DC Bridge Circuits

Circuits Wheatstone Bridge Part 1 (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

DC Bridge Circuits

DC Litar Elektrik


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Berhati-hati mengukur dan merekod semua nilai komponen sebelum pembinaan litar.
  2. Lukis gambarajah skematik untuk litar untuk dianalisis.
  3. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  4. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  5. Matematik menganalisis litar, menyelesaikan semua nilai voltan, arus, dan sebagainya.
  6. Berhati-hati mengukur jumlah itu, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  7. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan besar (lebih daripada beberapa peratus), semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap gambarajah, kemudian berhati-hati mengira semula nilai-nilai dan mengukur semula.

Elakkan nilai resistor yang sangat tinggi dan sangat rendah, untuk mengelakkan kesilapan pengukuran yang disebabkan oleh "beban" meter. Saya cadangkan resistor antara 1 kΩ dan 100 kΩ, melainkan, tentu saja tujuan litar adalah untuk menggambarkan kesan beban muatan!

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" mereka sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramal secara matematik pelbagai nilai voltan dan semasa. Dengan cara ini, teori matematik "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan matematik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Hitung tegangan keluaran kedua-dua litar pembahagi voltan (V A dan V B ):

Sekarang, kirakan voltan di antara titik A (plumbum merah) dan B (plumbum hitam) (V AB ).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V A = + 65.28 V

V B = + 23.26 V

V AB = + 42.02 V (titik A adalah relatif positif kepada titik B )

Soalan cabaran: apa yang akan berubah jika wayar yang menghubungkan kedua-dua litar pembahagi voltan bersama telah dikeluarkan "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01725x02.png">

Nota:

Dalam soalan ini, saya ingin pelajar melihat bagaimana voltan antara terminal keluaran dua pembahagi adalah perbezaan antara voltan keluaran individu mereka. Saya juga mahu pelajar melihat notasi yang digunakan untuk menunjukkan tegasan (penggunaan subskrip, dengan titik rujukan rujukan tanah). Walaupun voltan sentiasa dan selama-lamanya kuantiti di antara dua titik, adalah wajar untuk membicarakan voltan sebagai "satu titik dalam litar jika terdapat titik rujukan tersirat (tanah).

Ia mungkin untuk menyelesaikan V AB tanpa secara formal menarik kepada Undang-undang Voltan Kirchhoff. Satu cara yang saya dapati membantu pelajar adalah untuk membayangkan kedua-dua tegasan (V A dan V B ) sebagai ketinggian objek, menanyakan persoalan "Berapa banyak perbezaan ketinggian antara kedua objek?"

Ketinggian setiap objek adalah sama dengan voltan yang jatuh di setiap penghalang yang lebih rendah dalam litar pembahagi voltan. Seperti voltan, ketinggian adalah kuantiti diukur antara dua titik (bahagian atas objek dan paras tanah). Juga seperti voltan V AB, perbezaan ketinggian antara kedua-dua objek adalah pengukuran yang diambil antara dua titik, dan juga ditemui dengan penolakan.

Soalan 3

Kirakan tegasan output dua litar pembahagi voltan (dari titik A ke tanah, dan dari titik B ke tanah:

Sekarang, kirakan voltan antara mata A (lead lead) dan B (lead black).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V A = + 65.28 V

V B = + 75.0 V

V AB = - 9.72 V

Nota:

Dalam soalan ini, saya ingin pelajar melihat bagaimana voltan antara terminal keluaran dua pembahagi adalah perbezaan antara voltan keluaran individu mereka. Saya juga mahu pelajar melihat notasi yang digunakan untuk menunjukkan tegasan (penggunaan subskrip, dengan titik rujukan rujukan tanah). Walaupun voltan sentiasa dan selama-lamanya kuantiti di antara dua titik, adalah wajar untuk membicarakan voltan sebagai "satu titik dalam litar jika terdapat titik rujukan tersirat (tanah).

Soalan 4

Berapakah jumlah voltan yang perlu dijatuhkan ke seluruh resistor R1 untuk membuat voltan V AB sama dengan sifar "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00543x01.png">

Berapa rintangan mesti R 1 mempunyai untuk menjatuhkan jumlah voltan?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V R1 = 9 V

R 1 = 20 kΩ

Soalan susulan: apa yang anda perhatikan mengenai nilai empat perintang dalam keadaan ini di mana V AB = 0? Sepasang empat perintang ini menjadi dua set dua pasang, dan hitung rasio pasangan tersebut. Apa yang anda perhatikan mengenai nisbah ini?

