Как измерять Напряжение

Измерение напряжения – важнейший процесс при работе с электрическими цепями. Независимо от того, работаете ли вы с бытовой техникой, автомобильной электроникой, промышленными системами или радиотехникой, правильное измерение напряжения помогает:

• Определить работоспособность источников питания.
• Проверить напряжение на компонентах схемы.
• Оценить уровень заряда аккумуляторов.
• Обнаружить неисправности в электрических цепях.

Для специалиста это самоочевидное дело, но у начинающих радиолюбителей возникают некоторые вопросы, на которые редакция сайта Радиосхемы и постарается ответить максимально подробно. Давайте рассмотрим, какими приборами можно измерять напряжение, как правильно выполнять измерения в разных условиях, какие ошибки при этом бывают и как их избежать.

Основные понятия

Перед тем как приступить к практическим измерениям, разберёмся с теорией — ключевыми терминами.

Что такое напряжение

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Обозначается буквой U и измеряется в вольтах (В).

Существует два типа напряжения:

• Постоянное (DC, Direct Current) – величина остается неизменной или меняется незначительно (например, батарейки, аккумуляторы, стабилизированные блоки питания). На сленге называется «постоянка».
• Переменное (AC, Alternating Current) – напряжение изменяется во времени, периодически меняя направление (например, бытовая сеть 220 В). На сленге называется «переменка».

Приборы для измерения напряжения

Для измерения напряжения используются:

1. Вольтметр – прибор, предназначенный исключительно для измерения напряжения.
2. Мультиметр – универсальный прибор, способный измерять напряжение, ток, сопротивление и другие параметры.
3. Осциллограф – сложный прибор, позволяющий наблюдать форму сигнала и измерять мгновенные значения напряжения.

Как подключается прибор к схеме

При измерении напряжения прибор подключается параллельно к элементу цепи, поскольку напряжение – это разность потенциалов между двумя точками. Но даже если вы по ошибке подключили его последовательно, ничего страшного не произойдёт. За счёт высокого внутреннего сопротивления вольтметра, он практически не пропускает через себя ток, а значит ничего не замкнет и не повредит в схеме.

Измерение напряжения мультиметром

Мультиметр на сегодня самый распространённый прибор для измерений электрических величин. Рассмотрим пошагово процесс измерения напряжения с его помощью.

Что если измерить вольты в режиме амперметра

Ни в коем случае не пытайтесь так сделать! При установке режима тока (Амперы), мультиметр превращается, фактически, в кусок провода, который сразу замкнет питание в схеме и наделает беды. Особенно если щуп переставлен в гнездо 10 А. А вот если на вольтах измерить амперы — ничего не случится. Он просто покажет неправильное значение. О взаимосвязи вольт и ампер читайте тут.

Что если измерить переменное напряжение на постоянке

Скорее всего прибор покажет нули, так как переменное напряжение заходит в мультиметр через конденсатор, не пропускающий постоянку.

Что если измерить постоянное напряжение на переменке

Тут будут или нули, или какое-то завышенное значение. Внимательно следите за установкой режима измерения, чтоб не ошибиться в определении реального вольтажа!

На фото видно, что пытаясь измерить напряжение аккумулятора 12V в режиме AC, вольтметр показывает в одной полярности ноль, а при смене полярности — в 2 раза завышенное от реального значение.

Что если перепутать полярность при замерах

Все современные цифровые мультиметры спокойно реагируют на переполюсовку, просто высветив знак «-» возле цифр, что говорит о смене входного потенциала на отрицательный. Так что не бойтесь перепутать местами щупы полярности. Ну а переменное напряжение вообще полярности не имеет. Итого — про полярность можно не думать (если конечно это не старый стрелочный вольтметр, стрелка которого пойдёт не в том направлении и погнется).

Подготовка мультиметра

1. Включите мультиметр.
2. Установите переключатель в режим измерения напряжения:
   • DCV (постоянное напряжение) – если измеряется аккумулятор, батарейка, блок питания.
   • ACV (переменное напряжение) – если измеряется напряжение в розетке, трансформаторе, генераторе.
3. Выберите правильный диапазон:
   • Если не знаете ожидаемое напряжение, установите максимальный предел (600 В).
   • Если измеряется небольшое напряжение (менее 20 В), лучше выбрать низкий диапазон (20 В или 2 В).
4. Подключите щупы:
   • Чёрный – в разъём COM.
   • Красный – в разъём с обозначением V (вольтметр).

