電圧計の使い方マスター：正確な電圧測定をシンプルに

必要な部品と材料

• マルチメーター – デジタルまたはアナログ
• 各種電池
• LED 1個（Radio Shackカタログ #276-026または同等品）
• 小型ホビーモーター、永久磁石タイプ（Radio Shackカタログ #273-223または同等品）
• ワニ口クリップ付きジャンパーワイヤー2本（Radio Shackカタログ #278-1156、#278-1157または同等品）

マルチメーターは電圧、電流、抵抗を測定する多機能ツールです。デジタルモデルは数値表示、アナログメーターは印刷スケール上を動く針で示します。アナログメーターは往々にして安価で、初心者の学習用として優れています。包括的なツールキットには両方を揃えるのが理想ですが、まずはアナログ版から始めましょう。

相互参照

• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 1: “Basic Concepts of Electricity”
• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 8: “DC Metering Circuits”

学習目標

• 電圧を正確に測定する
• 電圧の点対点の性質を理解する
• 適切なメーターレンジを選択する

図解

 

 

 

 

 

手順

すべての実験で、マルチメーターは目に見えない電気的特性を検出・測定するための主要な「目」です。特に低電流・安全範囲の電気は人体では知覚できないため、信頼できるメーターが不可欠です。

まずマルチメーターのマニュアルを読みます。デジタルメーターは小型電池が必要、アナログは不要。オートレンジメーターは最適スケールを自動選択、マニュアルレンジメーターは測定タイプごとに複数のダイヤル位置があります。

セレクタスイッチを最高の「DC V」設定（またはオートレンジ機の唯一のDC-V位置）に合わせます。赤プローブを電池のプラス端子、黒プローブをマイナス端子に接続。読み取り値が表示されます。表示が負の場合、プローブを逆にします。

マニュアルレンジメーターでは、高レンジ設定だと指示が弱いかもしれません。ダイヤルをより低いDC-Vレンジに切り替えて再接続。指示が強くなるはずです。メーターが「オーバーレンジ」（アナログなら針が右端、デジタルなら「OL」やダッシュ表示）にならない最低レンジを選びます。

自問してください：片方のプローブだけが電池に触れている場合どうなるか？ 電圧を登録するにはメーターをどう接続すべきか？ これらの疑問は、電圧が2点間にのみ存在し、ボルトメーターが完全な回路を橋渡ししなければ機能しないことを示しています。

次に、複数の電池サイズを測定し、最大精度を得るための正しいレンジ選択を練習します。

次にマルチメーターを最低DC-Vレンジに設定し、プローブをLEDのリードに接続。LEDは小さな電流で発光し、光を受けると太陽電池のように微小電圧を生成します。LEDを明るい光源に向け、メーターの読みを観察します。

化学反応に依存する電池とは異なり、LEDは光エネルギーを電気エネルギーに変換し、光を受けている間電圧を生み出します。

最後に、モーターをシンプルな発電機としてテスト。メーターをモーター端子に接続し、手で軸を回します。回転速度に比例して電圧が上昇するはずです。接点維持が難しければワニ口クリップ付きジャンパーワイヤーを使用（画像参照）。回転方向を逆にし、極性反転を確認：メーターは符号反転または逆方向の針偏向を示します。

関連ワークシート：

• Basic Voltmeter Use