Instruments intercanviats: un error de cablejat freqüent
1 · Prediu
Si un voltímetre és cablejat per error en sèrie (on hauria d'anar l'amperímetre) i un amperímetre en paral·lel (on hauria d'anar el voltímetre), què passa amb el corrent de la resistència, sigui quina sigui la resistència que triïs?
- El corrent és sempre zero: l'enorme resistència del voltímetre en sèrie bloca el circuit del tot.
- El circuit encara funciona normal, només amb lectures menys precises.
- El corrent es fa perillosament gran.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Instruments intercanviats» i prem Restableix. El voltímetre és (incorrectament) en sèrie; l'amperímetre és (incorrectament) en paral·lel als extrems de la resistència.
- Activa la lectura de corrent a la resistència.
- Defineix el valor de R1 per a cada prova i enregistra el corrent de la resistència.
3 · Recull dades
| Resistència R1 (Ω) | Corrent de la resistència I (A) |
|---|---|
| 50.00 | |
| 100.00 | |
| 200.00 |
Representa el corrent I (eix y) contra R1 (eix x) per a les tres proves. La línia és plana a zero?
4 · Analitza
- Un voltímetre ideal en sèrie actua com un circuit obert (resistència essencialment infinita), de manera que cap corrent no pot circular per la malla, independentment del valor de R1.
- Explica per què el voltímetre en sèrie — pensat per mesurar sense consumir corrent — en canvi bloca tot el corrent quan és l'únic camí disponible, i per què la tensió de la resistència també llegeix zero com a conseqüència.
5 · Amplia
- L'amperímetre en paral·lel (0 Ω) curtcircuita de fet la resistència: el corrent prefereix passar per l'amperímetre en lloc de R1. En un circuit real amb un amperímetre no ideal (però encara de baixa resistència), aquest error pot consumir corrent perillosament alt i fer malbé l'instrument. Explica per què «mesurar corrent amb un amperímetre en paral·lel» és un perill real de cablejat, no una simple curiositat teòrica.
- Si construïssis un circuit i trobaressis corrent zero a tot arreu amb una bateria que funciona bé, què et diria revisar la col·locació del voltímetre sobre un possible error de cablejat?
La física al darrere d'aquest experiment
Per què importa la col·locació dels instruments
La resistència molt alta d'un voltímetre va bé en paral·lel (on consumeix corrent negligible) però esdevé un circuit obert efectiu si es posa en sèrie. La resistència molt baixa d'un amperímetre va bé en sèrie però esdevé un curtcircuit efectiu si es posa en paral·lel.
Circuits
- Llei d'Ohm: corrent, tensió i resistència
- Resistències en sèrie: les resistències se sumen
- Resistències en paral·lel: el corrent es divideix
- Una bombeta amb interruptor: dissipació de potència en una bombeta
- Bateries en sèrie: els EMF se sumen
- Instruments ideals: amperímetres i voltímetres no pertorben el circuit
- Bombetes en sèrie: corrent compartit, bombetes més tènues
- Bombetes en paral·lel: tensió compartida, tota la lluminositat
- Curtcircuitar una bombeta: què passa quan la desvies
- Un regulador de reòstat: resistència variable contínua
- Col·locació correcta dels instruments: amperímetre en sèrie, voltímetre en paral·lel
- Càrrega RC: aproximació exponencial d'un condensador
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles