LABORATORIO Misura di reti resistive mediante multimetro Scopo della prova Misura dei valori di resistenze, tensioni, correnti in una rete elettrica. Materiali e strumentazione Alimentatore stabilizzato Multimetro digitale, oppure un voltmetro digitale e un amperometro digitale 3 Resistori (330, 560, 1000 ), o anche di valori diversi Basetta per montaggi sperimentali e fili di collegamento Esecuzione della prova 1. Impiegando l alimentatore e i resistori che hai a disposizione, montate il circuito di figura 1 in modo di poter effettuare alcune misure significative di tensioni, resistenze e correnti, così da poter verificare la rispondenza con le nozioni teoriche. Tieni l alimentatore spento durante il montaggio. Occorre fare attenzione a non commettere alcuni errori tipici in questo tipo di prove per cui: a) evita assolutamente di sottoporre a tensione il multimetro quando è predisposto come ohmetro. Tale operazione normalmente ne provoca la rottura; b) evita di far attraversare il multimetro, impiegato come amperometro, da correnti di corto circuito; c) evita di far attraversare il circuito e i singoli resistori da correnti troppo elevate che non potrebbero sopportare; d) effettua le misure scegliendo le scale di misura più adeguate dello strumento impiegato. Fig. 1 Misura di tensioni 2. Se stai usando un multimetro digitale predisponilo come voltmetro per tensioni continue, con una portata superiore a 12 V (quella dell alimentatore). 3. Prima di accendere l alimentatore ruota la manopola di regolazione della tensione verso il valore zero, poi accendi l alimentatore e lentamente regola la tensione erogata fino al valore desiderato (12 V). Mondadori Education 1
4. Effettua le misure delle tensioni ai capi dei bipoli (alimentatore e resistori) inserendo, di volta in volta, il voltmetro ai capi dell alimentatore e dei resistori, con le polarità mostrate nella figura 2. Scegli la portata più adatta. Attenzione! Nota che il cavo nero del voltmetro è quello del comune (il negativo dei due) e quello rosso è il positivo. Attenzione! Non impiegare uno strumento analogico (ad ago) poiché le indicazioni di valori negativi potrebbero danneggiarlo. Fig. 2 Disegnando in altro modo il circuito otteniamo la figura 3. Da questa si vede più facilmente che tutti i voltmetri sono stati inseriti nello stesso verso per effettuare le misure successive. Fig. 3 Mondadori Education 2
Se il circuito fosse idealmente perfetto, così come gli strumenti, le letture dei voltmetri sarebbero: U 3-2 = 2,095 V U 4-3 = 6,349 V U 1-4 = 3,556 V U 2-1 = 12 V Scrivi qui sotto i valori delle letture che hai rilevato: U 3-2 = U 4-3 = U 1-4 = U 2-1 = 5. La somma algebrica di quelle ideali dà un valore pari a zero. La somma algebrica di quelle che hai rilevato sperimentalmente dà: U 3-2 + U 4-3 + U 1-4 + U 2-1 = 6. Se il risultato della somma precedente non è zero, scrivi qui sotto quali sono le cause più probabili che, secondo te, hanno prodotto tale differenza. 7. Effettua una serie di letture delle tensioni ai capi di varie combinazioni di componenti, partendo dal resistore R 1 sulla sinistra, e procedi per tutta la serie dei componenti come mostrato dalla figura 4. Mondadori Education 3
Fig. 4 Scrivi qui sotto i risultati delle letture. U 4-2 = U 1-2 = U 2-2 = Vedrai che il risultato finale darà zero volt. Infatti, guardando il circuito si nota che il punto più a sinistra del circuito (punto 2) è direttamente connesso, tramite il cavo conduttore superiore, al punto più a destra del circuito (punto 2). 8. Ora spegni l alimentatore senza alterare la tensione impostata a 12 V. Misura di correnti 9. Predisponi il multimetro a operare come amperometro in corrente continua. Seleziona la portata al valore massimo possibile. 10. Interrompi il circuito in un punto qualsiasi e inserisci, in serie a esso, l amperometro con un verso qualsiasi. 11. Accendi l alimentatore (12 V) e leggi la corrente scegliendo la portata più adatta. Il corretto valore teorico che dovresti leggere è I = 6,349 ma (senza tener conto del segno). Mondadori Education 4
Scrivi qui sotto il valore letto sperimentalmente (considera anche l eventuale segno negativo indicato dall amperometro): I = 12. Se l amperometro indica un valore negativo di corrente spegni l alimentatore e inverti il suo verso di connessione. Riaccendendo l alimentatore dovresti ottenere la lettura dello stesso valore di corrente ma con il segno positivo. 13. Ora sposta la posizione d inserzione dell amperometro nel circuito, spegnendo e riaccendendo l alimentatore per evitare corto circuiti accidentali. Dovresti leggere lo stesso valore di prima della corrente. Scrivi qui di seguito il valore di corrente letto questa volta: I = 14. Se ci sono differenze tra i due valori letti scrivi, qui sotto, a cosa sono dovute secondo te. 15. Ora spegni l alimentatore. Misura di resistenze 16. Predisponi il multimetro come ohmetro e scegli una scala adeguata (se è possibile) per effettuare la misura del resistore R 1. 17. Senza accendere l alimentatore, sconnetti il resistore R 1 dal circuito a uno dei due terminali. 18. Collega ai due terminali del resistore i due cavi dell ohmetro. Non è necessario stabilire un verso per il collegamento, essendo il resistore un bipolo bidirezionale. Effettua la lettura sull ohmetro e scrivi qui di seguito il valore rilevato. R 1 = 19. Ripeti i passi 16 e 17 anche per gli altri due resistori e scrivi qui di seguito i valori rilevati. R 2 = R 3 = 20. Quasi sicuramente questi valori sono diversi da quelli nominali. Scrivi qui di seguito quali sono le cause che, secondo te, hanno determinato tali differenze. Mondadori Education 5
21. Ora, ricollega i resistori nel modo iniziale per ottenere il circuito chiuso. Sempre con l alimentatore spento, ma senza scollegare i resistori dal resto del circuito, effettua le letture collegando l ohmetro ai capi di ciascun resistore rispettivamente. Attenzione! Questa è un operazione sbagliata, ma non danneggia l ohmetro se l alimentatore è spento. Scrivi qui di seguito il risultato delle tre letture. R 1 = R 2 = R 3 = 22. Molto probabilmente questi ultimi valori saranno piuttosto diversi dai precedenti. Questo perché l ohmetro, per effettuare la misura della resistenza, impiega la legge di Ohm: invia una tensione nota al resistore e legge la resistenza misurando la corrente. Se il resistore è collegato ad altri o, peggio, se l alimentatore è acceso, le misure possono essere notevolmente errate e anche distruttive. Mondadori Education 6