Nota:

Soalan susulan mengenai nisbah adalah pengenalan yang baik kepada prinsip asas litar jambatan yang seimbang. Mempunyai pelajar bekerja melalui perhitungan bersama adalah cara yang baik bagi mereka untuk melihat prinsip untuk diri mereka sendiri.

Ia juga penting untuk diperhatikan dalam litar ini yang mana rasio tidak sepadan dengan satu sama lain. Anda tidak boleh membahagikan empat perintang ini ke dalam satu set dua pasang dan mengharapkan rasio sama satu sama lain! Ia sangat penting bagi pelajar untuk melihat ini, juga.

Soalan 5

Theristor adalah perintang khas yang secara dramatik mengubah ketahanan dengan perubahan suhu. Pertimbangkan litar yang ditunjukkan di bawah, dengan dua termistor yang sama:

Label "+ t o " di setiap satu menunjukkan bahawa kedua-duanya mempunyai pekali α positif.

Berapakah voltan yang anda jangkakan apabila voltmeter didaftarkan apabila kedua-dua termistor berada pada suhu yang sama "# 5"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya kedua-dua termistor berada pada suhu yang sama, voltmeter hendaklah mendaftarkan 0 volt. Untuk mendapatkan voltmeter untuk mendaftar negatif, termistor sebelah kiri mesti lebih panas daripada termistor sebelah kanan.

Nota:

Litar ini boleh dilihat dari perspektif ia menjadi dua pembahagi voltan, atau dari perspektif pembahagi semasa. Sama ada cara, ia adalah latihan yang baik untuk anda dan pelajar anda untuk meneroka bagaimana ia berfungsi.

Soalan 6

Secara umum, huraikan apa yang perlu dilakukan untuk mengimbangi litar jambatan ini. Apa, sebenarnya, apakah istilah "keseimbangan" dalam konteks ini?

Juga, tulis persamaan yang mengandungi hanya empat nilai perintang (R1, R2, R3, dan R4) yang menunjukkan hubungan mereka dengan satu sama lain dalam keadaan yang seimbang.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Untuk litar jambatan untuk menjadi "seimbang" bermakna terdapat sifar voltan di antara dua sudut bertentangan litar (di mana bateri tidak ) bersambung. Mencapai keadaan "keseimbangan" dalam litar jambatan memerlukan nisbah rintangan empat "lengan" litar berkadaran:

R 1


R 3

= R 2


R 4

Persoalan susulan: persamaan imbangan jambatan yang ditunjukkan di atas mungkin juga ditulis dalam bentuk yang sedikit berbeza:

R 1


R 2

= R 3


R 4

Tunjukkan secara algebra bagaimana persamaan pertama dapat dimanipulasi untuk mengambil bentuk persamaan kedua, sehingga menunjukkan kedua persamaan 'persamaan.

Nota:

Cabar pelajar anda untuk menulis "persamaan seimbang" yang menerangkan bagaimana nisbah harus berkaitan satu sama lain untuk mencapai keseimbangan.

Soalan 7

Kenal pasti kelayakan yang paling penting untuk meter "null" yang digunakan untuk mengimbangi litar jambatan. Dalam erti kata lain, huraikan jenis meter yang akan kita cari jika kita memilih satu untuk digunakan sebagai meter "null". Terangkan mengapa kualiti ini penting.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Di atas semua, meter nol mesti sensitif .

Nota:

Bincangkan dengan pelajar anda definisi "kepekaan" berkenaan dengan pergerakan meter, dan kenapa meter nol perlu sensitif supaya litar jambatan dapat seimbang dengan tepat. Jika pelajar anda telah mempelajari reka bentuk pergerakan meter, anda mungkin ingin mencabar mereka dengan persoalan mengenai bagaimana pergerakan nir meter mungkin dibina (iaitu apa yang perlu dilakukan untuk memaksimumkan sensitiviti "panel kerja lalai panel lalai"

Soalan 8

Apakah yang akan terjadi kepada voltan antara titik A dan B jika voltan bekalan kuasa meningkat?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V AB akan tetap sama dengan peningkatan bekalan V.

Nota:

Persoalan ini menonjolkan satu lagi konsep litar jambatan yang penting, iaitu keseimbangan tanpa mengira voltan bekalan.

