โจทย์โวลต์มิเตอร์ พร้อมเฉลย

     ��â�����ҹ����Ѵ����ͧ�Ѵ�ç�ѹ俿�� �����¹ӵ�ǵ�ҹ�ҹ�ҵ��͹ء���Ѻ�������ٿ�����������ŵ���������� ���ͪ���Ŵ����ҳ�����俿�ҷ�����ż�ҹ ���Ǵ ����͹������������Թ���Ҥ�ҡ���ʷ�袴�Ǵ����͹�����������ǵ�ҹ�ҹ�ѹ�Ѻ��������������դ�Ҥ�����ҹ�ҹ�٧�Ҩ�繡�������� (k

     �ҡ�ٻ��� 1 ��ǧ�ôի���ŵ����������ͧ���յ�ǵ�ҹ�ҹ Rs ����ѹ�Ѻ�Ѻ�������ٿ����� ������������ǧ�õ�ͧ����Թ��ҡ��������������ͧ�������ٿ����� �����ѡ����͵�ҧ � �ѧ���

Rm = ������ҹ�ҹ�ͧ���Ǵ����͹���
RS = ������ҹ�ҹ�ѹ�Ѻ���͢�����ҹ����Ѵ
Im , Ifs = ����������ŷ����ż�ҹ������
Efs = �ç�ѹ俿�ҷ���Ѵ���٧�ش

     �ҡ�ٻ��� 1 ����ö������âͧǧ�������顮�ͧ������� �ѧ���

������ҧ��� 1 ��������˹���Ѵ������������� 10 mA �դ�����ҹ�ҹ���� 100? �ҡ��ͧ��èй���Ѵ�ç�ѹ俿�ҡ���ʵç���٧�ش 20 V ���ӹdz�Ҥ��
��� ��ҹ�ҹ�����ҵ���ѹ�Ѻ�Ѻǧ��

�ٻ��� 2 �ի���ŵ��������Ѵ����ç�ѹ���٧�ش 20 V.

�Ըշ�

������ҧ��� 2 ��������˹���Ѵ��ҡ����俿�������� 1 mA �դ�����ҹ�ҹ���� 20 ����� �յ�ǵ�ҹ�ҹ����ѹ�Ѻ���� 480 ����� ��ŵ��������ǹ������ö�Ѵ����ç�ѹ �٧�ش �������

�ٻ��� 3 ǧ����ŵ��������ͧ��÷�Һ�ç�ѹ����Ѵ���٧�ش

�Ըշ�

�ҡ�ٵ� Efs = Ifs (RS + Rm)
����� Efs = ?
  Ifs = 1 mA
Rm = 20

RS = 480

᷹��� Efs = 1 x 10-3 A ( 480

+ 20

)
��ŵ��������Ѵ���٧�ش = 0.5 V

     ����Ѻ��Ţͧ��ŵ��������������ö�ŧ������������¹Өӹǹ��ͧ�ͧ������ ��� 10 V = 10 ��ͧ ���èӹǹ�ç�ѹ俵ç������� ��� 200 ��ŵ� ������ç�ѹ��ͪ�ͧ�͡�ҹ�仺ǡ�������Ъ�ͧ���ӴѺ�������Ţͧ�ç�ѹ��������͡�Ҵѧ���� �ٻ��� 4

�ٻ��� 4 ��Ŵի���ŵ���������Ѵ�ŧ���������

            ดาร์สันวาลมิเตอร์สามารถพัฒนาเป็นโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงโดยอาศัยคุณสมบัติการจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงให้ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ของดาร์สันวาลมิเตอร์เหมือนกันปริมาณของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ป้อนให้ดาร์สันวาลมิเตอร์มีผลต่อกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น เมื่อป้อนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงน้อยกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นน้อยและเมื่อป้อนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมากกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นมากนั่นคือแรงดันไฟฟ้าจะมีผลโดยตรงต่อกระแสไฟฟ้าดังนั้นสามารถนำดาร์สันวาลมิเตอร์หรือแอมมิเตอร์ดัดแปลงวงจรเป็นโวลต์มิเตอร์ได้และปรับเปลี่ยนสเกลหน้าปัดให้เป็นสเกลโวลต์พร้อมใส่ตัวเลขและหน่วยให้ถูกต้องจะได้โวลต์มิเตอร์ดังรูปที่ 2.9

         2.2.1โครงสร้างโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

                   การพัฒนาดาร์สันวาลมิเตอร์ให้เป็นโวลต์มิเตอร์ทำได้โดยเพิ่มส่วนประกอบของอุปกรณ์เข้าไปในวงจรมิเตอร์ให้เหมาะสม พร้อมกับปรับเปลี่ยนสเกลของมิเตอร์ให้ถูกต้องก็สามารถสร้างโวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงได้การสร้างโวลต์มิเตอร์ใช้วัดแรงดันไฟฟ้าเป็นมิลลิโวลต์เรียกว่ามิลลิโวลต์มิเตอร์ (Millivoltmeter) โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์เรียกว่าโวลต์มิเตอร์ (Voltmeter) และ โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าเป็นกิโลโวลต์ เรียกว่ากิโลโวลต์มิเตอร์ (Kilovoltmeter)

