مترهای جابهجا: خطای سیمکشی رایج
1 · پیشبینی
اگر ولتمتر بهاشتباه سری (جای آمپرسنج) و آمپرسنج موازی (جای ولتمتر) بسته شود، با جریان مقاومت چه میشود، هر مقاومتی که برگزینید؟
- جریان همیشه صفر است — مقاومت عظیم ولتمتر سری مدار را کامل میبندد.
- مدار همچنان عادی کار میکند، فقط قرائتها کمدقتترند.
- جریان خطرناک بزرگ میشود.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیم مترهای جابهجا را باز کنید و Reset بزنید. ولتمتر (نادرست) سری است؛ آمپرسنج (نادرست) موازی بر سر مقاومت.
- قرائت جریان را روی مقاومت فعال کنید.
- مقدار R1 را برای هر آزمایش تنظیم کنید و جریان مقاومت را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| مقاومت R1 (Ω) | جریان مقاومت I (A) |
|---|---|
| 50.00 | |
| 100.00 | |
| 200.00 |
برای سه آزمایش، جریان I (محور y) را بر حسب R1 (محور x) رسم کنید. آیا خط صاف روی صفر است؟
4 · تحلیل
- ولتمتر ایدهآلِ سری همچون مدار باز عمل میکند (مقاومت عملاً بینهایت)، پس هیچ جریانی در حلقه جاری نمیشود، فارغ از مقدار R1.
- توضیح دهید چرا ولتمتر سری — که برای اندازهگیری بدون کشیدن جریان ساخته شده — وقتی تنها راه موجود است، همهٔ جریان را میبندد، و چرا ولتاژ مقاومت هم در نتیجه صفر خوانده میشود.
5 · گسترش
- آمپرسنج موازی (0 Ω) در واقع مقاومت را اتصال کوتاه میکند: جریان ترجیحاً از آمپرسنج میگذرد نه از R1. در مدار واقعی با آمپرسنج غیر ایدهآل (ولی کممقاومت)، این خط میتواند جریان خطرناکی بکشد و متر را بسوزاند. توضیح دهید چرا «اندازهگیری جریان با آمپرسنج موازی» خطر سیمکشی واقعی است، نه کنجکاوی نظری.
- اگر مداری بستهاید و با باتری سالم همهجا جریان صفر یافتهاید، بررسی جای ولتمترتان دربارهٔ خط سیمکشی احتمالی چه میگفت؟
فیزیک پشت این آزمایش
چرا جای متر مهم است
مقاومت بسیار بالای ولتمتر در موازی مشکلی ندارد (جریان ناچیزی میکشد) اما در سری عملاً مدار باز میشود. مقاومت بسیار پایین آمپرسنج در سری درست است اما در موازی عملاً اتصال کوتاه میشود.