Електричні кола

Прилади перемкнуті (як не треба)

Вольтметр послідовно (ідеальний розрив) блокує струм до ~0 A; амперметр паралельно (ідеальне коротке замикання) обходить резистор. Ось чому прилади треба вмикати інакше.

Прилади перемкнуті (як не треба) — інтерактивне моделювання: Електричні кола. Вольтметр послідовно (ідеальний розрив) блокує струм до ~0 A; амперметр паралельно (ідеальне коротке замикання) обходить резистор. Ось чому прилади треба вмикати інакше. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Перемкнуті прилади (як не треба)

Вольтметр послідовно блокує струм; амперметр паралельно закоротжує резистор.

Ідеалізовані прилади перебільшують помилку: зі вольтметром послідовно тече майже нуль струму.

• Вольтметр послідовно → I ≈ 0
• Амперметр паралельно → V_R ≈ 0

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

Якщо вольтметр випадково увімкнено послідовно (де мав бути амперметр), а амперметр паралельно (де мав бути вольтметр), що станеться зі струмом резистора, який би опір ви не обрали?

Прогнози для зважування

• Струм завжди нуль — величезний опір послідовного вольтметра повністю блокує коло.
• Коло все ще працює нормально, просто з менш точними показами.
• Струм стає небезпечно великим.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Опір R1 (Ω)

Що ви вимірюєте:

• Струм резистора I (A)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет перемкнутих приладів та натисніть «Скинути». Вольтметр (неправильно) послідовно; амперметр (неправильно) паралельно до резистора.
2. Увімкніть показ струму на резисторі.
3. Задайте значення R1 для кожного заміру та запишіть струм резистора.

Керівне рівняння

Чому компоновка приладів має значення — V = I·R

Дуже високий опір вольтметра гарний паралельно (де він споживає нехтовний струм), але стає фактичним розривом кола послідовно. Дуже низький опір амперметра гарний послідовно, але стає фактичним коротким замиканням паралельно.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Ідеальний вольтметр послідовно діє як розрив кола (майже нескінченний опір), тож струм не може текти ніде в контурі, незалежно від значення R1.
• Поясніть, чому послідовний вольтметр — створений вимірювати, не споживаючи струму, — натомість блокує весь струм, коли він єдиний доступний шлях, і чому напруга на резисторі теж зчитується нульовою.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Паралельний амперметр (0 Ω) фактично закоротжує резистор: струм тече переважно крізь амперметр замість R1. У справжньому колі з неідеальним (але все ще низькоомним) амперметром ця помилка може спожити небезпечно високий струм і пошкодити прилад. Поясніть, чому «вимірюй струм амперметром паралельно» — справжня побутова небезпека монтажу, а не лише теоретична цікавинка.
• Якщо ви зібрали коло й знайшли нуль струму всюди зі справною батареєю, що сказав би вам перегляд компоновки вольтметра про можливу помилку монтажу?

• 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 в перемкнутих приладах
2. Виберіть резистор
3. Натисніть «Запустити»
4. Неправильна компоновка
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 →

Закони Кірхгофа