Не бойтесь ткнуть щупом не в то место схемы, что планируется — если напряжение не превышает установленный на мультиметре предел, то сжечь его нереально.

Как измерить постоянное напряжение

1. Переключите мультиметр в режим DCV.
2. Выберите диапазон 20 В, если измеряется напряжение аккумулятора на 12 В, например.
3. Подключите щупы к полюсам источника:
   • Красный – к плюсу батареи.
   • Чёрный – к минусу батареи.
4. Считайте показания на экране.

Из-за плохого контакта между щупом и клеммой АКБ или в переключателе диапазона вольтажа, значение может быть неточным. Поэтому надо с усилием поводить щупом по металлу аккумулятора, чтоб счистить окислы.

Пример: Новый аккумулятор 12 В: мультиметр должен показать 12.6 В. Разряженный аккумулятор: менее 11.8 В.

Как измерить переменное напряжение сети

1. Переключите мультиметр в режим ACV.
2. Выберите диапазон 500 В или 200 В.
3. Вставьте щупы в розетку (не имеет значения, какой куда).
4. Считайте показания.

Пример: В бытовой сети напряжение должно быть ≈220 В. Если мультиметр показывает 180 В или 250 В, возможны проблемы с электросетью.

Если вы поставите напряжение на приборе 200V и всунете щупы в розетку, то на экране просто высветится единица, мультиметр небольшое превышение на входе выдержит. Но если переключить на гораздо более низкий диапазон — он сгорит. Также если часто и быстро касаться сетевого переменного напряжения — можно испортить входные цепи короткими импульсами.

И ни в коем случае не касайтесь второго щупа, когда первый сунут в розетку 220V. Если вы заземлены — через вольтметр и вас потечет небольшой, но очень неприятный ток.

Измерение переменного напряжения высокой частоты

Мультиметры, как правило, работают с частотами до 20 кГц, и если попытаться измерить более высокочастотное напряжение, например в инверторе на 300 кГц, то можно повредить прибор или получить совершенно неправильные показания. Учитывайте всегда этот момент и при необходимости контроля выпрямляйте такое напряжение, измеряя уже постоянку.

Как измерить напряжение генератора

1. Измерьте напряжение на аккумуляторе при заглушенном двигателе (12.6 В).
2. Запустите двигатель и измерьте напряжение.
3. Исправный генератор должен выдавать 13.8–14.5 В.

Цифры эти ориентировочные, в зависимости от типа и состояния АКБ могут отличаться на 1-2 В.

Как измерить напряжение батарейки

1. Если батарейка на 4 вольта — ставьте ближайший высокий предел на приборе (20 В).
2. Прикоснитесь щупами к выводам батареи и измерьте напряжение.
3. Литиевый аккумулятор должен выдавать 3.5–4.2 В.

Цифры эти ориентировочные, в зависимости от типа и состояния батарейки могут отличаться.

Как измерить напряжение осциллографом

Осциллограф используется для измерения переменного напряжения и анализа формы сигнала.

1. Подключите зонд к измеряемой точке.
2. Установите диапазон (например, 5 В/деление).
3. Наблюдайте за осциллограммой.

Пример: В розетке должен быть синусоидальный сигнал с амплитудой 310 В, эффективное значение 220 В.

Частые ошибки при измерении напряжения

1. Неправильный выбор режима (например, DC вместо AC).
2. Подключение мультиметра как амперметра – может вызвать короткое замыкание.
3. Обратное подключение щупов – при измерении DC мультиметр покажет отрицательное значение.
4. Выбор слишком низкого предела измерений – приведёт к ошибке отображения.
5. Использование повреждённых щупов – может привести к поражению током.

Итоги статьи

Измерение напряжения – это ключевой навык, который необходим для диагностики электрических схем. Основные правила:

• Выбирать правильный режим (DC или AC).
• Подключать прибор параллельно измеряемому участку.
• Следить за пределом измерений, чтоб не сжечь прибор.
• Соблюдать технику безопасности, особенно при работе с высоким напряжением.

Поздравляем, теперь у вас есть полное руководство и все нужные знания по измерению напряжения в различных ситуациях!