Идеальные приборы: амперметр и вольтметр не возмущают цепь
1 · Прогноз
Амперметр (последовательно) и вольтметр (параллельно) добавлены в простую резисторную цепь для измерения. Меняют ли сами приборы поведение цепи?
- Да — добавление приборов всегда меняет ток и напряжение, которые вы пытаетесь измерить.
- Зависит от того, какое сопротивление вы испытываете.
- Нет — идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление, идеальный вольтметр бесконечное, поэтому ни один не возмущает цепь.
2 · Подготовка
- Откройте пресет схемы с приборами и нажмите «Сброс». Амперметр стоит последовательно с R1; вольтметр — параллельно R1.
- Включите показания амперметра и вольтметра.
- Задайте значение R1 для каждой пробы и запишите показание амперметра.
3 · Сбор данных
| Сопротивление R1 (Ω) | Показание вольтметра V (V) | Показание амперметра I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Постройте показание амперметра I (ось y) против 1/R1 (ось x) для трёх проб.
4 · Анализ
- Для одной пробы вычислите I = E/R1 при E = 9 В. Сравните с таблицей. Заметьте: показание вольтметра остаётся 9 В в каждой пробе — объясните почему.
- Идеальный амперметр имеет 0 Ω, поэтому не создаёт падения напряжения — полная ЭДС батареи ложится на R1 независимо от его значения. Объясните, почему показание вольтметра не меняется, хотя меняются R1 и ток.
5 · Развитие
- У реального амперметра малое, но ненулевое сопротивление, у реального вольтметра большое, но конечное. При очень малом R1 сопротивление реального (неидеального) амперметра становится важнее или неважнее по сравнению с R1?
- Этот эксперимент ставит амперметр последовательно, вольтметр параллельно — единственное включение, не возмущающее цепь. Смотрите эксперимент с переставленными приборами, чтобы узнать, что не так при обратном включении.
Физика этого эксперимента
Поведение идеальных приборов
Идеальный амперметр (0 Ω), включённый последовательно, не добавляет сопротивления в контур, а идеальный вольтметр (∞ Ω), включённый параллельно, не потребляет тока — вместе они позволяют считать истинные ток и напряжение цепи, не возмущая её.