Правильное включение приборов: амперметр последовательно, вольтметр параллельно
1 · Прогноз
Чтобы правильно измерить ток и напряжение резистора, амперметр ставят последовательно, вольтметр параллельно. При таком включении ведёт ли цепь себя в точности как без приборов?
- Нет — любое включение приборов как-то меняет цепь.
- Зависит от значения резистора.
- Да — правильно включённые идеальные приборы совсем не меняют ток и напряжение цепи.
2 · Подготовка
- Откройте пресет правильных приборов 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 и убедитесь, что вольтметр показывает 9 В в каждой пробе независимо от R1.
- Используя 0 Ω амперметра и ∞ Ω вольтметра, объясните, почему такое включение позволяет считать истинные ток и напряжение резистора, вовсе не возмущая цепь.
5 · Развитие
- Смотрите эксперимент с переставленными приборами, чтобы узнать, что будет при случайном переворачивании. До просмотра спрогнозируйте: перестановка даст нулевой ток, нулевое напряжение или нечто совсем иное?
- Современные цифровые мультиметры очень близко приближаются к идеальным амперметру и вольтметру (крайне низкое и крайне высокое внутреннее сопротивление). Почему старый, менее точный прибор может дать показание, заметно отличающееся от истинного значения цепи?
Физика этого эксперимента
Правильное включение приборов
Амперметр измеряет ток, поэтому должен быть частью пути тока — включён последовательно. Вольтметр измеряет разность напряжений между двумя точками, поэтому включается параллельно этим точкам, потребляя пренебрежимый собственный ток.