Měření proudu
Jakým přístrojem měříme elektrický proud a jak ho zapojujeme do obvodu?
Ampérmetrem. Zapojujeme ho do obvodu sériově.
Jakým přístrojem měříme elektrické napětí a jak ho zapojujeme?
Zapojujeme ho paralelně mezi dva body, kde chceme měřit napětí.
Vyjmenuj alespoň tři metody měření elektrického odporu.
Ohmova metoda (V-A), čtyřbodová metoda, Wheatstonův můstek, ohmmetrem, porovnávací metoda, substituční metoda, měření voltmetrem.
Co je vlastní indukčnost cívky a v jakých jednotkách se měří?
Vlastní indukčnost cívky (označovaná jako L) je fyzikální veličina, která vyjadřuje schopnost cívky indukovat napětí v důsledku časové změny elektrického proudu, který cívkou prochází.
Co je kapacita kondenzátoru a v jakých jednotkách se měří?
Kapacita C vyjadřuje schopnost kondenzátoru uchovávat elektrický náboj. Měří se ve Faradech (F), v praxi µF, nF, pF.
Proč musí mít ampérmetr co nejmenší vnitřní odpor?
Aby co nejméně ovlivňoval měřený obvod a nevytvářel velký úbytek napětí
Proč by měl mít voltmetr co největší vnitřní odpor?
Aby co nejméně zatěžoval měřený obvod — protékal jím co nejmenší proud a minimálně ovlivňoval naměřenou hodnotu
Proč se pro měření velmi malých odporů (pod 1 Ω) používá čtyřbodová metoda?
Protože při malých odporech chybu způsobují přechodové odpory spojů a odpor přívodních vodičů. Čtyřbodové zapojení odděluje proudové a napěťové svorky — úbytek na přívodech se neměří.
Proč musíme při měření odporu vzduchové cívky používat stejnosměrné napájení?
Při DC se neprojeví indukčnost (XL = ω·L = 0 pro ω=0). Naměříme jen čistě činný odpor vodiče bez vlivu reaktance.
Jak změříme kapacitu kondenzátoru pomocí voltmetru, ampérmetru a Hertzmetru? + Napiš vzorec
Kondenzátor zapojíme na AC zdroj, změříme U, I a f. Kapacita: Cx = I / (2·π·f·U). Nepoužívat pro elektrolytické kondenzátory.
Jaký princip využívá klešťový ampérmetr pro měření DC proudu?
Hallův jev
Proč nastavujeme před měřením napětí nejvyšší rozsah voltmetru?
Kvůli ochraně přístroje před přetížením
Popiš zapojení Wheatstonova můstku a napiš podmínku rovnováhy.
Čtyři odpory v mostkovém zapojení, mezi středními body je nulový indikátor a zdroj. Podmínka rovnováhy: Rx · R4 = R2 · R3, tedy Rx = (R2 · R3) / R4.
Jak vypočítáme indukčnost vzduchové cívky z měření R a Z + postup
1) Změříme R ohmmetrem (DC).
2) Změříme celkovou impedanci Z = U/I (AC).
3) Reaktance XL = √(Z² − R²).
4) Indukčnost L = XL / (2πf).
Který můstek se používá pro přesné laboratorní měření kapacity?
Scheringův můstek
Vysvětli funkci bočníku u ampérmetru.
Bočník je nízkoohmový rezistor paralelně k ampérmetru, odvádí proud přesahující rozsah.
Jak zvýším rozsah voltmetru
Pomocí předřadného odporu
Vysvětli rozdíl mezi zapojením Ohmovy metody pro malé a velké odpory.
Pro malé odpory: voltmetr měří napětí přímo na R, ampérmetr měří i proud voltmetrem → chyba. Pro velké odpory: ampérmetr je v sérii s R, voltmetr měří i úbytek na A → jiná chyba. Volíme zapojení, kde chyba je zanedbatelná vzhledem k měřenému R.
Proč nelze u cívky se železným jádrem určit odpor pouze ohmmetrem?
Protože je nutné zahrnout i ztráty v železe, které se určují z výkonu pomocí wattmetru
Na jakém principu pracuje metoda měření kapacity přes náboj?
Po nabití se náboj rozdělí mezi známou a neznámou kapacitu, ze změny napětí se vypočítá neznámá kapacita
Co znamená označení True RMS u měřicích přístrojů?
Přístroj správně měří efektivní hodnotu i nesinusových průběhů
Jaký je typický vstupní odpor digitálního voltmetru?
Přibližně 10 MΩ
Co je to tenzometr, na jakém principu funguje a jak ho zapojujeme do můstku?
Tenzometr je senzor deformace. Při deformaci se změní délka a průřez odporového drátu → změní se odpor R = ρ·l/A. Zapojujeme do Wheatstonova (nevyváženého) můstku. Výstupní napětí je úměrné deformaci ε: ΔR/R0 = k·ε.
Popiš metodu sériového a anti-sériového zapojení pro měření vzájemné indukčnosti M.
Cívky spojíme souhlasně (LA = L1 + L2 + 2M) a pak protisměrně (LB = L1 + L2 − 2M).
Z rozdílu: LA − LB = 4M → M = (LA − LB) / 4.
Popiš princip měření kapacity přes časovou konstantu τ.
Kondenzátor se nabije a nechá vybít přes odpor voltmetru RV. Časová konstanta τ je čas, kdy napětí klesne na 0,368 · Um.
Z naměřeného τ vypočítáme C = τ / RV.
Na jakém principu pracuje Rogowského cívka a pro jaký proud se používá?
AC proud, princip indukce v okolí vodiče do vzduchové cívky
Proč měří magnetoelektrický voltmetr s usměrňovačem správně pouze sinusový průběh?
Měří střední hodnotu usměrněného průběhu a na efektivní hodnotu je kalibrován pouze pro sinusovku
Popiš porovnávací metodu měření odporu pro malé odpory
Odpověď: Zapojení: voltmetr V přepíná mezi RX a RN (zapojeny sériově), obvodem protéká konstantní proud I ze zdroje.
Princip: při konstantním proudu platí I = UX/RX = UN/RN, tedy RX = RN · (UX / UN) — neznámý odpor vypočítáme z poměru naměřených napětí a hodnoty normálového odporu RN.
Měření M pomocí transformační metody princip + vzorec
Zapojení:
Primární cívka L1 je připojena na AC zdroj U s ampérmetrem A (měří proud I10).
Sekundární cívka L2 je připojena pouze na voltmetr V2 — proud sekundárem je prakticky nulový (I2 ≈ 0), protože voltmetr má velmi vysoký odpor.
U20 = ω · M · I10
Co je ztrátový činitel tg δ kondenzátoru a co nám říká?
Ztrátový činitel charakterizuje ztráty energie v kondenzátoru (v dielektriku a kontaktech).
Menší tg δ = kvalitnější kondenzátor.