Ispravan raspored instrumenata: ampermetar u seriju, voltmetar paralelno
1 · Predviđanje
Za ispravno mjerenje struje i napona otpornika, ampermetar mora ići u seriju, a voltmetar paralelno. Ako postaviš instrumente tako, ponaša li se krug točno kao da ih nema?
- Ne — svaki raspored instrumenata donekle mijenja krug.
- Ovisi o vrijednosti otpornika.
- Da — ispravno postavljeni idealni instrumenti uopće ne mijenjaju struju ili napon kruga.
2 · Postava
- Otvori postav meters-correct 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 i potvrdi da voltmetar čita 9 V u svakom pokušaju bez obzira na R1.
- Objasni, koristeći 0 Ω ampermetra i ∞ Ω voltmetra, zašto ovaj raspored omogućuje očitavanje prave struje i napona otpornika bez ikakvog uznemiravanja kruga.
5 · Proširenje
- Pogledaj pokus meters-swapped za to što se dogodi kad se rasporedi ampermetra i voltmetra slučajno zamijene. Predvidi, prije nego pogledaš, bi li zamjena dala nulu struje, nulu napona ili nešto sasvim drugo.
- Moderni digitalni multimetri vrlo dobro aproksimiraju idealne ampermetre i voltmetre (iznimno niski, odnosno iznimno visoki unutarnji otpor). Zašto bi stariji, manje precizni instrument dao očitanje vidljivo drugačije od prave vrijednosti kruga?
Fizika iza ovog pokusa
Ispravan raspored instrumenata
Ampermetar mjeri struju, pa mora biti dio puta struje — spojen u seriju. Voltmetar mjeri razliku napona između dvije točke, pa mora biti spojen paralelno preko tih točaka, vukući zanemarivu vlastitu struju.
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
- Idealni instrumenti: ampermetar i voltmetar ne uznemiruju krug
- 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
- Zamijenjeni instrumenti: česta greška u spajanju
- RC punjenje: eksponencijalni približavanje kondenzatora