                   โวลต์มิเตอร์เป็นมิเตอร์ที่สร้างขึ้นมาเพื่อใช้วัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า(แรงดันไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม) ระหว่างจุดสองจุดในวงจรไฟฟ้าความจริงแล้วโวลต์มิเตอร์ก็คือแอมมิเตอร์นั่นเองเพราะขณะวัดแรงดันไฟฟ้าในวงจรหรือแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าจะต้องมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมิเตอร์จึงทำให้เข็มมิเตอร์บ่ายเบนไปการที่กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์ได้ก็ต้องมีแรงดันไฟฟ้าป้อนเข้ามานั่นคือกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันถ้าจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ามาน้อยกระแสไฟฟ้าไหลน้อยเข็มชี้บ่ายเบนไปน้อยถ้าจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ามามากกระแสไฟฟ้าไหลมากเข็มชี้บ่ายเบนไปมากแสดงโครงสร้างโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงดังรูปที่ 2.10

       2.2.2การขยายย่านวัดโวลต์มิเตอร์

              กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์จะมีขีดจำกัดอยู่กับค่าการทนกระแสไฟฟ้าของโวลต์มิเตอร์ตัวนั้นดังนั้นเมื่อนำโวลต์มิเตอร์ไปวัดแรงดันไฟฟ้าค่ามากๆย่อมส่งผลให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์มากตามไปด้วยซึ่งถ้ามากเกินกว่าที่โวลต์มิเตอร์ทนได้ก็ไม่สามารถนำโวลต์มิเตอร์ไปวัดแรงดันไฟฟ้าค่านั้นได้การดัดแปลงให้ดาร์สันวาลมิเตอร์อันดับให้เป็นโวลต์มิเตอร์และสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าได้สูงขึ้นทำได้โดยใช้ตัวต้านทานที่เหมาะสมมาต่อหรืออนุกรมกับมิเตอร์เดิมเพื่อจำกัดจำนวนกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์ไม่ให้เกินกว่าค่ากระแสไฟฟ้าเดิมที่มิเตอร์เดิมทนได้ทำให้โวลต์มิเตอร์ไปวัดค่าแรงดันไฟฟ้าได้สูงขึ้นตามต้องการตัวต้านทานที่นำมาต่ออันดับกับดาร์สันวาล์มิเตอร์เดิม เพื่อให้โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าได้มากขึ้นเรียกว่าตัวต้านทานอันดับ (Series Resistor) หรือตัวต้านทานทวีคูณ (Multiplies Resistor) แสดงดังรูปที่ 2.11

                        จากรูปที่ 2.11 เป็นวงจรดีซีโวลต์มิเตอร์เบื้องต้นมีตัวต้านทาน RSต่ออันดับกับดาร์สันวาลมิเตอร์กระแสไฟฟ้าเต็มสเกลในวงจรต้องไม่เกินค่ากระแสไฟฟ้าเต็มสเกลเดิมของดาร์สันวาลมิเตอร์อักษรย่อต่างๆกำหนดไว้ดังนี้

       ตัวอย่างที่ 2.1  จากรูปที่ 2.12 มิเตอร์ตัวหนึ่งวัดกระแสไฟฟ้าได้เต็มสเกล 10 mA มีความต้านทาน

                            100 Ω หากต้องการนำไปวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงให้ได้สูงสุด 20 V จะต้องใช้ตัวต้านทานมาต่ออันดับมีค่าเท่าไร

        ตัวอย่างที่ 2.2    จากรูปที่ 2.13 มิเตอร์ตัวหนึ่งวัดกระแสไฟฟ้าได้เต็มสเกล 1 mA มีความต้านทาน
                                 ภายใน 20 Ω ต่ออันดับกับตัวต้านทาน480 Ω โวลต์มิเตอร์ตัวนี้วัดแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุดเท่าไร

       2.2.3 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบหลายย่านวัด

                 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบหลายย่านวัด (Multirange DC voltmeter) คือการต่อตัวต้านทานหลาย ๆ ตัว อนุกรมกับมิเตอร์
วิธีการต่อแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ

                   1.  โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบอินดิวิดวล (Individual type DC voltmeter) เป็นการต่อโวลต์มิเตอร์ โดยการตัวต้านทานแต่ละตัวที่ต่อเพื่อขยายย่านวัดจะแยกอิสระจากกัน และไม่เกี่ยวข้องกัน ดังรูปที่ 2.14

