Transcript OscilloscopeElectrometer101B

電學基本儀器及元件
三用電表與示波器
三用電表DIY
問題與討論
三用電表
• 數位式電表
• 指針式電表
使用時有哪些注意事項？
三用電表
1. 如何用三用電表檢查燈泡、保險絲是否燒壞了？
2. 三用電表不使用時，要關掉電源(off)，若無電源開關，
則將檔位轉到ACV的最大檔位，不要轉在電阻檔，為什
麼要這樣？
3. 歐姆檔的面板刻度為什麼是不均勻的（非線性）？而且
零歐姆是在右邊（和電壓電流檔的零是不同邊）？
4. 量乾電池有沒有電，是量它的電壓、電流還是電阻？為
什麼？
5. 何謂『短路』？
6. 在歐姆檔OΩ調整鈕歸零時，若無法歸零怎麼辦？
7. 如果電表的指針都不動，要怎麼修理？
8. 測試線路上之電阻元件時，為什麼線路上不能有電流？
9. 在量交流電時，指針為什麼不會正正負負的變來變去？
電路元件及電路板
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電阻怎麼讀？
電容怎麼讀？
麵包板，串聯併聯電阻
可變電阻
示波器
示波器
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如何校正？
波不見了，去哪裡找？
波會跑(traveling wave)怎麼辦？
看李賽圖形時，要調哪三個鈕？
紅黑黑紅
函數產生器
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BNC接哪？
怎麼改變頻率？
怎麼改變振幅？
波歪掉了，怎麼辦？
接地的問題（二隻腳插頭 or 三隻腳插頭）
Vmax和Vrms
• 三用電表量到的交流電壓和示波器看到的不一樣。
• 三用電表怎麼讓讀到的電壓是Vrms？
– 整流
– 證明
1
Vrms 
Vmax
2
Vrms 
1
T
T

0
(Vmax sin t ) 2 dt
1  2 sin 2   cos 2
sin 2  2 sin  cos 
cos 2  cos2   sin 2 
李賽圖形
 2 cos2   1
• 頻率1:2 相位差90 。數學推導
• Excel
x :  y  1 : 2,  
1.5
1
0
-0.5
0.5
-0.5
2
y  cos 2t
1.5
-1
 x和 y 的關係式
-1.5
1.5
x  sin t
1
0.5
y  cos 2t  1  2 sin 2 t
0
-0.5 0

x  sin t
0.5
-1.5
 1  2 sin 2 
90
180
270
-1
-1.5
X
Y
360

y  1  2 x2
sin 2  2 sin  cos 
李賽圖形
cos 2  cos2   sin 2 
• 數學推導 頻率1:2 相位差0
• Excel
x :  y  1 : 2,   0
1
y  sin 2t
0.5
0
-0.5
0.5
-0.5
1.5
-1
 x 和 y 的關係式
x  sin t
-1.5
y  sin 2t  2 sin t cos t
1.5
1
 y 2  4 sin 2 t cos2 t  4 x 2 (1  x 2 )
0.5
0
-0.5 0
 1  2 sin 2 
x  sin t
1.5
-1.5
 2 cos2   1
90
180
270
-1
-1.5
X
Y
360
 y 2  4 x 2 (1  x 2 )
若振幅不同呢？
李賽圖形程式4/30前交
三用電表DIY
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•
檢流計（內阻Rg、最大電流Ig）
安培計
伏特計
歐姆計
Rs
Ig  Ix
Rs  R g
V x  I ( R g  Rm )
(內阻如何測？)
Rx 
Rs
I g Rg
 Rm
三用電表DIY(安培計，並聯一個低電阻)
V
V
Ix  Ig  Is 

