Plasarea corectă a instrumentelor: ampermetru în serie, voltmetru în paralel
1 · Prezice
Pentru a măsura corect curentul și tensiunea unui rezistor, un ampermetru trebuie pus în serie, iar un voltmetru în paralel. Dacă așezi instrumentele așa, se comportă circuitul exact ca și cum instrumentele n-ar fi acolo?
- Nu — orice plasare de instrumente schimbă oarecum circuitul.
- Depinde de valoarea rezistorului.
- Da — instrumentele ideale corect plasate nu schimbă deloc curentul sau tensiunea circuitului.
2 · Montaj
- Deschide presetarea meters-correct și apasă Resetează. Ampermetrul stă în serie cu R1; voltmetrul stă în paralel pe R1.
- Activează citirile ampermetrului și voltmetrului.
- Setează valoarea lui R1 pentru fiecare încercare și înregistrează citirea ampermetrului.
3 · Colectează date
| Rezistența R1 (Ω) | Citirea voltmetrului V (V) | Citirea ampermetrului I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Plotează citirea ampermetrului I (axa y) în funcție de 1/R1 (axa x) pentru cele trei încercări.
4 · Analizează
- Pentru o încercare, calculează I = E/R1 folosind E = 9 V. Compară cu tabelul și confirmă faptul că voltmetrul citește 9 V în fiecare încercare, indiferent de R1.
- Explică, folosind cei 0 Ω ai ampermetrului și ∞ Ω ai voltmetrului, de ce această plasare îți permite să citești curentul și tensiunea reale ale rezistorului fără a perturba deloc circuitul.
5 · Extinde
- Vezi experimentul meters-swapped pentru ce se întâmplă dacă plasările ampermetrului și voltmetrului sunt inversate din greșeală. Prezice, înainte de a privi, dacă inversarea ar face circuitul să citească curent zero, tensiune zero sau cu totul altceva.
- Multimetrele digitale moderne aproximează foarte îndeaproape ampermetrele și voltmetrele ideale (rezistență internă extrem de mică și, respectiv, extrem de mare). De ce ar putea un instrument mai vechi, mai puțin precis, să dea o citire vizibil diferită de valoarea reală a circuitului?
Fizica din spatele acestui experiment
Plasarea corectă a instrumentelor
Un ampermetru măsoară curent, deci trebuie să facă parte din calea curentului — legat în serie. Un voltmetru măsoară o diferență de tensiune între două puncte, deci trebuie legat în paralel pe acele puncte, trăgând un curent neglijabil al lui.
Circuite
- Legea lui Ohm: curent, tensiune și rezistență
- Rezistoare în serie: rezistențele se adună
- Rezistoare în paralel: curentul se împarte
- O lampă cu întrerupător: disiparea puterii într-un bec
- Baterii în serie: EMF-urile se adună
- Instrumente ideale: ampermetrele și voltmetrele nu deranjează circuitul
- Becuri în serie: curent partajat, becuri mai slabe
- Becuri în paralel: tensiune partajată, luminozitate maximă
- Scurtcircuitarea unui bec: ce se întâmplă când îl ocolești
- Dimmer cu reostat: rezistență variabilă continuu
- Instrumente inversate: o greșeală comună de conectare
- Încărcarea RC: abordarea exponențială a unui condensator