Điện Áp Được Đo Lường Như Thế Nào ?

Đơn Vị Đo Điện Áp【Units of Voltage】

Lực điện động (electromotive force) giữa hai điện tích không bằng nhau, thường được đo bằng vôn; tuy nhiên, khi hiệu điện thế (điện áp) chỉ bằng một phần vôn hoặc lớn hơn 1.000 vôn, thì chúng ta sử dụng một đơn vị khác. Đối với điện áp dưới 1 volt, chúng ta sử dụng milivolt và microvolt, tương tự như cách chúng ta sử dụng milliamperes và microampe để biểu thị dòng điện nhỏ hơn 1 ampe. Trong khi dòng điện hiếm khi vượt quá 1.000 ampe, điện áp thường vượt quá 1.000 volt, do đó kilovolt (viết tắt là kV) – bằng 1.000 volt được sử dụng làm đơn vị đo lường. Khi hiệu điện thế giữa hai điện tích nằm trong khoảng từ 1/1.000 volt đến 1 volt, đơn vị đo là milivolt (viết tắt là mV). Khi nó nằm trong khoảng từ 1/1.000.000 volt đến 1/1.000 volt, đơn vị là microvolt (viết tắt µV).

Đồng hồ đo điện áp có thang đo tính bằng microvolt, milivolt, volt và kilovolt, tùy thuộc vào đơn vị điện áp cần đo. Thông thường, chúng ta sẽ làm việc với điện áp từ 1 đến 500 vôn và sử dụng vôn làm đơn vị. Điện áp dưới 1 volt và trên 500 volt thường không được sử dụng trừ khi trong các ứng dụng đặc biệt của thiết bị điện và điện tử.

Chuyển Đổi Đơn Vị Điện Áp【Converting Units of Voltage】

Cách chuyển đổi đơn vị điện áp tương tự như cách chuyển đổi đơn vị dòng điện. Để chuyển đổi milivolt sang volt, dấu thập phân được dịch chuyển ba chữ số sang bên trái; và để chuyển đổi vôn sang milivôn, dấu thập phân được di chuyển ba chữ số sang bên phải. Tương tự, khi chuyển đổi microvolt thành volt, dấu thập phân được dịch chuyển sáu chữ số sang bên trái; và khi chuyển đổi vôn thành micro vôn, dấu thập phân được di chuyển sáu chữ số sang bên phải. Các ví dụ này cho thấy rằng trong quá trình chuyển đổi đơn vị, các quy tắc di chuyển dấu thập phân giống nhau áp dụng cho cả điện áp và dòng điện.

Từ “Kilo” (có nghĩa là một nghìn) không được sử dụng để biểu thị dòng điện, nhưng vì nó được sử dụng để biểu thị điện áp, bạn có thể cần biết cách chuyển đổi kilovolt thành vôn và ngược lại. Để chuyển đổi kilovolt thành volt, dấu thập phân được di chuyển ba chữ số sang phải và để chuyển đổi volt thành kilovolt, nó được di chuyển ba chữ số sang trái. Ví dụ, 5 kilovolt tương đương với 5.000 volt. Vì dấu thập phân nằm sau số 5, nên ba số 0 được thêm vào để tạo ra các vị trí cần thiết. Ngoài ra, 450 volt tương đương với 0,45 kilovolt khi dấu thập phân được di chuyển ba chữ số sang trái.

Chú Thích

• (Converting voltage units): Chuyển đổi đơn vị điện áp
• (Volts to kilovolts, Move the decimal point 3 places to the left, 450 volts = .45 kilovolt): Chuyển đổi từ volts sang kilovolts; Di chuyển dấu thập phân sang trái 3 chữ số; 450 volts = 0,45 kilovolt
• (Kilovolts to volts, Move the decimal point 3 places to the right; 5 kilovolts 5000 volts): Chuyển đổi từ Kilovolts sang Volts; Di chuyển dấu thập phân sang phải 3 chữ số; 5 kilovolts = 5000 volts
• (Volts to millivolts, Move the decimal point 3 places to the right, 15 volts = 15,000 millivolts) :Chuyển đổi từ volts sang millivolts; Di chuyển dấu thập phân sang phải 3 chữ số; 15 volts = 15,000 millivolts
• (Millivolts to volts, Move the decimal point 3 places to the left, 500 millivolts =.5 volt): chuyển đổi từ Millivolts sang Volts; Di chuyển dấu thập phân sang trái 3 chữ số; 500 millivolts = 0.5 volt
• (Volts to microvolts, Move the decimal point 6 places to the right, 15 volts 15,000,000 microvolts): chuyển đổi từ Volts sang Microvolts; chuyển dấu thập phân sang phải 6 chữ số; 15 volts = 15,000,000 microvolts
• (Microvolts to volts, Move the decimal point 6 places to the left, 3505 microvolts = .003505 volt): Chuyển đổi từ Microvolts sang Volts; chuyển dấu thập phân sang trái 6 chữ số; 3505 microvolts = 0,003505 volt