Soalan 9

Terangkan bagaimana litar jambatan ini mampu "seimbang" untuk sebarang nilai R1 dan R2:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Potentiometer bertindak sebagai pasangan pelengkap pelengkap: menggerakkan pengelap arah satu meningkatkan nilai satu sementara menurunkan nilai yang lain. Oleh itu, ia membentuk pembahagi voltan dengan nisbah bahagian laras yang boleh laras 0% hingga 100%, inklusif.

Nota:

Persoalan ini mempamerkan satu lagi penggunaan potensiometer: sebagai pembahagi voltan yang digunakan khusus untuk mengimbangi litar jambatan untuk sebarang nilai sewenang-wenangnya rintangan tetap. Sekiranya pelajar mengalami kesukaran untuk melihat bagaimana ini mungkin, anda mungkin ingin mencuba mewakili periuk sebagai sepasang resistor tetap (R 3 dan R 4 ), kedudukan penapis menentukan keseimbangan kedua-dua nilai rintangan (R pot = R 1 + R 2 ).

Soalan 10

Selesaikan sambungan wayar yang diperlukan untuk membuat litar jambatan ini, di mana ((R 1 ) / (R 2 )) = (R 3 ) / (R 4 )

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini, tentu saja, bukan satu-satunya cara untuk menyambungkan komponen untuk membuat litar jambatan!

Nota:

Cabar pelajar anda untuk menyambungkan perintang dengan cara yang berbeza dari rajah yang ditunjukkan dalam jawapan, untuk membuat litar jambatan. Cara yang baik untuk melakukan ini adalah untuk memproyeksikan imej komponen asal (tanpa sambungan yang dilukis) pada papan putih dengan projektor video, kemudian mempunyai pelajar menggunakan penanda memadam kering untuk menarik wayar yang menghubungkannya. Jika sebarang kesilapan dibuat, mereka boleh dengan mudah dihapuskan tanpa memadamkan sebarang komponen itu sendiri.

Soalan 11

Pada zaman awal metrologi elektrik, cara terbaik untuk mengukur nilai rintangan yang tidak diketahui adalah menggunakan litar jambatan . Terangkan bagaimana jambatan empat-perintang (jambatan "Wheatstone") boleh digunakan untuk mengukur rintangan yang tidak diketahui secara tepat. Komponen apa yang akan dibina litar jambatan ini daripada "# 11"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar jambatan sedemikian perlu dibina dengan tiga "standard" perintang, yang mempunyai rintangan yang tepat. Sekurang-kurangnya salah satu daripada resistor ini perlu disesuaikan, dengan skala ketepatan yang dilampirkan padanya untuk menunjukkan rintangannya pada mana-mana kedudukan yang diberikan. Voltan sumber ("pengujaan") tidak perlu tepat, dan meter nadi hanya perlu sensitif dan tepat pada kadar sifar.

Nota:

Pada masa lalu saya telah bercakap di Wheatstone jambatan hanya untuk mencari bilangan pelajar yang adil sepenuhnya salah faham konsep. Fakta bahawa jambatan litar jambatan apabila rintangan empat senjata adalah berkadaran adalah bahagian yang mudah. Apa yang tidak dipahami pelajar-pelajar ini adalah bagaimana jambatan seperti ini dapat digunakan untuk mengukur tahap rintangan yang tidak diketahui, atau mengapa mereka tidak dapat membina litar jambatan Wheatstone yang boleh digunakan oleh makmal yang boleh didapati di alat ganti mereka.

Sebagai contoh, apabila ditanya bagaimana litar jambatan seperti itu boleh digunakan, tidaklah biasa untuk mendengar pelajar menjawab bahawa mereka akan membuat salah satu senjata jambatan yang boleh laras, kemudian mengukur lengan jambatan itu dengan ohmmeter digital mereka setelah mencapai baki untuk mengira rintangan yang tidak diketahui oleh nisbah. Walaupun ia mungkin kelihatan lucu kepada seorang pengajar bahawa seseorang mungkin tidak menyedari kewujudan ohmmeter yang tepat akan menjadikan litar jambatan itu usang, namun ia menunjukkan kepada saya betapa asing konsep konsep jambatan Wheatstone sebagai litar pengukur rintangan adalah untuk pelajar yang bekerja dengan peralatan ujian moden. Jurang generasi teknologi seperti ini tidak boleh dipandang rendah!

