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

оси потенциометра, при котором она полностью повернута против часовой стрелки (если смотреть сверху), в противном случае вы сожжете светодиод, даже не приступив к эксперименту. Теперь очень медленно поворачивайте ось по часовой стрелке в направлении, показанном стрелкой. Вы заметите, что светодиод светит все ярче, ярче и ярче, пока… полностью не погаснет! Видите, как легко сломать современный электронный компонент? Посмотрев на заголовок «Уменьшение яркости светодиода», вы наверное не предполагали, что светодиод погаснет навсегда. Выбросьте этот испорченный светодиод. К сожалению, он больше никогда не будет светить.

Возьмите новый светодиод, только на этот раз мы защитим его. Добавьте в схему резистор с номиналом 470 Ом, как показано на рис. 1.49. Электрический ток теперь проходит через 470-омный резистор, а также через потенциометр, и поэтому светодиод будет защищен, даже если сопротивление потенциометра уменьшится до нуля. Вы можете спокойно перемещать движок потенциометра, не опасаясь что-либо испортить.

Рис. 1.49. Теперь светодиод в безопасности

Урок, который, я надеюсь, вы усвоили, состоит в том, что светодиод очень чувствителен и его нельзя подключать напрямую к 9-вольтовой батарее. Его всегда необходимо защищать каким-либо дополнительным резистором в цепи.

Не желаете ли подключить светодиод напрямую к 1,5-вольтовой батарейке? Попробуйте. Вы можете добиться тусклого свечения, но 1,5 вольта – ниже порогового напряжения для светодиода. Давайте выясним, какое напряжение необходимо светодиоду для нормальной работы.

Измерение разности потенциалов

Пока к цепи подключена батарея, установите поворотный переключатель вашего мультиметра на измерение постоянного напряжения в вольтах. Вы можете оставить красный щуп в том же гнезде, потому что гнездо для измерения напряжения и сопротивления одно и то же.

Если у вас мультиметр с ручным выбором диапазона, установите напряжение выше 9 В. Помните, число на шкале поворотного переключателя мультиметра – это максимальное значение для каждого диапазона.

Теперь прикоснитесь щупами к контактам потенциометра, как показано на рис. 1.50. Придерживая щупы, немного поверните вал потенциометра сначала в одну, а затем в другую сторону. Вы увидите соответствующее изменение напряжения. Мы называем это разностью потенциалов между двумя щупами.

Замечание

Термин «разность потенциалов» означает то же, что и напряжение между двумя точками.

Если измерить потенциал на самом светодиоде, он будет также меняться, когда вы регулируете потенциометр, хотя и не настолько, как можно было бы ожидать. В некоторой степени светодиод подстраивается сам, меняя свое сопротивление в зависимости от колебаний напряжения и силы тока.

Что произойдет, если вы поменяете местами красный и черный щупы? На дисплее мультиметра должен появиться знак минус. Вы не сломаете мультиметр таким способом, но будет правильнее, если всегда измерять положительное напряжение красным щупом, а не черным.

И наконец, прикоснитесь щупами к выводам постоянного резистора, разность потенциалов снова изменится при регулировании потенциометра. Как видим, напряжение от батареи распределяется между всеми компонентами этой простой схемы. Когда падение напряжения на потенциометре уменьшается, на долю постоянного резистора и светодиода приходится более высокая разность потенциалов. Кроме того, когда сопротивление потенциометра падает, общее сопротивление в цепи также уменьшается, что увеличивает силу тока.

Рис. 1.50. Измерение разности потенциалов в схеме со светодиодом

Запомните следующие моменты:

• Сумма падений напряжения на всех компонентах последовательной цепи равна напряжению питающей батареи.

• Вы измеряете относительное напряжение между двумя точками цепи. Именно эта величина и называется разностью потенциалов.

• При измерении напряжения подносите ваш мультиметр как стетоскоп, не нарушая соединений и не разрывая цепь.

Измерение силы тока

Теперь мне хотелось бы, чтобы вы провели другой эксперимент. Узнайте силу тока в цепи с помощью мультиметра, настроенного на мА (миллиамперы). При измерении силы тока вы должны соблюдать следующие правила:

• Измерять силу тока можно только тогда, когда он проходит через мультиметр.

• Мультиметр включается в разрыв цепи последовательно.

• Слишком сильный ток может сжечь плавкий предохранитель внутри мультиметра.

• Щуп следует вставить в гнездо мультиметра, обозначенное как «мА». Это может быть то же гнездо, которое вы использовали до сих пор, или другое.

Прежде чем начать опыт, убедитесь, что установили поворотный переключатель в положение для измерения силы тока, а не напряжения.

Перегрузка мультиметра

Соблюдайте осторожность при измерении силы тока. Например, если вы присоединили щупы мультиметра непосредственно к клеммам батареи, а мультиметр настроен на измерение тока в миллиамперах, то вы создадите моментальную перегрузку, и в мультиметре перегорит плавкий предохранитель. Дешевые устройства не имеют каких-либо запасных предохранителей, поэтому вам придется вскрыть корпус, выяснить номинал предохранителя и найти где-либо точно такой же на замену. Это порядком раздражает (я сам проходил через это, и не раз). У очень дешевых мультиметров может оказаться предохранитель, который заменить не так легко.

Рис. 1.51. Ток проходит через мультиметр и далее по цепи

Совет

Всегда измеряйте силу тока, когда в цепи есть компоненты, которые ограничивают ток. В качестве меры предосторожности, если ваш мультиметр имеет отдельное гнездо для измерения силы тока, вставляйте в него красный провод только на время измерения. Затем верните красный провод обратно в гнездо для измерения напряжения/сопротивления.

Регулировка силы тока

Включите мультиметр последовательно в цепь между светодиодом и потенциометром, как показано на рис. 1.51. Регулируя потенциометр в обе стороны, вы обнаружите, что переменное сопротивление в цепи изменяет поток электричества – силу тока. В предыдущем эксперименте светодиод сгорел, потому что слишком сильный ток нагрел его и расплавил изнутри, совсем как предохранитель. Более высокое сопротивление ограничивает силу тока.

Рис. 1.52. Сила тока, проходящего по простой цепи, всегда постоянна на всем ее протяжении, независимо от того, в каком месте вы ее измеряете

А теперь интересное исследование. Поверните движок потенциометра против часовой стрелки до упора. Запишите силу тока, которую показывает мультиметр.

Не меняя настройки потенциометра, поместите мультиметр в цепь между батареей и светодиодом, как показано на рис. 1.52. Какая сила тока теперь? Она должна быть такой же или почти такой же, как раньше, допустимы незначительные расхождения в сопротивлении в результате перемещения зажимов «крокодил».

Замечание

Сила тока постоянна во всех точках простой последовательной цепи. Так и должно быть, потому что потоку электронов больше некуда деться.

Проведение измерений

Пришло время подкрепить эксперименты некоторыми цифрами. Это позволит вам установить самое главное правило для всей электроники.

Удалите светодиод из схемы, включите мультиметр между батареей и