Lessons in electric circuits 6 – Experiments

Tony Kuphaldt

Contents
1 INTRODUCTION 1
1.1 Electronics as science . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Setting up a home lab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Contributors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2 BASIC CONCEPTS AND TEST EQUIPMENT 15
2.1 Voltmeter usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Ohmmeter usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3 A very simple circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4 Ammeter usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5 Ohm’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.6 Nonlinear resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.7 Power dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.8 Circuit with a switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.9 Electromagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.10 Electromagnetic induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3 DC CIRCUITS 59
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2 Series batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3 Parallel batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4 Voltage divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.5 Current divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6 Potentiometer as a voltage divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.7 Potentiometer as a rheostat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.8 Precision potentiometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.9 Rheostat range limiting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.10 Thermoelectricity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.11 Make your own multimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
3.12 Sensitive voltage detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.13 Potentiometric voltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.14 4-wire resistance measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
3.15 A very simple computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.16 Potato battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
iii
iv CONTENTS
3.17 Capacitor charging and discharging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
3.18 Rate-of-change indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4 AC CIRCUITS 145
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2 Transformer – power supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
4.3 Build a transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.4 Variable inductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
4.5 Sensitive audio detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
and so much more!!