Untuk membolehkan para pelajar memahami praktikal jambatan Wheatstone, mereka perlu sedar bahawa satu-satunya artifak penentukuran yang berpatutan pada masa itu adalah perintang standard dan sel standard (bateri merkuri).

Soalan 12

Tolok tegangan adalah peranti yang digunakan untuk mengukur ketegangan (mampatan atau pengembangan) objek padat dengan menghasilkan perubahan rintangan berkadaran dengan jumlah ketegangan. Apabila tolok tegang, rintangan elektriknya berubah sedikit disebabkan oleh perubahan dalam keratan rentas dan panjang dawai.

Tolok terikan berikut ditunjukkan bersambung dalam litar "quarter-bridge" (bermakna hanya satu perempat daripada jambatan yang secara aktif mengesan ketegangan, manakala tiga-perempat jambatan lain tetap dalam rintangan):

Jelaskan apa yang akan berlaku kepada voltan yang diukur di seluruh litar jambatan ini (V AB ) jika tolok tegangan perlu dimampatkan, dengan mengandaikan bahawa jambatan bermula dalam keadaan yang seimbang tanpa ketegangan pada tolok.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar jambatan akan menjadi lebih tidak seimbang, dengan ketegangan yang dialami oleh tolok terikan. Saya tidak akan memberitahu anda bagaimana polaritas voltmeter akan berlaku!

Nota:

Pastikan pelajar anda menerangkan bagaimana mereka tiba di jawapan mereka untuk polariti merentasi terminal voltmeter. Inilah bahagian yang paling penting dalam soalan ini!

Soalan 13

Tolok terikan adalah peranti yang digunakan untuk mengukur strain (mampatan atau pengembangan) objek padat dengan menghasilkan perubahan rintangan berkadaran dengan jumlah ketegangan:

Litar jambatan sepatutnya memberi tindak balas terhadap perubahan ketegangan spesimen, tetapi jelaskan apa yang akan berlaku kepada voltan yang diukur di seluruh litar jambatan ini (V AB ) jika suhu spesimen meningkat (tanpa tekanan yang dikenakan), dengan asumsi bahawa jambatan bermula dengan seimbang keadaan tanpa terikan pada tolok, pada suhu bilik. Anggapkan nilai α positif untuk konduktor tolok terikan.

Apakah ini menunjukkan keberkesanan peranti ini sebagai instrumen pengukur ketegangan "# 13"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya spesimen dipanaskan, voltan akan berkembang antara mata A dan B, dengan A positif dan B negatif.

Nota:

Pastikan pelajar anda menerangkan bagaimana mereka tiba di jawapan mereka untuk polariti merentasi terminal voltmeter.

Tanya pelajar anda sama ada atau tidak fakta kepekaan litar terhadap suhu membatalkan penggunaannya sebagai sistem pengukur terikan. Tidak mustahil untuk mendapatkan pengukuran terikan yang boleh dipercayai, jika kita tahu suhu juga mempengaruhi voltan keluaran litar? Bagaimanakah kita boleh memberi pampasan terhadap kesan suhu pada sistem?

Soalan 14

Ramalkan bagaimana operasi litar jambatan termistor ini akan terjejas akibat daripada kerosakan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Thermistor R 1 gagal membuka:
Thermistor R 3 gagal dibuka:
Jambatan pateri (pendek) merentas termistor R 3 :
Resistor R 2 gagal dibuka:
Resistor R 4 gagal dibuka:

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Thermistor R 1 gagal terbuka: Voltmeter "pasak" dalam arah negatif.
Thermistor R 3 gagal terbuka: Voltmeter "pasak" dalam arah positif.
Jambatan pateri (pendek) merentas termistor R 3 : Voltmeter "pasak" dalam arah negatif.
Resistor R 2 gagal dibuka: Voltmeter "pasak" dalam arah yang positif.
Resistor R 4 gagal terbuka: Voltmeter "pasak" dalam arah negatif.

