Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт

Методика проведения

Смочите язык слюной и коснитесь его кончиком металлических клемм 9-вольтовой батареи, как показано на рис. 1.16. Вы ощущаете пощипывание? Теперь отложите батарею, высуньте язык и тщательно высушите его кончик тканью. Снова прикоснитесь кончиком языка к батарее, вы должны почувствовать меньшее пощипывание.

Рис. 1.16. Бесстрашный умелец проверяет щелочную батарею

Замечание

Возможно, у вас не такой большой язык, как на рисунке. Мой определенно меньше. Но этот эксперимент удастся, независимо от того, большой у вас язык или маленький.

Что же происходит в данном случае? Мультиметр поможет выяснить это.

Подготовка мультиметра

Прежде всего проверьте, установлена ли в мультиметре батарея питания. Выберите любую функцию на шкале и подождите, пока дисплей не покажет цифры. Если на индикаторе ничего не видно, возможно, вам придется открыть мультиметр и вставить батарею, прежде чем вы сможете им пользоваться. Чтобы узнать, как это сделать, посмотрите инструкцию, которая прилагается к мультиметру.

Мультиметры укомплектованы красным и черным проводами. К одному концу провода присоединен штекер, к другому – металлический щуп. Вы вставляете штекеры в мультиметр, затем касаетесь щупами того участка цепи, на котором проводите измерение (рис. 1.17). Щупы служат лишь для контроля электрических цепей. Когда вы имеете дело с малыми токами и напряжением в экспериментах из этой книги, щупы не причинят вам вреда (если вы только не уколетесь об их острые концы).

Рис. 1.17. Провода мультиметра, заканчивающиеся металлическими щупами

В большинстве мультиметров есть три гнезда, в некоторых – четыре. Примеры смотрите на рис. 1.18–1.20.

Рис. 1.18. Обратите внимание на маркировку гнезд этого мультиметра

Рис. 1.19. На этом мультиметре функции гнезд разделены

Рис. 1.20. Гнезда на еще одном мультиметре

Вот основные правила:

• Одно гнездо должно быть обозначено символом СОМ. Оно является общим для всех измерений. Вставьте в это гнездо черный провод.

• Другое гнездо должно быть обозначено символом Ω (омега) и буквой V (вольты). Оно служит для измерения либо сопротивления, либо напряжения. Вставьте в это гнездо красный провод.

• Гнездо V/Ω обычно служит также для измерения малых токов (в миллиамперах). Иногда для этого предусмотрено отдельное гнездо, и тогда вам придется переключать красный провод. Мы вернемся к этому позже.

• Еще одно гнездо может быть помечено символами 2А, 5А, 10А, 20А или подобными, обозначающими максимальную силу тока в амперах. Оно предназначено для измерения больших токов. Для экспериментов из этой книги оно не понадобится.

Единицы измерения сопротивления

Предположим, вы собираетесь измерить сопротивление вашего языка в омах. Но что такое «ом»?

Мы измеряем расстояние в милях или километрах, массу в фунтах или килограммах, температуру по шкале Фаренгейта или в градусах Цельсия. А электрическое сопротивление мы измеряем в омах – это международная единица, названная в честь Георга Симона Ома, первопроходца в изучении электричества.

Греческая буква Ω обозначает омы, но для сопротивлений выше 999 Ом используется приставка «к», означающая килоом, который равен тысяче ом. Например, сопротивление в 1500 Ом будет записываться как 1,5 кОм.

Для величин выше 999 999 Ом используется прописная буква «М», означающая мегаом миллион ом. В обиходе мегаом часто называется «мег.» Если кто-то использует резистор «два-точка-два мег», то это номинал в 2,2 МОм.

Пересчет единиц сопротивления приведен в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Замечание

В Европе для уменьшения вероятности ошибок вместо десятичного разделителя используют буквы R, К или М. Таким образом, 5K6 на европейских электрических схемах означает 5,6 кОм, 6М8 означает 6,8 МОм, a 6R8 означает 6,8 Ом. Я не использую здесь европейский вариант, но вы можете встретить его на некоторых электрических схемах.

Материал, который имеет очень высокое сопротивление к электрическому току, называется изолятором. Большинство пластиков, включая цветную оболочку проводов, являются изолирующими материалами.

Материал с очень низким сопротивлением это проводник. Такие металлы, как медь, алюминий, серебро и золото, являются превосходными проводниками.

Измерение сопротивления языка

Внимательно рассмотрите диск на передней части мультиметра. Вы увидите как минимум одно положение, обозначенное символом Ω. На мультиметрах с автоматическим выбором диапазона поверните диск так, чтобы он указывал на этот символ, как показано на рис. 1.21, аккуратно коснитесь щупами языка и подождите, пока мультиметр автоматически выберет диапазон. Ожидайте появления буквы К на цифровом дисплее. Не вонзайте щупы в язык!

Рис. 1.21. На мультиметре с автоматическим выбором диапазона просто установите указатель на символ Ω (омега)

На ручном мультиметре вы самостоятельно должны выбрать диапазон значений. Для измерения сопротивления языка недалеко от истины окажется величина 200 кОм (200 000 Ом). Заметьте, что числа рядом с диском – это максимальные значения, и поэтому 200 кОм означает «не более 200 000 Ом», а 20 кОм – «не более 20 000 Ом». Посмотрите на фотографии переключателей мультиметра с ручным выбором диапазона, показанные крупным планом на рис. 1.22 и 1.23.

Рис. 1.22. Ручной мультиметр подразумевает, что вы самостоятельно выбираете диапазон

Рис. 1.23. Другой циферблат мультиметра с ручным выбором режима, но принцип тот же

Коснитесь щупами вашего языка на расстоянии около 2,5 см друг от друга. Обратите внимание на показание мультиметра, которое должно быть около 50 кОм. Отложите щупы в сторону, высуньте язык, с помощью ткани тщательно высушите его, как вы это делали ранее. Не допуская, чтобы язык снова стал влажным, повторите измерение. На этот раз показания должны быть выше. При использовании мультиметра с ручной установкой режима измерения вам, возможно, придется выбрать более высокий диапазон, чтобы увидеть значение сопротивления.

Замечание

Когда кожа влажная (например, при потении), ее электрическое сопротивление уменьшается. Этот принцип используется в детекторах лжи, поскольку тот, кто сознательно лжет, в условиях стресса обычно потеет.

Ваше исследование приводит к следующему выводу: меньшее сопротивление позволяет проводить больший ток, и поэтому в первом эксперименте больший ток создает большее пощипывание.

Как устроена батарея

Когда вы в первом эксперименте исследовали батарею с помощью языка, я не стал рассказывать, как она работает. Теперь самое время исправить это упущение.

Батарея на 9 В содержит химические вещества,