En övning med ditt universalinstrument

Repetera och håll kunskaperna fräscha!

Ibland är det läge att repetera det man kan om el. Vintern är en sådan tid; det var kanske länge sedan vi mätte något i verkligheten. Vad kan då vara bättre än lite julpyssel, för att friska både mättekniken och formlerna för beräkningar?
Samtidigt får du lära dig värdefulla saker om lampor och el!

Ta fram, eller skaffa, en liten glödlampa, en lamphållare och ett batteri med för lampan passande spänning. Några förslag, från Kjell & Co.:

  • Glödlampa (4,5V), artnr 63782
  • Lamphållare, artnr 63725 eller 63656
  • Batteri (4,5V), artnr 32153
  • Kopplingstråd, sats, artnr 39525
Det här behöver vi experimentet

Läs på lampan

Titta på lampans sockel, där brukar det stå instämplat några nyckeldata för lampan. Om du använder lampan ovan står det förmodligen "4,5V  0,1A".

Övning 1, Beräkna effekten

Ha lampan lös, ej ansluten. Använd effektlagen (P = U x I) för att beräkna lampans förväntade effekt. Det som avses är ju alltså vilken spänning ("tryck") vi lägger över lampan, och vilken ström ("fors") som flyter genom den. Dessa tillsammans avger hur mycket effekt som utvecklas i lampan. Notera ditt svar, dvs "P(beräknad) = xxxxx W".

Övning 2, Mät batteriets spänning

Använd din multimeter och mät batteriets spänning. Här är det ju fråga om likspänning, så instrumentets vred ställer du på området "V=" eller "V DC", och förslagsvis på 20V. Siffran anger ju vad instrumentet kan mäta maximalt. Vi har ett batteri det står 4,5V på, så vi förväntar oss en bra bit under 20V.

Se till att sladdarna sitter rätt! Svart i "COMMON" och Röd i "V/Ω" (ungefär, lite olika på olika instrument). Den röda skall i alla fall inte sitta i ett uttag som renodlat är till för Ampere (A)!

Mät spänningen över batteriets poler.
Notera ditt svar, dvs "Ubatt = xxxxx V".

Övning 3, Beräkna lampans resistans

Lampan är fortfarande inte ansluten. Beräkna med hjälp av Ohms lag (U = R x I). Spänningen vet vi. Förväntad ström står stämplad på lampan. 
Notera ditt svar, dvs "R(beräknat) = xxxxx Ω".

Övning 4, Mät lampans resistans

Använd din multimeter och mät lampans resistans. Ställa alltså ratten på "Ohm" eller "Ω".  Vredet på 200 ohm, om du har en lampa liknande ovan.. Sladdarna sitter som tidigare. Den ena sladden på lampans gänga, den andra på "bottenpluppen". Om du monterat lampan i lamphållaren mäter du förstås på var sitt ben på lamphållaren.

Mät lampans resistans, alltså hur mycket elektrisk motstånd lampans glödtråd erbjuder. Notera ditt svar, dvs "R(mät) = xxxxx Ω".

Fundering 1!

Det kan hända att du trots, omräkning och ommätning kommer till helt olika svar för lampans resistans. Det beräknade värdet och det som mäts upp i verkligheten kanske skiljer en hel del. Har du räknat eller mätt fel?
Nej, du har ju dubbelkollat! Vad kan den stora skillnaden bero på???

Vad är det som händer??!

Övning 5, Anslut lampan

Bäst att ta det lite lugnt ett tag, och göra nåt man fattar!
Koppla lampans respektive anslutning till varsin pol på batteriet. Då får vi en sluten krets, och elektronerna kan vandra från ena polen på batteriet till den ena, via lampans glödtråd. Den har ju en viss resistans, som du noterat både genom beräkning och mätning ovan.
Lampans resistans gör att det blir friktion bland elektronerna som vill tränga sig förbi den "smala" passagen. Det blir så varmt att resistansen (glödtråden) börjar glöda!

Övning 6, Beräkna strömmen

Vi har ju fysiskt mätt lampans resistans ovan. Och vi känner spänningen sedan tidigare. Då bör vi rimligen med Ohms lag (U = R x I) kunna beräkna strömmen som flyter i kretsen!

Använd ditt uppmätta resistansvärde (Övning 4), och beräkna strömmen.
Notera ditt svar, dvs "I(beräknat) = xxxxx A".

Övning 7, Mät strömmen

Dags att mäta vilken ström som verkligen flyter genom lampan, och som får den att lysa. Nu skall vi använda multimetern igen. Du minns från Elkursen att detta är "farligt", och ett potentiellt sätt att elda upp sin mätare. Kolla noga så att allt är rätt innan du mäter!

Sladdarna så här: Svart på "COMMON" och Röd på "10A". Vredet ställer du på "A=" eller "A DC", och på siffran "10A".

Lossa den ena ledningen mellan batteriet och lampan. Anslut instrumentets ena mätsladd till batteriets lediga pol, och den andra mätsladden till lampans nyss lossade ledning. Mätinstrumentet kommer därmed att ingå i en "cirkel", Batteri --> Instrument --> Lampa --> Åter till batteri.

Att tänka på vid strömmätning

När du kopplar in instrumentet lyser lampan. Läs av ditt uppmätta värde.
Notera ditt svar, dvs "I(mät) = xxxxx A".

Om siffran blir väldig låg, t.ex 0,02A kan du ställa om instrumentet till ett lägre värde för att få bättre upplösning. Troligen kan du ställa ditt instrument på 200mA (0,2A). På de flesta instrument måste du då också flytta den röda pinnen till ett håll där det står "mA" (ibland samma som för Volt och Ohm, på andra instrument ett eget hål).

Glöm inte att ställa om instrumentet till Spänningsmätning igen, efter att du mätt strömmen klart! Då minskar du risken för att förstöra det!

Övning 8, Beräkna resistansen. Igen.

OK, nu har vi ett verkligt uppmätt värde på strömmen. Spänningen är fortfarande 4,5V. Då är det alltså en smal sak att med Ohms lag (U = R x I) beräkna lampans verkliga resistans. Detta måste vara det som gäller, för vi har ju faktiskt mätt upp den verkliga strömmen.
Notera ditt svar, dvs "R(verklig) = xxxxx Ω".

Övning 9, Beräkna effekten. Igen.

Det här övningen är väldigt lika Övning 1, men nu har vi ju ett verkligt - uppmätt - värde på strömmen. Spänningen är fortfarande 4,5V.

Använd effektlagen (P = U x I) för att beräkna lampans verkliga effekt. Det som avses är ju alltså vilken spänning ("tryck") vi lägger över lampan, och vilken ström ("fors") som flyter genom den. Dessa tillsammans avger hur mycket effekt som utvecklas i lampan. Notera ditt svar, dvs "P(verklig) = xxxxx W".

Fundering 2!

Hur kan det skilja så mycket mellan vår beräknade ström och den vi verkligen mäter upp?
Och ja, du har ju dubbelkollat allt! Vad kan de stora skillnaderna bero på???


Summering

Du har nu gjort många mätningar och beräkningar. På köpet fick du träna på hur instrumentet hanteras. Det som skaver är varför det skiljer så mycket mellan beräknade och verkliga värden!?

Spännande fortsättning och alla svar får du i en kommande julkalenderlucka! 🙂