R g Rs
V  I g Rg
Rs
Ig  Ix
Rs  R g
例題：
假設檢流計的內阻為1200Ω，
可通過最大電流（滿刻度）為50μA，
若要改裝為測量範圍5mA的安培計，
經計算需要並聯一個12 Ω的低電阻(Rs)。
問題：
• 欲改裝成一個範圍 1mA的安培計，需要 Rs =?
• 如果找不到剛好的電阻，怎麼辦呢？
• 如何製造一個『待測電流』(Ix)？
三用電表DIY(伏特計，串聯一個高電阻)
假設檢流計的內阻為1200Ω，
可通過最大電流（滿刻度）為50μA，
V x  I ( R g  Rm )
問題：
• 欲改裝成一個範圍 1V 的伏特計，需要 Rm =?
• 欲改裝成一個範圍 5V 的伏特計，需要 Rm =?
• 如何製造一個『待測電壓』？
三用電表DIY(歐姆計)
  I ( R x  Rm 
1
1
1

R g Rs
)
（為了計算簡單，這個
式子做了很多近似）
Rx 
Rs
I g Rg
 Rm
問題：
• 為什麼歐姆計的零歐姆在右邊，而不是和電壓電流一樣在左邊？
• 請以(3)式來說明歐姆計使用前為什麼要先將零電阻調整鈕調整轉到零？
• 歐姆計的刻度為什麼不是規則的？
• 若 ε = 5 V，則 Rm 要等於多少才能使歐姆計歸零？
• 為什麼 Rm 要設計為可變的？
• 不能在通有電流的電路上測量電阻，你知道為什麼嗎？
歐姆計
• 若檢流計最大範圍(Ig)是100μA，內阻(Rg)是1000Ω，電池 ε=5
Volt，問
• 由(3)式，Rm 和 Rs 的比值為多少時，可以將歐姆計歸零？
Rx 
Rs
I g Rg
 Rm
𝑅𝑥 =0Ω,
0=
5×𝑅𝑠
-𝑅𝑚
−6
100×10 ×1000
𝑅𝑚
=50
𝑅𝑠
• 若選 Rs = 10 Ω，則 Rm =?
• 若選 Rs = 100 Ω，則 Rm =?
0Ω(100μA)
請在面板上畫出 0Ω,10Ω,50Ω,…… 的位置
歐姆計
•
•
•
•
若檢流計最大範圍(Ig)是100μA，內阻(Rg)是1000Ω，電池 ε=5 Volt，問
由(3)式，Rm 和 Rs 的比值為多少時，可以將歐姆計歸零？ 50
若選 Rs = 10 Ω，則 Rm =?
500Ω
請在下面的面板上畫出 0Ω,10Ω,50Ω,100Ω,500Ω,1kΩ,2kΩ,3kΩ 的位置
Rx 
Rs
I g Rg
 Rm
5×10
-500
𝑔 ×1000
5×10
-500
𝐼𝑔 ×1000
𝑅𝑥 =10Ω
10 = 𝐼
Ig=98.04 μA
𝑅𝑥 =50Ω
50 =
Ig= ?? μA
𝑅𝑥 =100Ω
100 = 𝐼
𝑅𝑥 =500Ω
5×10
-500
𝑔 ×1000
Ig=83.33 μA
Ig=?? μA
5×10
-500
𝑔 ×1000
500 = 𝐼
500Ω(50μA)
100Ω(83.3μA)
10Ω(98μA)
畫在講義(數據檢查單)上
實際製作一個歐姆計
• 檢流計最大範圍(Ig)是100μA，
• 內阻(Rg) 是
Ω 電池 ε=
Volt，
• 計算及畫刻度
根據所選擇的電阻，數字計算，劃刻度
– 由(3)式，Rm 和Rs的比值為是
Ω 時，可以將歐姆計歸零。
– 選擇 Rs =
Ω，再選 Rm =
Ω
• 請在下面的面板上畫出0Ω,10Ω,50Ω,100Ω,500Ω,1kΩ,2kΩ,3kΩ等位置
(以箭頭標示在外圈)
• 選擇 3 個電阻實際測試所畫的刻度準不準(以箭頭標示在內圈)
• 找出測量檢流計內阻的方法
實測1000Ω(31μA) 實測390Ω(56μA)