2.01.2. Лабораторная работа №2.1.2.md

Работа с мультиметром

Тема работы

В этой лабораторной работе вы научитесь использовать мультиметр для измерения ключевых параметров электрической цепи — напряжения, силы тока и сопротивления. Вы соберёте простую цепь со светодиодом и проверите её работу, как настоящий инженер! Этот важный навык поможет вам в будущем диагностировать неисправности, проверять батарейки и правильно подбирать компоненты для ваших проектов.

Цель

Научиться пользоваться мультиметром для измерения напряжения, силы тока и сопротивления в электрической цепи.

Оборудование и материалы

Макетная плата.
Модуль питания.
Аккумуляторная батарея 9 В.
Кабель питания.
1 светодиод (любого цвета).
1 резистор 220 Ом.
Соединительные провода.
Мультиметр.

Ход работы

Сегодня вы освоите мультиметр — универсальный инструмент для измерения электрических величин. Вспомним нашу аналогию с водой: напряжение — это давление, сила тока — объём потока, а сопротивление — узость трубы. Мультиметр поможет измерить эти параметры в цепи.

Знакомство с мультиметром

Перед измерениями разберёмся, как устроен мультиметр:
- Дисплей. Показывает результаты измерений.
- Переключатель режимов. Выбирает измеряемую величину — напряжение (V), силу тока (A), сопротивление (Ω) и т.д.
- Щупы. Красный — для «плюса», чёрный — для «минуса» или общей точки (GND).
- Разъёмы:
  - COM - для чёрного щупа (общий).
  - VΩmA - для измерения напряжения, сопротивления и малых токов.
  - 10A - для измерения больших токов (в наших работах почти не используется).
Важно! Никогда не пытайтесь измерить напряжение или сопротивление, когда мультиметр находится в режиме измерения силы тока — это может привести к короткому замыканию и повредить прибор!
Измерение напряжения (V)

Проверим, какое напряжение выдаёт наш модуль питания.
- Соберите схему питания, как в прошлой лабораторной работе (батарейка → модуль питания → макетная плата, перемычка на 5В).
- Настройте мультиметр:
  - Поверните переключатель в сектор измерения постоянного напряжения (обозначается V= или DCV).
  - Выберите диапазон, который заведомо больше измеряемого значения, например, 20В.
  - Чёрный щуп вставьте в разъём COM, красный — в VΩmA.
- Прикоснитесь щупами к шинам питания на макетной плате: красный — к плюсовой (+), чёрный — к минусовой (−).
- Ожидаемый результат. Показания на дисплее будут около 5 В.
Измерение силы тока (A)

Теперь измерим, какой ток потребляет наш светодиод.
- Соберите цепь «Фонарик» из предыдущей лабораторной работы.
- Настройте мультиметр:
  - Поверните переключатель в сектор измерения постоянного тока (A= или DCA).
  - Выберите диапазон 200м (200 миллиампер), так как ток светодиода обычно мал.
- Важно! Для измерения силы тока мультиметр всегда включается в разрыв цепи, как ещё один её элемент.
- Разомкните цепь - выньте провод, который идёт от резистора к шине GND.
- Включите мультиметр в этот разрыв - красный щуп подключите к свободному концу резистора, а чёрный щуп — к шине GND.
- Ожидаемый результат. Показания в пределах 10–20 мА.
Измерение сопротивления (Ω)

Проверим номинал нашего резистора.
- Полностью отключите питание от макетной платы. Сопротивление всегда измеряется в обесточенной цепи!
- Выньте резистор 220 Ом из макетной платы.
- Настройте мультиметр:
  - Поверните переключатель в сектор измерения сопротивления (Ω).
  - Выберите диапазон, близкий к ожидаемому, например, 2k (2000 Ом).
- Прикоснитесь щупами к выводам резистора.
- Ожидаемый результат. Показания около 220 Ом.

Результаты

Вы провели три основных вида измерений с помощью мультиметра:

Напряжение источника питания: ~5 В.
Сила тока в цепи со светодиодом: ~10-20 мА.
Сопротивление резистора: ~220 Ом.

Анализ результатов

При измерении напряжения мы подключаем мультиметр параллельно тому элементу, на котором хотим измерить «давление».
При измерении силы тока мы включаем мультиметр последовательно (в разрыв), чтобы весь «поток» прошёл через него.
При измерении сопротивления мы полностью изолируем компонент от цепи.

Выводы

В этой лабораторной работе вы научились использовать мультиметр — главный инструмент электронщика. Теперь вы можете не просто собирать схемы, но и проверять их, находить неисправности и точно понимать, какие процессы в них происходят.

Вопросы для самопроверки

Почему важно выбирать правильный диапазон измерений на мультиметре?
Что произойдёт, если подключить мультиметр в режиме измерения тока параллельно источнику напряжения?
Почему мультиметр подключается в разрыв цепи при измерении силы тока?
Замените резистор на 1 кОм (1000 Ом), измерьте силу тока и сравните с предыдущим результатом. Почему она изменилась?
Измерьте напряжение на резисторе в цепи со светодиодом. Какое значение вы получили и почему?

Поздравляем! Вы освоили мультиметр и готовы к более сложным измерениям и экспериментам. В следующем параграфе мы подробнее изучим сопротивление и компоненты, которые позволяют им управлять.