Cách Hoạt Động Của Một Vôn Kế【How a Voltmeter Works】

Như bạn đã biết, ampe kế đo tốc độ di chuyển của điện tích qua vật liệu; và tốc độ dòng điện chạy qua một vật liệu nhất định thay đổi trực tiếp theo hiệu điện thế. Điều này có nghĩa là, khi chênh lệch điện áp càng lớn, thì dòng điện càng lớn. Để đo điện áp, chúng ta sử dụng một thiết bị đồng hồ đo gọi là vôn kế. Vôn kế bao gồm một ampe kế được nối tiếp với một phần vật liệu đặc biệt gọi là điện trở để hạn chế dòng điện (resistor limits the current flow). Việc đo điện áp được thực hiện bằng cách đo dòng điện chạy trong mạch đo. Khi được sử dụng trong vôn kế, điện trở (mà bạn sẽ tìm hiểu sau) được gọi là điện trở nhân (multiplier resistor). Với một ampe kế và điện trở nhân cho trước, dòng điện lớn sẽ chạy khi điện áp cao, và dòng điện nhỏ sẽ chạy khi điện áp thấp. Thang đo có thể được đánh dấu hoặc hiệu chỉnh bằng vôn và có thể đọc trực tiếp. Vì mong muốn giữ cho dòng điện trong mạch vôn kế càng thấp càng tốt để việc nối vôn kế không làm ảnh hưởng đến các phép đo khác, nên đồng hồ đo được sử dụng luôn là miliampe kế hoặc microampe kế.

Điện trở nhân xác định phạm vi đo của vôn kế. Vì hệ số nhân được tích hợp trong hầu hết các vôn kế mà bạn sẽ sử dụng nên bạn có thể đo điện áp bằng cách thực hiện các kết nối rất đơn giản. Khi nối cực (+) của vôn kế với cực (+) của nguồn điện áp và cực (-) của vôn kế với cực (-) của nguồn điện áp mà không nối nối tiếp bất cứ thiết bị nào khác, đồng hồ sẽ đọc điện áp trực tiếp. Khi sử dụng vôn kế, điều quan trọng là phải quan sát đúng cực tính của đồng hồ đo và sử dụng đồng hồ đo có phạm vi thang đo tối đa lớn hơn điện áp tối đa bạn muốn đọc.

Chú Thích

• (Volmeter): Đồng hồ đo điện áp (vôn kế)
• (The symbol for a voltmeter): Biểu tượng ký hiệu của một vôn kế
• (Current flow): Dòng Điện
• (Multiplier Resistor): Điện trở nhân
• (Basic meter movement): Hoạt động chuyển động của máy đo cơ bản
• (Meter current): Đồng hồ đo dòng điện
• (Voltage to be measured): Điện áp cần đo

Một vôn kế luôn được kết nối qua nguồn điện áp cần đo. Khi kết nối theo cách này, vôn kế nằm trong mạch song song.

Cách Dùng Vôn Kế【How a Voltmeter Is Used】

Vôn kế được dùng để đo điện áp ở mọi điểm trong mạch điện. Nếu muốn đo một nguồn điện áp như pin, cực âm (-) của vôn kế luôn kết nối với cực âm (-) của pin; Cực (+) của vôn kế luôn kết nối với cực dương (+) của pin. Nếu kết nối bị sai (đảo ngược), kim đồng hồ sẽ chuyển về phía trái của dấu số 0 và không thể đọc được giá trị.

Chú Thích

(Connect a voltmeter plus to plus): Kết nối dây dương của vôn kế với cực dương và dây âm với cực âm

Trong một mạch điện, nơi mà dòng điện chảy qua thường được gọi là tải (load). Tải có thể là một thiết bị đơn duy nhất ví dụ như một bóng đèn, hoặc có thể phức tạp hơn khi tất cả các thiết bị được kết nối với đầu ra của một máy phát điện lớn.

Khi sử dụng vôn kế để đo hiệu điện thế rơi qua tải (đo sụt áp qua tải |  voltage drop across a load), dây dẫn âm (-) được nối với phần của tải nơi các electron vào (phía âm); và dây dẫn dương (+) được nối với phần của tải mà từ đó các electron thoát ra (phía dương).

Chú Thích

• (How to connect a voltmeter across a load): Cách kết nối vôn kế với một tải
• (Lamp): Đèn làm tải

Phạm Vi Dải Đo Của Vôn Kế【Voltmeter Ranges】

Tương tự như việc bạn đã học với ampe kế, khi sử dụng vôn kế, cần phải kết nối nó vào mạch điện với cực tính đúng; và chọn một vôn kế có dải đo phù hợp cho công việc đo cần thực hiện. Đối với vôn kế đo dòng điện một chiều như những cái đã được thảo luận, nên lựa chọn vôn kế có thang đo từ 10% đến 90% của dải đo. Ví dụ, một vôn kế có thang đo đầy đủ là 100 volt sẽ được sử dụng để đo điện áp từ 10 đến 90 volt. Tất cả các dụng cụ đo đều là những công cụ nhạy cảm và cần được xử lý cẩn thận. Sử dụng vôn kế không đúng cách có thể làm hỏng hoặc làm thay đổi hiệu chuẩn của nó, khiến cho vôn kế không còn đưa ra kết quả chính xác nữa. Nếu điện áp gần như biết trước, hãy chọn một vôn kế có chỉ số ở giữa thang đo để có dự phòng nếu bạn ước tính sai. Nếu không biết chính xác giá trị điện áp, thì nên bắt đầu với đồng hồ đo có dải đo cao nhất bạn có và dần dần sử dụng các đồng hồ đo có dải đo thấp hơn cho đến khi có được dải đo phù hợp. Luôn nhìn vào đồng hồ đo khi bật công tắc để đảm bảo rằng nó đã được kết nối đúng cách và dải đo đã được lựa chọn đúng. Rõ ràng, cần ngắt nguồn điện càng nhanh càng tốt nếu bạn nhận thấy đồng hồ đo bị quá tải hoặc kết nối sai.

Chú Thích

• (Finding the correct range voltmeter): Chọn dải đo phù hợp cho vôn kế
• (Meter range is too high): Dải đo của đồng hồ quá cao
• (Meter range is correct): Đồng hồ được cài đúng dải đo.
• (Meter range is too low): Dải đo của đồng hồ quá thấp

Vôn Kế Đa Dải Phạm Vi【Multirange Voltmeters】

Như đã mô tả, phạm vi của một vôn kế có thể được mở rộng bằng cách thêm một bộ điện trở nhân vào mạch của vôn kế, nối tiếp với bộ chuyển động cơ bản trong đồng hồ đo. Bộ điện trở nhân giảm độ lệch của kim trên đồng hồ; bằng cách sử dụng các bộ điện trở nhân với giá trị đã biết trước, độ lệch kim có thể giảm xuống mức theo mong muốn.

Vôn kế đa dải, giống như ampe kế đa dải, là các dụng cụ mà bạn thường xuyên sử dụng. Về mặt vật lý, chúng rất giống với ampe kế và các bộ điện trở nhân thường được đặt bên trong đồng hồ, với các công tắc hoặc bộ kết nối ngoài phù hợp để chọn phạm vi dải đo. Phạm vi phù hợp được chọn bằng cách bắt đầu với phạm vi cao nhất và giảm dần xuống cho đến khi kim đọc ở giữa thang đo.

Bởi vì chúng nhẹ, dễ mang theo, và có thể được thiết lập cho các dải điện áp khác nhau bằng cách bấm công tắc, bộ đo đa dải vôn là vô cùng hữu ích.

Hình vẽ đơn giản dưới đây mô tả một vôn kế ba dải, nhiều dải (multirange voltmeter).

Chú Thích

• (Typical 3-range multirange voltmeter): Vôn kế đa dải 3 dải tiêu biểu

Tóm Tắt Đánh Giá Lại Đơn Vị Và Phép Đo Lường Điện Áp