2025年4月9日 星期三

電壓測量的假設與實驗2

做完整個實驗之後,我們再回來看原本的問題
ac端和ad端的電壓會一樣嗎?為甚麼?
原本影片中老師的解釋是「...沒有電流流過去,因此(第三支電阻)就沒有電壓降」




我們實驗後發現這個結果(電壓不變)是有前提的
必須是測量的電阻不大的情況下才會成立
至於要多大?和你用的電錶也有絕對的關係
再畫圖來看看


感覺上量測ad端的時候R3好像沒有電流通過(?)
但如果我們將圖形轉成下圖就很明確了


基本上伏特計就是一個大電阻的電器並聯在待測電路上
若量測ad點時,就是將R3的電阻串聯在伏特計上
因此伏特計其實是量到這個串聯電路中自己的分壓
若串聯的R3不大的情況下,R3的分壓小
當然大部分的電壓就是給伏特計消耗掉了
但如果R3的電阻大到一定的程度,結果就會像之前的實驗一樣

因此我們反過來就可以利用這個分壓來計算出這台三用電錶電壓檔的阻抗大小
以指針錶為例
當R3為100K歐時(實測大小為100.2K),電錶分壓為4V
電流相同的情況下,分壓和電阻成正比
如此就可以算出三用電表此時電壓檔的阻抗


在x10的檔位,計算出來的電阻為200.4K
直接用電錶量測指針錶的電阻為202.6K

果然差距是不大的(誤差的來源之一是指針的刻度無法精準讀取)

同樣的,當R3為1M時(實測電阻大小為0.998M)

我們也用相同的方法計算數位錶2的電壓檔阻值為0.991M
測量值為0.998M


當R3為10M時(實測電阻大小為10.75M)

數位錶1的阻抗計算值為11.03M
測量值卻是20.01M


這可能是因為數位錶1是自動檔位的緣故
開始測量時會自動用最大阻抗檔位

因此這個結論應該很明確了
R3是有電流通過的
會有如影片結果的原因是因為他的fluke太讚了(阻抗很大)
加上實驗的阻值只有100歐所造成的誤解啦~~

2025年4月7日 星期一

電壓測量的假設與實驗1

這是一個看起來很簡單的問題
如圖的電路


R都是相同的電阻
若我們用三用電表量測ac端和ad端的電壓
你認為會是多少?
以下是在YT某個實驗影片的說明
先聲明,我不是要踢館,這位老師的影片9成以上都很棒
我甚至很多知識都是跟他學習的
只是剛好看到了某些我的疑惑







很多問題從理論的觀點和實際測量結果往往有很大的不同
以下是實測的數據
我們找了五種不同的阻值來做實驗
100、1K、100K、1M、10M
另外還有三台不同的三用電表
表筆都用相同的,避免其他干擾
實驗結果整理如下表(數字錶最後一位是估計值,excel的 ".0" 會自動刪除)


































先單就數據來分析
三個電表量出來的開路電壓(OCV)都差不多,就都以6V當作標準來看
當電阻為100歐時,ac端和ad端電壓和OCV比較起來有明顯的壓降
這部份的原因可以參考這兩篇,就不再贅述
但電阻升到1K以上時,ac端的壓降就不明顯了
在電阻1K以下時,ac端和ad端的電壓原則上是相同的(和多數人的預測一樣)
但當電阻升到100K時,除了1號數位錶還稍微撐著(5.955V)
2號數位錶和指針錶的ad電壓都明顯比ac還要小
當電阻1M時,1號數位錶也棄守了
2號數位錶ad端的電壓剛好只剩ac端的一半
當電阻10M時,1號數位錶的ad端也只剩3V
指針錶幾乎不動
這樣的結果有合乎你的預期嗎?