Idealni instrumenti: ampermetar i voltmetar ne uznemiruju krug
1 · Predviđanje
Ampermetar (u seriji) i voltmetar (paralelno) dodani su u jednostav krug s otpornikom za mjerenje. Mijenjaju li sami instrumenti ponašanje kruga?
- Da — dodavanje instrumenata uvijek mijenja struju i napon koje pokušavaš izmjeriti.
- Ovisi o tome koju vrijednost otpora testiraš.
- Ne — idealan ampermetar ima nula otpora, a idealan voltmetar beskonačan otpor, pa nijedan ne uznemiruje krug.
2 · Postava
- Otvori postav metered-resistor i pritisni Resetiraj. Ampermetar stoji u seriji s R1; voltmetar paralelno preko R1.
- Omogući očitanja i ampermetra i voltmetra.
- Postavi vrijednost R1 za svaki pokušaj i zabilježi očitanje ampermetra.
3 · Prikupljanje podataka
| Otpor R1 (Ω) | Očitanje voltmetra V (V) | Očitanje ampermetra I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Nacrtaj očitanje ampermetra I (y-os) naspram 1/R1 (x-os) za svoja tri pokušaja.
4 · Analiza
- Za jedan pokušaj izračunaj I = E/R1 koristeći E = 9 V. Usporedi s tablicom. Primijeti da očitanje voltmetra ostaje 9 V u svakom pokušaju — objasni zašto.
- Idealan ampermetar ima 0 Ω, pa ne gubi napon — puni EMF baterije pojavljuje se na R1 bez obzira na vrijednost R1. Objasni zašto to znači da se očitanje voltmetra nikad ne mijenja čak i dok se R1 (i struja) mijenja.
5 · Proširenje
- Pravi ampermetar ima mali, ali ne-nula otpor, a pravi voltmetar velik, ali konačan otpor. Za vrlo mali R1, bi otpor stvarnog (neidealnog) ampermetra počeo biti važniji ili manje važan u usporedbi s R1?
- Ovaj pokus stavlja ampermetar u seriju, a voltmetar paralelno — jedini raspored koji ne uznemiruje krug. Pogledaj pokus meters-swapped za to što pođe po krivu kad se zamijene.
Fizika iza ovog pokusa
Ponašanje idealnih instrumenata
Idealan ampermetar (0 Ω) u seriji ne dodaje otpor petlji, a idealan voltmetar (∞ Ω) paralelno ne vuče struju — zajedno ti omogućuju očitavanje prave struje i napona kruga bez uznemiravanja.
Strujni krugovi
- Ohmov zakon: struja, napon i otpor
- Otpornici u seriji: otpori se zbrajaju
- Otpornici paralelno: struja se dijeli
- Žarulja s prekidačem: disipacija snage u žarulji
- Baterije u seriji: EMF se zbrajaju
- Žarulje u seriji: dijeljena struja, tamnije žarulje
- Žarulje paralelno: dijeljen napon, puna svjetlina
- Kratki spoj žarulje: što se dogodi kad je zaobiđeš
- Prigušivač s reostatom: kontinuirano promjenjivi otpor
- Ispravan raspored instrumenata: ampermetar u seriju, voltmetar paralelno
- Zamijenjeni instrumenti: česta greška u spajanju
- RC punjenje: eksponencijalni približavanje kondenzatora