Poprawne wstawienie mierników: amperomierz w szeregu, woltomierz równolegle
1 · Prognoza
By poprawnie zmierzyć prąd i napięcie rezystora, amperomierz musi iść w szeregu, a woltomierz równolegle. Przy takim ustawieniu, czy obwód zachowuje się dokładnie tak, jakby mierników nie było?
- Nie — każde ustawienie mierników trochę zmienia obwód.
- To zależy od wartości rezystora.
- Tak — poprawnie wstawione mierniki idealne w ogóle nie zmieniają prądu ani napięcia obwodu.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset poprawnych mierników i naciśnij Reset. Amperomierz siedzi w szeregu z R1; woltomierz równolegle na R1.
- Włącz odczyty amperomierza i woltomierza.
- Ustaw wartość R1 dla każdej próby i zapisz odczyt amperomierza.
3 · Zbieranie danych
| Rezystancja R1 (Ω) | Odczyt woltomierza V (V) | Odczyt amperomierza I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Narysuj odczyt amperomierza I (oś y) względem 1/R1 (oś x) dla trzech prób.
4 · Analiza
- Dla jednej próby oblicz I = E/R1 przy E = 9 V. Porównaj z tabelą i potwierdź, że woltomierz pokazuje 9 V w każdej próbie niezależnie od R1.
- Wyjaśnij, używając 0 Ω amperomierza i ∞ Ω woltomierza, dlaczego to ustawienie pozwala odczytać prawdziwy prąd i napięcie rezystora bez żadnego zaburzania obwodu.
5 · Rozszerzenie
- Zobacz eksperyment z zamienionymi miernikami, co się dzieje przy przypadkowej zamianie. Przewidz, zanim zajrzysz, czy zamiana da obwód o zerowym prądzie, zerowym napięciu, czy coś zupełnie innego.
- Nowoczesne multimetry cyfrowe bardzo dobrze przybliżają idealne amperomierze i woltomierze (odpowiednio bardzo mała i bardzo duża rezystancja wewnętrzna). Dlaczego starszy, mniej dokładny miernik może dać odczyt wyraźnie różny od prawdziwej wartości obwodu?
Fizyka tego eksperymentu
Poprawne wstawienie mierników
Amperomierz mierzy prąd, więc musi być częścią drogi prądu — podłączony w szeregu. Woltomierz mierzy różnicę napięć między dwoma punktami, więc musi być podłączony równolegle do tych punktów, pobierając znikomy własny prąd.