Mittarit väärinpäin: yleinen kytkentävirhe

1 · Ennusta

Jos volttimittari kytketään vahingossa sarjaan (minne ampeerimittarin pitäisi mennä) ja ampeerimittari rinnakkain (minne volttimittarin pitäisi mennä), mitä vastuksen virralle tapahtuu riippumatta valitsemastasi resistanssista?

• Virta on aina nolla – sarjavolttimittarin suuri resistanssi estää piirin kokonaan.
• Piiri toimii edelleen normaalisti, vain vähemmän tarkoilla lukemilla.
• Virrasta tulee vaarallisen suuri.

2 · Kokoa

1. Avaa mittarit väärinpäin -esiasetus ja paina Nollaa. Volttimittari on (virheellisesti) sarjassa; ampeerimittari on (virheellisesti) rinnakkain vastuksen yli.
2. Ota käyttöön virran lukema vastuksesta.
3. Aseta R1:n arvo jokaiselle suoritukselle ja kirjaa vastuksen virta.

3 · Kerää data

Kuvaa virta I (y-akseli) arvoa R1 vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva tasainen nollassa?

4 · Analysoi

1. Sarjassa oleva ideaali volttimittari toimii avoimena piirinä (käytännössä ääretön resistanssi), joten virta ei voi virrata missään silmukassa riippumatta R1:n arvosta.
2. Selitä, miksi sarjavolttimittari – joka on tarkoitettu mittaamaan vetämättä virtaa – estääkin kaiken virran, kun se on ainoa käytettävissä oleva reitti, ja miksi vastuksen jännite lukee myös nollaa seurauksena.

5 · Laajenna

1. Rinnakkainen ampeerimittari (0 Ω) oikeasti oikosulkee vastuksen: virta virtaa ensisijaisesti ampeerimittarin kautta R1:n sijaan. Todellisessa piirissä ei-ideaalin (mutta silti pieniresistanssisen) ampeerimittarin kanssa tämä virhe voi vetää vaarallisen suuren virran ja vaurioittaa mittaria. Selitä, miksi ”virran mittaus ampeerimittarilla rinnakkain” on todellisen maailman kytkentävaara, ei vain teoreettinen kuriositeetti.
2. Jos rakensit piirin ja havaitsit nollavirran kaikkialla hyvin toimivalla paristolla, mitä volttimittarisijoittelusi tarkistaminen kertoisi mahdollisesta kytkentävirheestä?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia