مترهای ایدهآل: آمپرسنج و ولتمتر مدار را آشفته نمیکنند
1 · پیشبینی
برای اندازهگیری، آمپرسنج (سری) و ولتمتر (موازی) به مدار مقاومت سادهای افزوده میشوند. آیا خود مترها رفتار مدار را عوض میکنند؟
- بله — افزودن مترها همیشه جریان و ولتاژی را که میخواهید بخوانید عوض میکند.
- به مقدار مقاومتی که میآزمایید بستگی دارد.
- نه — آمپرسنج ایدهآل مقاومت صفر و ولتمتر ایدهآل مقاومت بینهایت دارد، پس هیچیک مدار را آشفته نمیکند.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیم مقاومتِ مترگذاریشده را باز کنید و Reset بزنید. آمپرسنج با R1 سری است؛ ولتمتر موازی بر سر R1.
- قرائتهای آمپرسنج و ولتمتر را هر دو فعال کنید.
- مقدار R1 را برای هر آزمایش تنظیم کنید و قرائت آمپرسنج را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| مقاومت R1 (Ω) | قرائت ولتسنج V (V) | قرائت آمپرسنج I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
برای سه آزمایش، قرائت آمپرسنج I (محور y) را بر حسب 1/R1 (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، I = E/R1 را با E = 9 V حساب کنید. با جدول مقایسه کنید. توجه کنید قرائت ولتسنج در هر آزمایش 9 V میماند — توضیح دهید چرا.
- آمپرسنج ایدهآل 0 Ω است، پس ولتاژی نمیاندازد — نیروی محرکهٔ کامل باتری، فارغ از مقدار R1، روی R1 میافتد. توضیح دهید چرا این یعنی قرائت ولتمتر هرگز تغییر نمیکند حتی وقتی R1 (و جریان) تغییر میکند.
5 · گسترش
- آمپرسنج واقعی مقاومت کوچک اما ناصفری دارد و ولتمتر واقعی مقاومت بزرگ اما متناهی. برای R1 های خیلی کوچک، مقاومت آمپرسنج واقعی (غیر ایدهآل) نسبت به R1 مهمتر میشود یا کماهمیتتر؟
- این آزمایش آمپرسنج را سری و ولتمتر را موازی میگذارد — تنها چینی که مدار را آشفته نمیکند. آزمایش مترهای جابهجا را ببینید تا بدانید برعکس چه میشود.
فیزیک پشت این آزمایش
رفتار متر ایدهآل
آمپرسنج ایدهآل (0 Ω) در سری هیچ مقاومتی به حلقه نمیافزاید و ولتمتر ایدهآل (∞ Ω) در موازی هیچ جریانی نمیکشد — با هم اجازه میدهند جریان و ولتاژ واقعی مدار را بیآشفتگی بخوانید.