メーターの逆配置:よくある配線ミス
1 · 予測
電圧計を誤って直列(電流計の場所)、電流計を並列(電圧計の場所)に置くと、抵抗をどの値にしても抵抗電流はどうなりますか?
- 電流は常に0です。直列電圧計の巨大な抵抗が回路を完全に遮断します。
- 回路は通常通り動きますが、読みの精度が落ちます。
- 電流は危険なほど大きくなります。
2 · 準備
- meters-swapped プリセットを開いて Reset を押します。電圧計は(誤って)直列、電流計は(誤って)抵抗に並列です。
- 抵抗の電流読み出しを有効にします。
- 各試行で R1 を設定し、抵抗電流を記録します。
3 · データ収集
| 抵抗 R1 (Ω) | 抵抗電流 I (A) |
|---|---|
| 50.00 | |
| 100.00 | |
| 200.00 |
3回の試行について電流 I(縦軸)を R1(横軸)に対してプロットします。直線はゼロで平らですか?
4 · 分析
- 直列の理想電圧計は開回路(実質無限抵抗)として働き、R1 の値に関係なくループのどこにも電流を流しません。
- 電流を引かずに測るはずの直列電圧計が、唯一の経路に置かれると全電流を遮断し、抵抗電圧も0になる理由を説明します。
5 · 発展
- 並列の電流計(0 Ω)は抵抗を短絡し、電流は R1 でなく電流計を優先して流れます。実回路の低抵抗電流計では危険な大電流が流れメーターを壊します。電流計を並列に置くことが理論上の好奇心でなく現実の危険である理由を説明します。
- 正常な電池でどこにも電流が流れない回路を作ったとき、電圧計の配置を確認すると配線ミスについて何が分かりますか?
この実験の物理
メーター配置が重要な理由
電圧計の高抵抗は並列なら小電流なので適切ですが、直列では開回路になります。電流計の低抵抗は直列なら適切ですが、並列では短絡になります。