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 15

Huraikan bagaimana polariti voltan di antara titik ujian A dan B akan terjejas akibat daripada kesalahan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Photoresistor R 4 gagal dibuka:
Photoresistor R 3 gagal dibuka:
Jambatan pateri (pendek) merentas photoresistor R 4 :
Resistor R 2 gagal dibuka:
Resistor R 1 gagal dibuka:

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Photoresistor R 4 gagal terbuka: Titik ujian B akan positif sehubungan dengan titik ujian A (negatif).
Photoresistor R 3 gagal terbuka: Ujian titik A akan positif sehubungan dengan titik ujian B (negatif).
Jambatan pateri (pendek) merentasi photoresistor R 4 : Titik ujian A akan positif berkenaan dengan titik ujian B (negatif).
Resistor R 2 gagal dibuka: Ujian titik A akan positif sehubungan dengan titik ujian B (negatif).
Resistor R 1 gagal dibuka: Titik ujian B akan positif sehubungan dengan titik ujian A (negatif).

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 16

Litar jambatan ini adalah untuk menghasilkan voltan keluaran yang berkadar dengan perbezaan antara pendedahan cahaya pada dua photocells:

Walau bagaimanapun, sesuatu telah gagal dalam litar ini, kerana voltmeter "dipatok" sepenuhnya negatif dan tidak akan berubah dengan pendedahan cahaya yang berlainan di kedua-dua sel. Kenal pasti sekurang-kurangnya dua kemungkinan kegagalan yang boleh menyebabkan voltmeter berlebihan dalam arah negatif.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Berikut adalah dua kegagalan, walaupun mereka bukan satu-satunya kemungkinan:

R 1 mungkin gagal dipendekkan.
Photocell R 3 mungkin gagal dibuka.

Nota:

Pastikan anda meminta pelajar anda untuk menerangkan kegagalan selain daripada dua yang disebut dalam jawapannya. Dan, untuk semua jawapan yang diberikan, pastikan anda bertanya kepada pelajar bagaimana mereka menentukan kesalahan tersebut akan menyebabkan "penekanan negatif" yang diperhatikan oleh voltmeter. Seperti biasa, kaedah penyelesaian adalah lebih penting daripada jawapan sebenar dalam soalan ini.

Soalan 17

Terangkan bagaimana litar tolok ketegangan ini mengeksploitasi satu jenis litar jambatan untuk menyediakan pampasan suhu automatik (supaya perubahan dalam suhu spesimen tidak menjejaskan ketepatan pengukuran terikan):

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

The "dummy" gauge dilampirkan pada spesimen sedemikian rupa sehingga ia tidak tertakluk kepada ketegangan seperti tolok "kerja" itu. Ia hanya terdedah kepada suhu spesimen yang sama. Tindakan litar ini adalah mudah untuk difahami dalam senario di mana tidak ada tekanan yang dikenakan kepada spesimen, tetapi perubahan suhunya.

Persoalan susulan: anggap tolok tegangan "dummy" mengembangkan kegagalan terbuka, sehingga tidak ada arus yang dapat melewatinya. Kenal pasti polariti kejatuhan voltan yang akan berkembang merentasi voltmeter akibat daripada kesalahan ini.

Nota:

Oleh kerana litar jambatan adalah litar bawaan semata-mata, adalah mungkin untuk melakukan "helah" yang kemas seperti ini di mana kesan pengaruh yang tidak diingini (suhu) menjadi dibatalkan. Secara kebetulan, prinsip pembatalan oleh pengukuran perbezaan adalah salah satu yang sangat biasa dalam sistem elektronik, terutamanya sistem instrumentasi.

Soalan 18

Litar jambatan berikut menggunakan dua tolok terikan (satu untuk mengukur ketegangan, yang lain untuk mengimbangi perubahan suhu), jumlah ketegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter di tengah jambatan. Malangnya, ia mempunyai masalah. Daripada mendaftarkan voltan yang sangat kecil seperti biasanya, voltmeter menunjukkan perbezaan voltan yang besar, dengan titik A positif dan titik B negatif:

Sesuatu yang salah dalam litar jambatan, kerana voltan ini hadir walaupun tiada tekanan fizikal pada spesimen. Kenal pasti mana dari kesilapan berikut boleh menyebabkan voltan yang berlebihan muncul di seluruh voltmeter, dan yang tidak boleh. Pertimbangkan hanya salah satu kesalahan ini pada satu masa (tiada berbilang, kesalahan serentak):

