Κυκλώματα

Κύκλωμα με όργανα

Το αμπερόμετρο μετρά ένταση· το βολτόμετρο τάση

Κύκλωμα με όργανα — διαδραστική προσομοίωση Κυκλώματα. Το αμπερόμετρο μετρά ένταση· το βολτόμετρο τάση Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Σωστή τοποθέτηση οργάνων

Αμπερόμετρο σε σειρά μετρά την ένταση· βολτόμετρο παράλληλα μετρά την τάση σε ένα στοιχείο.

Τα όργανα είναι ιδανικοποιημένα: το αμπερόμετρο έχει αντίσταση ~0 Ω και το βολτόμετρο ~∞ Ω.

• Αμπερόμετρο σε σειρά → I
• Βολτόμετρο παράλληλα → V

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Αμπερόμετρο (σε σειρά) και βολτόμετρο (παράλληλα) προστίθενται σε απλό κύκλωμα αντιστάτη για να το μετρήσουν. Αλλάζουν τα ίδια τα όργανα τη συμπεριφορά του κυκλώματος;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Ναι — η προσθήκη οργάνων πάντα αλλάζει την ένταση και την τάση που προσπαθείς να μετρήσεις.
• Εξαρτάται από ποια τιμή αντιστάτη δοκιμάζεις.
• Όχι — ιδανικό αμπερόμετρο έχει μηδενική αντίσταση και ιδανικό βολτόμετρο άπειρη αντίσταση, ώστε κανένα δεν διαταράσσει το κύκλωμα.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Αντιστάτης R1 (Ω)

Τι μετράς:

• Ένδειξη βολτρομέτρου V (V)
• Ένδειξη αμπερομέτρου I (A)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή metered-resistor και πάτησε Επαναφορά. Το αμπερόμετρο κάθεται σε σειρά με το R1· το βολτόμετρο κάθεται παράλληλα πάνω στο R1.
2. Ενεργοποίησε και τις ενδείξεις αμπερομέτρου και βολτρομέτρου.
3. Ρύθμισε την τιμή του R1 για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένδειξη αμπερομέτρου.

Κυρίαρχη εξίσωση

Συμπεριφορά ιδανικού οργάνου — V = I·R

Ιδανικό αμπερόμετρο (0 Ω) τοποθετημένο σε σειρά δεν προσθέτει αντίσταση στον βρόχο, και ιδανικό βολτόμετρο (∞ Ω) τοποθετημένο παράλληλα δεν αντλεί ένταση — μαζί σου επιτρέπουν να διαβάσεις την πραγματική ένταση και τάση κυκλώματος χωρίς να το διαταράξεις.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε I = E/R1 χρησιμοποιώντας E = 9 V. Σύγκρινε με τον πίνακα. Πρόσεξε ότι η ένδειξη βολτρομέτρου μένει 9 V σε κάθε δοκιμή — εξήγησε γιατί.
• Ιδανικό αμπερόμετρο έχει 0 Ω, ώστε δεν πέφτει καμία τάση — η πλήρης EMF μπαταρίας εμφανίζεται πάνω στο R1 ανεξαρτήτως της τιμής του R1. Εξήγησε γιατί αυτό σημαίνει ότι η ένδειξη βολτρομέτρου δεν αλλάζει ποτέ ακόμη καθώς το R1 (και η ένταση) αλλάζουν.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Πραγματικό αμπερόμετρο έχει μικρή αλλά μη μηδενική αντίσταση, και πραγματικό βολτόμετρο μεγάλη αλλά πεπερασμένη αντίσταση. Για πολύ μικρό R1, η αντίσταση πραγματικού (μη-ιδανικού) αμπερομέτρου θα άρχιζε να παίζει μεγαλύτερο ή μικρότερο ρόλο σε σύγκριση με το R1;
• Αυτό το πείραμα τοποθετεί το αμπερόμετρο σε σειρά και το βολτόμετρο παράλληλα — τη μοναδική τοποθέτηση που δεν διαταράσσει το κύκλωμα. Δες το πείραμα meters-swapped για τι πάει στραβά αν τοποθετηθούν με τον αντίστροφο τρόπο.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Καλώς όρισες στον Μετρημένο αντιστάτη
2. Επίλεξε τον αντιστάτη
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Δύο ενδείξεις
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Νόμος Ohm