Správné umístění měřidel: ampérmetr do série, voltmetr paralelně
1 · Predikuj
Ke správnému měření proudu a napětí rezistoru musí ampérmetr do série a voltmetr paralelně. Když měřidla takto postavíš, chová se obvod přesně, jako by tam měřidla nebyla?
- Ne — jakékoli umístění měřidel obvod trochu změní.
- Záleží na hodnotě rezistoru.
- Ano — správně umístěná ideální měřidla vůbec nemění proud ani napětí obvodu.
2 · Sestavení
- Otevři předvolbu meters-correct a stiskni Resetovat. Ampérmetr je v sérii s R1; voltmetr je paralelně přes R1.
- Zapni odečty ampérmetru i voltmetru.
- Nastav hodnotu R1 pro každý pokus a zapiš odečet ampérmetru.
3 · Sbírej data
| Rezistor R1 (Ω) | Odečet voltmetru V (V) | Odečet ampérmetru I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Vynes odečet ampérmetru I (osa y) proti 1/R1 (osa x) pro své tři pokusy.
4 · Analyzuj
- Pro jeden pokus spočti I = E/R1 s E = 9 V. Porovnej s tabulkou a potvrď, že voltmetr čte 9 V v každém pokusu bez ohledu na R1.
- Vysvětli pomocí 0 Ω ampérmetru a ∞ Ω voltmetru, proč toto umístění dovoluje odečíst skutečný proud a napětí rezistoru bez jakéhokoli narušení obvodu.
5 · Rozšiř
- Podívej se na experiment meters-swapped, co se stane, když se umístění ampérmetru a voltmetru omylem prohodí. Predikuj předem, zda prohození by dalo nulový proud, nulové napětí, nebo něco úplně jiného.
- Moderní digitální multimetry se ideálním ampérmetrům a voltmetrům blíží velmi těsně (extrémně nízký, resp. extrémně vysoký vnitřní odpor). Proč by starší, méně přesné měřidlo mohlo dát odečet znatelně odlišný od skutečné hodnoty obvodu?
Fyzika za tímto experimentem
Správné umístění měřidel
Ampérmetr měří proud, takže musí být součástí proudové cesty — zapojen v sérii. Voltmetr měří napěťový rozdíl mezi dvěma body, takže musí být zapojen paralelně přes tyto body a odebírat zanedbatelný vlastní proud.
Obvody
- Ohmův zákon: proud, napětí a odpor
- Rezistory v sérii: odpory se sčítají
- Rezistory paralelně: proud se dělí
- Žárovka s vypínačem: disipace výkonu v žárovce
- Baterie v sérii: EMF se sčítají
- Ideální měřidla: ampérmetr a voltmetr obvod neruší
- Žárovky v sérii: sdílený proud, tlumenější žárovky
- Žárovky paralelně: sdílené napětí, plný jas
- Zkrat žárovky: co se stane, když jednu obejdeš
- Stmívač s reostatem: spojitě proměnný odpor
- Prohozená měřidla: častá kabelážní chyba
- Nabíjení RC: exponenciální přiblížení kondenzátoru