Zamienione mierniki: częsty błąd okablowania

1 · Prognoza

Jeśli woltomierz przypadkiem jest w szeregu (gdzie powinien być amperomierz), a amperomierz równolegle (gdzie woltomierz), co dzieje się z prądem rezystora, niezależnie od wybranej rezystancji?

• Prąd jest zawsze zerowy — ogromna rezystancja woltomierza szeregowego całkowicie blokuje obwód.
• Obwód nadal działa normalnie, tylko z mniej dokładnymi odczytami.
• Prąd staje się niebezpiecznie duży.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset zamienionych mierników i naciśnij Reset. Woltomierz jest (niepoprawnie) w szeregu; amperomierz (niepoprawnie) równolegle na rezystorze.
2. Włącz odczyt prądu na rezystorze.
3. Ustaw wartość R1 dla każdej próby i zapisz prąd rezystora.

3 · Zbieranie danych

Narysuj prąd I (oś y) względem R1 (oś x) dla trzech prób. Czy linia jest płaska na zerze?

4 · Analiza

1. Idealny woltomierz w szeregu działa jak przerwa w obwodzie (zasadniczo nieskończona rezystancja), więc żaden prąd nie może płynąć nigdzie w pętli, niezależnie od wartości R1.
2. Wyjaśnij, dlaczego woltomierz szeregowy — zaprojektowany, by mierzyć bez pobierania prądu — zamiast tego blokuje cały prąd, gdy jest jedyną dostępną drogą, i dlaczego napięcie rezystora również wskazuje zero w rezultacie.

5 · Rozszerzenie

1. Równoległy amperomierz (0 Ω) faktycznie zwiera rezystor: prąd woli płynąć przez amperomierz niż przez R1. W prawdziwym obwodzie z nieidealnym (ale wciąż niskooporowym) amperomierzem ten błąd może pociągnąć niebezpiecznie duży prąd i uszkodzić miernik. Wyjaśnij, dlaczego „mierzenie prądu amperomierzem równolegle” to realne zagrożenie montażowe, a nie tylko teoretyczna ciekawostka.
2. Gdybyś złożył obwód i znalazł zerowy prąd wszędzie przy sprawnej baterii, co powiedziałoby Ci sprawdzenie ustawienia woltomierza o możliwym błędzie montażu?

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu