Đăng ký thành viên

7 điều bạn cần biết về đo điện áp

Điện áp là một chủ đề đơn giản nhưng cũng cực kỳ phức tạp với hàng ngàn tình huống liên quan đến các lực vô hình của dòng các electron xung quanh chúng ta. 7 sự thật này có thể khiến bạn ngạc nhiên!

1. Điện áp không phải là một đại lượng duy nhất mà là sự chênh lệch giữa hai giá trị riêng biệt

Thật dễ dàng để hỏi, "điện áp tại điểm này trong mạch là bao nhiêu?" Và thực sự, nếu ai đó đặt ra câu hỏi như vậy, bạn có thể cho rằng điều họ muốn nói đến liên quan đến cực trung tính chính hoặc cực âm của pin hoặc nguồn điện. Nhưng bản thân khái niệm này lại rất quan trọng: đơn giản là chúng ta không thể có một điện áp tại một điểm nào đó trong mạch.

Sự cố luôn xuất phát từ lượng dòng điện không phù hợp tại một vị trí trong mạch. Có lẽ một sợi dây bị đứt có nghĩa là không có dòng điện. Hoặc một vấn đề phát nóng quá mức gây ra dòng điện quá lớn. Nếu chúng ta muốn xác định vị trí sự cố, chúng ta phải có khả năng phân biệt giữa các thuật ngữ “điện áp tại một điểm trong mạch” (ở đây cũng vậy, với điểm tham chiếu đất/trung tính) và thuật ngữ “điện áp trên một thiết bị trong mạch điện.”

 Hình 1. Hai dây nối thử nghiệm rất quan trọng đối với việc đo điện áp, không giống như các phép đo áp suất, theo đó điện áp thường được coi là tương đương.

 2. Điện áp luôn hiện hữu ở mọi lúc, mọi nơi

Khi đi bộ trong ngôi nhà của bạn, bạn thường không nghĩ đến điện áp đang hiện diện bên trong và xung quanh mọi vật thể, nhưng đúng là như vậy.

Hãy nhớ rằng, điện áp có ở mọi lúc, mọi nơi. Không khí có điện áp và mọi vật thể đều có điện áp. Khi cần, hãy hiểu vì sao chạm vào một vật sẽ đưa bạn đến cùng điện áp với môi trường xung quanh (tức là tự nối đất) trước khi vô tình tạo ra phóng điện ở vị trí không mong muốn.

3. Điện áp liên quan đến dòng điện nhưng nó không phụ thuộc vào dòng điện

Định luật Ohm liên hệ điện áp, dòng điện và điện trở trong một mối quan hệ tuyến tính. Với điện trở của một phụ tải được giữ ổn định, khi đó điện áp và dòng điện có mối mối quan hệ trực tiếp; tăng gấp đôi điện áp và bạn sẽ tăng gấp đôi dòng điện. Tuy nhiên, bạn có thể có điện áp mà không có bất kỳ dòng điện nào trong mạch, và Định luật Ohm dường như bị phá vỡ. Sự thật này rõ ràng nhất trong các mạch hở, nơi điện trở gần như lớn vô cùng khi nhân với dòng điện bằng không và điện áp cũng phải bằng không. Tuy nhiên, chúng ta đo điện áp trên mạch hở và chúng ta sẽ thấy một giá trị hữu hạn.

Trong trường hợp hở mạch, thay vào đó chúng ta đo điện áp “thế năng”, chứ không phải sụt áp do công suất tiêu tán trong một phụ tải.

Hình 2. Chiếc pin này thể hiện một mạch “hở” đơn giản, chắc chắn vẫn có điện áp nhưng không có dòng điện.

