Електричні кола

Вимірювальне коло

Амперметр показує струм; вольтметр показує напругу.

Вимірювальне коло — інтерактивне моделювання: Електричні кола. Амперметр показує струм; вольтметр показує напругу. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Правильна компоновка приладів

Амперметр послідовно вимірює струм; вольтметр паралельно вимірює напругу на компоненті.

Прилади ідеалізовані: амперметр має ~0 Ω опору, а вольтметр ~∞ Ω.

• Амперметр послідовно → I
• Вольтметр паралельно → V

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Амперметр (послідовно) та вольтметр (паралельно) додано до простого резисторного кола для вимірювання. Чи змінюють самі прилади поведінку кола?

Прогнози для зважування

• Так — додавання приладів завжди змінює струм і напругу, які ви намагаєтеся виміряти.
• Залежить від того, яке значення резистора ви перевіряєте.
• Ні — ідеальний амперметр має нульовий опір, а ідеальний вольтметр нескінченний, тож жоден не турбує коло.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Опір R1 (Ω)

Що ви вимірюєте:

• Показ вольтметра V (V)
• Показ амперметра I (A)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет вимірюваного резистора та натисніть «Скинути». Амперметр послідовно з R1; вольтметр паралельно до R1.
2. Увімкніть покази і амперметра, і вольтметра.
3. Задайте значення R1 для кожного заміру та запишіть показ амперметра.

Керівне рівняння

Поведінка ідеальних приладів — V = I·R

Ідеальний амперметр (0 Ω), увімкнений послідовно, не додає опору в контур, а ідеальний вольтметр (∞ Ω), увімкнений паралельно, не споживає струму — разом вони дозволяють зчитати справжні струм і напругу кола, не турбуючи його.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть I = E/R1 з E = 9 V. Порівняйте з таблицею. Помітьте, що показ вольтметра лишається 9 V у кожному замірі — поясніть чому.
• Ідеальний амперметр має 0 Ω, тож не падає напруги — повна ЕРС батареї з'являється на R1 незалежно від значення R1. Поясніть, чому це означає, що показ вольтметра ніколи не змінюється, навіть коли змінюються R1 (і струм).

Де це трапляється за межами лабораторії

• Справжній амперметр має малий, але ненульовий опір, а справжній вольтметр — великий, але скінченний. Для дуже малого R1 опір справжнього (неідеального) амперметра почав би мати більше чи менше значення порівняно з R1?
• Цей експеримент ставить амперметр послідовно, а вольтметр паралельно — єдина компоновка, що не турбує коло. Див. експеримент із перемкнутими приладами, щоб побачити, що йде не так при іншій компоновці.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Вітаємо у вимірюваному резисторі
2. Виберіть резистор
3. Натисніть «Запустити»
4. Два покази
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Закон Ома