正しいメーター配置:直列電流計・並列電圧計
1 · 予測
抵抗の電流と電圧を正しく測るには電流計を直列、電圧計を並列に置きます。この配置なら、メーターがない場合と全く同じ動作をしますか?
- いいえ。どの配置も回路を多少変えます。
- 抵抗の値によります。
- はい。正しく置いた理想メーターは電流も電圧も全く変えません。
2 · 準備
- meters-correct プリセットを開いて Reset を押します。電流計は R1 と直列、電圧計は R1 の両端に並列です。
- 電流計と電圧計の両読み出しを有効にします。
- 各試行で R1 を設定し、電流計の読みを記録します。
3 · データ収集
| 抵抗 R1 (Ω) | 電圧計の読み V (V) | 電流計の読み I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
3回の試行について電流計の読み I(縦軸)を 1/R1(横軸)に対してプロットします。
4 · 分析
- E = 9 V を用いて I = E/R1 を計算し、表と比較します。R1 に関係なく全試行で電圧計が9 Vを示すことも確認します。
- 電流計の0 Ωと電圧計の∞ Ωを用い、回路を全く乱さず真の電流・電圧を読める理由を説明します。
5 · 発展
- 電流計と電圧計を逆にするとどうなるかは meters-swapped 実験を見ます。見る前に、電流0・電圧0・その他のどれになるか予測します。
- 現代のデジタルマルチメーターは理想電流計・電圧計(内部抵抗が非常に低い・高い)をよく近似します。古い不精密なメーターが真値と異なる読みを示す理由を説明します。
この実験の物理
正しいメーター配置
電流計は電流を測るため電流経路の一部として直列に置きます。電圧計は2点間の電位差を測るため並列に置き、自身の電流をほとんど流しません。