 4. Vônmét không thể hiển thị chính xác điện áp tại mọi thời điểm

Các vônmét kỹ thuật số bị giới hạn bởi tốc độ làm mới, do đó mọi đột biến hoặc sụt áp nhỏ sẽ không đo được hoặc hiển thị được. Các đồng hồ đo analog, mặc dù không có tốc độ làm mới nhưng cần có thời gian để phản ứng với các thay đổi, do đó chúng sẽ không thể hiển thị các thay đổi nhanh chóng về điện áp. Thay vào đó, hãy nghĩ về chúng như thể hiện cho bạn điện áp "trung bình" trong khoảng một giây cuối cùng.

5. Bạn không thể đo sụt áp thực tế trên một thành phần

Khi bạn đo điện áp, một lượng rất nhỏ dòng điện chạy qua vônmét từ +V đến COM. Khi bạn cố gắng đo điện áp của một cực hoặc một phụ tải, có một chút điện dư chạy qua thiết bị đo và xét về mạch điện, điều này có nghĩa là điện trở phụ tải chỉ giảm một chút ít. Không nhiều, nhưng đủ để thay đổi mạch điện.

Hầu hết thời gian, sự thay đổi nhỏ này hoàn toàn không phải là vấn đề đối với một thợ điện và thậm chí không đáng để thảo luận. Nhưng liệu có những mạch mà trong đó điều này có thể đáng kể không? Có chứ. Trong các mạch có điện trở lớn, như các chất bán dẫn, điện trở của các thiết bị có thể gần bằng điện trở của vônmét (có lẽ là điện trở trạng thái ngắt của một MOSFET). Nếu điện trở tương đương của thiết bị đo đó đột nhiên đưa vào, điện trở của phụ tải giảm xuống còn một nửa và dòng điện chạy qua mạch tăng gấp đôi! Khi chúng ta nói về điện trở hàng triệu ohm thì vẫn không phải là dòng điện lớn nhưng các kết quả trên màn hình thiết bị đo chắc chắn sẽ không vẽ nên bức tranh chính xác!

Hình 3. Bên trái, chúng ta thấy một phép đo điện áp đơn giản của một điện trở nối tiếp. Nhưng bên phải, sự thay đổi duy nhất là  đặt một vônmét khác trên điện trở kia. Vônmét đó tạo ra sự khác biệt rất lớn!

 6. Bạn có thể tạo ra hồ quang ngay cả từ các pin điện áp thấp

Khi điện áp DC do pin tạo ra chuyển đổi thành AC thông qua bộ nghịch lưu, nó có thể được gửi đến một máy biến áp giống như bất kỳ tín hiệu AC nào khác. Đó có thể là một máy biến áp tăng áp, chuyển đổi 6-9V ít ỏi của các pin AA thành hơn 500V hoặc thậm chí 1.000V.

Thật may mắn là công suất tổng của tia lửa phát ra từ một vài cục pin AA là rất nhỏ, do đó, ít khả năng là nó gây nguy hiểm, nhưng nó dạy bạn phải tôn trọng các định luật về điện và phải rất thận trọng khi dùng bàn tay để giữ dây nối vào thiết bị.

 7. Điện áp có thể tồn tại trong nhiều năm

Một số thiết bị có thể tích trữ một lượng điện năng khổng lồ và nếu chúng là một thiết kế chất lượng cao, có thể mất vài thập kỷ để điện áp đó cuối cùng tiêu tan qua điện trở của mạch điện, không khí hoặc các vật tư trong thiết bị.

Một thủ phạm khét tiếng là tụ điện. Nếu bạn gặp một tụ điện lớn, bạn chỉ cần một thời gian ngắn để đo điện áp giữa các dây nối. Nếu tụ điện tích điện, bạn có thể kết nối một điện trở có giá trị lớn (như 100kΩ đến 1MΩ) qua các dây nối và xem nó từ từ rút cạn kiệt cho đến khi điện áp biến mất.

Hình 4. Để đảm bảo một tụ điện cũ an toàn, hãy đo điện áp của nó. Nếu có điện, hãy để vônmét mắc vào hoặc lắp một điện trở cho đến khi điện áp giảm xuống 0V.

Biên dịch: Chu Hải Yến

Theo “Eepower”, số tháng 10/2024