        ตัวอย่างที่ 2.3       จากรูปที่ 2.15 มิเตอร์ชนิดขดลวดเคลื่อนที่มีกระแสไฟฟ้าเต็มสเกล 1 mA มีความต้านทานภายใน 500 Ω ต้องการทำเป็นโวลต์

                                    มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงโดยให้มี 4 ย่านวัดดังนี้1 V, 10 V, 100 V และ1000 V จงคำนวณหาค่าความต้านทานขยายย่านวัด
                                         แต่ละย่านวัด

                   2.  โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบยูนิเวอร์แซลหรือแบบสากล(Universal type DC voltmeter) การต่อโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

แบบนี้ ความต้านทานที่ต่อขยายย่านวัดทุกตัวจะต่ออนุกรมกันทุกตัวและไปต่ออนุกรมกับมิเตอร์ย่านที่ขยายการวัดแต่ละย่านถูกต่อออกมาจากรอยต่อของ

ตัวต้านทานแต่ละตัว แสดงดังรูปที่ 2.16

            ในการคำนวณค่าความต้านทานของวงจรมีข้อยุ่งยากกว่าแบบอินดิวิดวล เพราะตัวต้านทานของทุกย่านวัดต่ออนุกรมกันทุกตัว ซึ่งต้องเริ่มทำ

การคำนวณตั้งแต่ย่านวัดต่ำเป็นต้นไป

               ตัวอย่างที่2.4   จากรูปที่ 17 มิเตอร์ชนิดขดลวดเคลื่อนที่ มีกระแสไฟฟ้าเต็มสเกล 1 mA ความต้านทานภายใน 500 Ω ถ้าต้องการทำเป็นโวลต์

มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 3 ย่านวัด คือ 1 V, 10 Vและ 100 V จงคำนวณหาค่าความต้านทานขยายย่านวัด แต่ละย่านวัด

       2.2.4 การต่อโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

              โวลต์มิเตอร์สร้างขึ้นมาเพื่อวัดค่าความต้านทานต่างศักย์ไฟฟ้าของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือวัดค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมระหว่างจุดสองจุดในวงจรในตำแหน่งที่ต้องการวัด (ต่อขนานกับจุดวัด) เสมอลักษณะการต่อแสดงดังรูปที่ 2.18

                   จากรูปที่ 2.18 เป็นการต่อโวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยต่อขนานกับส่วนที่จะวัดหรือตกคร่อมการต่อโวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะต้องคำนึงถึงขั้วของโวลต์มิเตอร์โดยขั้วบวกโวลต์มิเตอร์ต่อกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายและขั้วลบต่อกับขั้วลบ หากต่อสลับขั้วจะทำให้เข็มบ่ายเบนกลับทิศทางและยังอาจทำให้โวลต์มิเตอร์ชำรุดเสียหายได้ด้วย

       2.2.5 การอ่านสเกลของโวลต์มิเตอร์

              โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่ถูกสร้างขึ้นมาใช้งานมักจะมีย่านวัดค่าแรงดันเต็มสเกลหลายย่านและมีสเกลบอกค่าแรงดันไฟฟ้าหลายสเกลทั้งนี้เพื่อให้เกิดความสะดวกในการใช้งานดังนั้นการเปลี่ยนย่านวัดค่าควรเลือกใช้ให้เหมาะสมการอ่านสเกลก็ต้องอ่านให้ถูกต้องกับย่านวัดที่ตั้งวัดจึงจะได้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้มีค่าถูกต้อง

       ตัวอย่างที่ 2.5  จากรูปที่ 2.19 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนำไปวัดแรงดันไฟตรงเข็มชี้ชี้ค่าออกมา
                                 ตามรูปจงอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ในทุกย่านการวัด

        วิธีอ่าน

                                 ย่าน 0–2.5 V     อ่านค่าได้  =  1.5 V

                                 ย่าน 0–10 V      อ่านค่าได้  =  6 V

                                 ย่าน 0–50 V      อ่านค่าได้  =  30 V

                                 ย่าน 0–250 V    อ่านค่าได้  =  150 V                                  ตอบ

       ตัวอย่างที่ 2.10      จากรูปที่ 2.20 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง นำไปวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง

                                   เข็มชี้ชี้ค่าออกมาตามรูปจงอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ในทุกย่านการวัด

            วิธีอ่าน

                                 ย่าน 0–2.5 V         อ่านค่าได้     =    1.15 V

                                 ย่าน 0–10 V           อ่านค่าได้     =    4.3 V

                                 ย่าน 0–50 V           อ่านค่าได้     =    23 V

                                 ย่าน 0–250 V         อ่านค่าได้     =    115 V