovnejte obě hodnoty napětí z pohledu přesnosti obou přístrojů podle údajů výrobců.

Příklad tabulky:

č. měř.

rozsah [V]

konstanta

výchylka

U1 [V]

U2 [V]
1
 100



2
 100



3
 100



4
 30



5
 30



6
 30



7
 10



8
 10



9
 10



10
 3



11
 3



12
 3



13
 1



14
 1



15
 1



     
    Vzorce, výpočty:
                                      rozsah přístroje
měřicí konstanta = ————————————
                               počet dílků zvolené stupnice

Hodnota napětí – U = konstanta rozsahu . počet dílků výchylky

     Zásady bezpečného měření: Doplnit hodnoty bezpečného napětí, o pravidlech pracovního ustrojení. Dodržet zásady práce pod dozorem. Zmínit se zásadách pořádku na pracovním stole, zápis hodnot.

     Závěr: Provést stručné zhodnocení výsledků měření vzhledem k zadání. Zjistit údaje o přesnosti analogového přístroje a porovnat odchylky naměřených hodnot.

 
zpět