Ідеальні прилади: амперметр і вольтметр не турбують коло
1 · Прогноз
Амперметр (послідовно) та вольтметр (паралельно) додано до простого резисторного кола для вимірювання. Чи змінюють самі прилади поведінку кола?
- 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.
2 · Установка
- Відкрийте пресет вимірюваного резистора та натисніть «Скинути». Амперметр послідовно з R1; вольтметр паралельно до R1.
- Увімкніть покази і амперметра, і вольтметра.
- Задайте значення R1 для кожного заміру та запишіть показ амперметра.
3 · Збір даних
| Опір R1 (Ω) | Показ вольтметра V (V) | Показ амперметра I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Побудуйте графік показу амперметра I (вісь y) проти 1/R1 (вісь x) для трьох замірів.
4 · Аналіз
- 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).
5 · Поглиблення
- 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.
Фізика цього експерименту
Поведінка ідеальних приладів
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.