Resistor R 1 gagal dibuka
Resistor R 1 gagal dipendekkan
Resistor R 2 gagal dibuka
Resistor R 2 gagal dipendekkan
Tolok pengukur (pengukuran) gagal dibuka
Tolok pengukur (pengukuran) gagal dipendekkan
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal dibuka
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal dipendekkan
Sumber voltan sudah mati (tiada output voltan sama sekali)
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Resistor R 1 gagal dibuka Tidak mungkin
Resistor R 1 gagal dipendekkan Kemungkinan
Resistor R 2 gagal terbuka Kemungkinan
Resistor R 2 gagal dipendekkan Tidak mungkin
Tolok pengukur (pengukuran) gagal terbuka Kemungkinan
Tolok pengukur (pengukuran) gagal dipendekkan Tidak mungkin
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal dibuka Tidak mungkin
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal
Sumber voltan sudah mati (tiada output voltan sama sekali) Tidak mungkin

Soalan susulan: mengenal pasti kemungkinan dawai atau kegagalan koneksi dalam litar ini yang boleh menyebabkan gejala yang sama untuk ditunjukkan.

Nota:

Soalan ini membantu pelajar membina kemahiran untuk menghapus kemungkinan kemungkinan kesalahan, yang membolehkan mereka menumpukan perhatian kepada apa yang lebih mungkin. Kemahiran penting dalam penyelesaian masalah sistem adalah keupayaan untuk merangka kebarangkalian untuk pelbagai senario kesalahan. Tanpa kemahiran ini, anda akan membuang banyak masa mencari kesalahan yang tidak mungkin, dan dengan itu membuang masa.

Untuk setiap senario kesalahan, penting untuk bertanya kepada pelajar anda mengapa mereka fikir ia mungkin atau tidak mungkin. Ia mungkin bahawa sesetengah pelajar mendapat jawapan yang tepat kerana alasan yang salah, jadi baik untuk meneroka alasan untuk setiap jawapan.

Soalan 19

Litar jambatan berikut menggunakan dua tolok terikan (satu untuk mengukur ketegangan, yang lain untuk mengimbangi perubahan suhu), jumlah ketegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter di tengah jambatan. Malangnya, ia mempunyai masalah. Daripada mendaftarkan voltan yang sangat kecil seperti biasanya, voltmeter menunjukkan perbezaan voltan yang besar, dengan titik B positif dan titik A negatif:

Sesuatu yang salah dalam litar jambatan, kerana voltan ini hadir walaupun tiada tekanan fizikal pada spesimen. Kenal pasti mana dari kesilapan berikut boleh menyebabkan voltan yang berlebihan muncul di seluruh voltmeter, dan yang tidak boleh. Pertimbangkan hanya salah satu kesalahan ini pada satu masa (tiada berbilang, kesalahan serentak):

Resistor R 1 gagal dibuka
Resistor R 1 gagal dipendekkan
Resistor R 2 gagal dibuka
Resistor R 2 gagal dipendekkan
Tolok pengukur (pengukuran) gagal dibuka
Tolok pengukur (pengukuran) gagal dipendekkan
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal dibuka
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal dipendekkan
Sumber voltan sudah mati (tiada output voltan sama sekali)
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Resistor R 1 gagal terbuka Kemungkinan
Resistor R 1 gagal dipendekkan Tidak mungkin
Resistor R 2 gagal dibuka Tidak mungkin
Resistor R 2 gagal dipendekkan Kemungkinan
Tolok pengukur (pengukuran) gagal dibuka Tidak mungkin
Tolok pengukur (pengukuran) gagal
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal terbuka Kemungkinan
"Dummy" tolok (pampasan suhu) gagal dipendekkan Tidak mungkin
Sumber voltan sudah mati (tiada output voltan sama sekali) Tidak mungkin

Soalan susulan: mengenal pasti kemungkinan dawai atau kegagalan koneksi dalam litar ini yang boleh menyebabkan gejala yang sama untuk ditunjukkan.

Nota:

Soalan ini membantu pelajar membina kemahiran untuk menghapus kemungkinan kemungkinan kesalahan, yang membolehkan mereka menumpukan perhatian kepada apa yang lebih mungkin. Kemahiran penting dalam penyelesaian masalah sistem adalah keupayaan untuk merangka kebarangkalian untuk pelbagai senario kesalahan. Tanpa kemahiran ini, anda akan membuang banyak masa mencari kesalahan yang tidak mungkin, dan dengan itu membuang masa.

Untuk setiap senario kesalahan, penting untuk bertanya kepada pelajar anda mengapa mereka fikir ia mungkin atau tidak mungkin. Ia mungkin bahawa sesetengah pelajar mendapat jawapan yang tepat kerana alasan yang salah, jadi baik untuk meneroka alasan untuk setiap jawapan.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →