Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

При каких условиях использование вольтметра будет более точным, чем амперметр для измерения тока

При каких условиях использование вольтметра будет более точным, чем амперметр для измерения тока?

Предположим, у вас есть простая схема с источником напряжения V1, подключенным к резистору R1, например:

схематический

Вы можете подключить амперметр последовательно, и тогда внутреннее сопротивление амперметра повлияет на фактическое значение тока, что приведет к некоторой ошибке. Но вы также можете подключить вольтметр (с высоким внутренним сопротивлением) параллельно через R1 и рассчитать ток путем деления измеренного напряжения на R1. Из-за внутреннего сопротивления вольтметра все равно будет какая-то ошибка, но что будет более точным? Или, более конкретно, при каких условиях (т. Е. Большой / малый ток, R1, V1 и т. Д.) Было бы более точно использовать второй подход с вольтметром вместо амперметра?

Давайте возьмем два примера: один с высоким током и низким сопротивлением, а другой с низким током и высоким сопротивлением. Давайте также предположим, что наш амперметр имеет сопротивление 1 Ω и наш вольтметр имеет сопротивление 1 M Ω

схематический

В этой схеме у нас очень низкий источник сопротивления и низкое сопротивление нагрузки. Эта ситуация не очень хороша для амперметра, так как это шунтирующее сопротивление 1 Ω собирается изменить общее сопротивление 11 Ω , что довольно много изменений. Однако вольтметр имеет такой высокий импеданс по сравнению с нагрузочным резистором, что почти не влияет на него. Кроме того, поскольку выходное сопротивление источника очень низкое, параллельное добавление нагрузки будет очень мало влиять на напряжение на V1. В этом случае, если сопротивление нагрузки точно известно, вольтметр является лучшим выбором.

схематический

В этой схеме полное сопротивление нагрузки и источника высокое. Если мы поместим вольтметр параллельно с R1, то 1 M Ω входной импеданс довольно близок к R1 и изменит его на 90.9 k Ω , Тем не менее, амперметр 1 Ω сопротивление вряд ли повлияет на реальное сопротивление нагрузки, так как оно намного ниже, чем 100 k Ω , Кроме того, поскольку импеданс V1 очень высок, добавление последовательной нагрузки к нему вряд ли повлияет на ток, который он производит. В этом случае добавление амперметра в серии является лучшим выбором.

Как вы можете видеть, выбор прибора с высоким импедансом, где импеданс источника низкий, и импедансом низким, когда импеданс источника высокий, являются наилучшим выбором, чтобы минимизировать ошибку, вызванную добавлением инструмента в цепь.

Читайте так же:
Напильник для заточки ножей

Есть много причин, помимо точности, хотя в моем первом примере это действительно так. Вот несколько реальных приложений, с которыми я имел дело. Сначала два из настроек университета:

  • Если есть даже малейшие шансы, текущие переходные процессы или глюки являются проблемой. Амперметр слишком медленный для отклика, но вы можете заменить вольтметр на осциллографе (отключение светодиода от цифрового источника питания в режиме постоянного тока приводило к случайным скачкам тока в 1 мА, что нарушало эксперимент).
  • Если вы хотите иметь возможность снять счетчик без разрыва цепи или выключения питания (например, проведите несколько экспериментов с лазерными диодами в образовательной среде с помощью простой цепи источника тока — измерьте V через серию 1 Ω резистор встроен в цепь привода и вы можете убрать счетчик.

Тогда один (буквально) ближе к дому:

    В автомобильной электронике иногда у вас большой ток при подключении питания, но вы хотите измерить низкий ток впоследствии. Вы можете (i) перевести измеритель в режим мА, замкнуть его, подключить аккумулятор, устранить короткое замыкание или (ii) последовательно подключить силовой резистор и измерить V на нем. Последнее рекомендуется, если у вас есть только ограниченный запас мультиметровых предохранителей. (У меня были только диапазоны 200 мА и 10 А постоянного тока на нескольких метрах, диапазоны 10 А имели точность 100 мА, и я пытался отследить сток

Что будет если вольтметр подключить последовательно

На сколько изменится сопротивление участка цепи АВ, изображенного на рисунке, если ключ К разомкнуть? Сопротивление каждого резистора равно 4 Ом. (Ответ дайте в омах. Если сопротивление увеличится, изменение считайте положительным, если уменьшится — отрицательным.)

Решение . До размыкания ключа резисторы, изображенные на рисунке вертикально, закорочены, схема представляет собой просто резистор R.

Если разомкнуть ключ, «вертикальные» резисторы перестанут быть закороченным и схема станет представлять собой последовательное соединение резистора R с двумя параллельно соединенными резисторами R. Следовательно, сопротивление участка цепи после размыкания ключа будет равно

R плюс дробь, числитель — R умножить на R, знаменатель — R плюс R =1,5R=1,5 умножить на 4Ом=6Ом.

Таким образом, сопротивление участка цепи увеличится на 2 Ом.

На рисунке представлена электрическая цепь. Вольтметр показывает напряжение 12 В. Какую силу тока показывает амперметр? (Ответ выразите в амперах. Амперметр и вольтметр считайте идеальными.)

Читайте так же:
Чернение латуни в домашних условиях перекисью водорода

Решение . Реостат, три резистора с сопротивлениями 4 Ом, 5 Ом и 6 Ом и амперметр подключены последовательно, а значит, через них течет одинаковый ток. Вольтметр подключен к участку цепи, представляющему собой последовательное соединение трёх резисторов. Общее сопротивление этого участка цепи равно R=4Ом плюс 5Ом плюс 6Ом=15Ом.Используя закон Ома, определим силу тока, текущего через резисторы: I= дробь, числитель — U, знаменатель — R = дробь, числитель — 12В, знаменатель — 15Ом =0,8А.Именно такую силу тока и показывает амперметр.

Металлическая проволока сопротивлением 4 Ом изогнута в виде окружности с диаметром AB. К точке A прикреплена неподвижная клемма. Вторую клемму C можно двигать вдоль окружности (с сохранением электрического контакта). Клемму C совмещают с точкой B на окружности. Чему при этом становится равно электрическое сопротивление между клеммами?

Решение . Считая, что проволока однородная, получаем, что сопротивление верхнего полукольца AB и нижнего равны между собой и равны  дробь, числитель — 4Ом, знаменатель — 2 =2Ом.Сопротивление полученной электрической схемы — это сопротивление параллельно подключенных проводников: R_AB= дробь, числитель — 2Ом умножить на 2Ом, знаменатель — 2Ом плюс 2Ом =1Ом.

На рисунке представлена электрическая цепь. Вольтметр показывает напряжение 2 В. Какую силу тока показывает амперметр? (Ответ выразите в амперах. Амперметр и вольтметр считайте идеальными.)

Решение . Реостат, два резистора с сопротивлениями 4 Ом и 10 Ом и амперметр подключены последовательно, а значит, через них течет одинаковый ток. Используя закон Ома для участка цепи, определим силу тока, текущего через резистор с сопротивлением 10 Ом: I= дробь, числитель — U, знаменатель — R = дробь, числитель — 2В, знаменатель — 10Ом =0,2А.Именно такую силу тока и показывает амперметр.

Рассчитайте общее сопротивление электрической цепи, представленной на рисунке.

Решение . Электрическая цепь представляет собой последовательное соединение резистора 1 Ом с параллельно соединенными резисторами 2 Ом и еще одним резистором 1 Ом. Сопротивление такой схемы равно

1Ом плюс дробь, числитель — 2Ом умножить на 2Ом, знаменатель — 2Ом плюс 2textОм плюс 1Ом=3Ом.

На участке цепи, изображённом на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно R=1Ом.Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?

Решение . После замыкания ключа клеммы окажутся закороченными.

Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно нулю.

На участке цепи, изображённом на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно R=1Ом.Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?

Решение . После замыкания ключа левая половина схемы окажется закороченной, получившаяся схема будет эквивалента последовательному соединению трех резисторов.

Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно R плюс R плюс R=3R=3Ом.

Лампочка Л1 имеет сопротивление R, а лампочка Л2 имеет сопротивление 2R. Эти лампочки подключают двумя разными способами, изображёнными на рисунках 1 и 2. Во сколько раз отличаются мощности, выделяющиеся в лампочке Л1 в первом и во втором случае?

Читайте так же:
Размеры узо и автоматов

Решение . Формула для нахождения мощности: P=IU= дробь, числитель — U в степени 2 , знаменатель — R =I в степени 2 R.

В случае параллельного соединения (рис. 1) на каждом участке цепи одинаковое напряжение: U_1=U_2=U.

При последовательном соединении (рис. 2) — одинакова сила тока I_1=I_2=I,по закону Ома I= дробь, числитель — U, знаменатель — R_1 плюс R_2 .

 дробь, числитель — P_1, знаменатель — P_2 = дробь, числитель — дробь, числитель — U в степени 2 , знаменатель — R_1 , знаменатель — I в степени 2 R_1 data-lazy-src=

На участке цепи, изображённом на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно R=1Ом. Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?

Решение . После замыкания ключа левая половина схемы окажется закороченной, получившаяся схема будет эквивалента просто одному резистору.

Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно R=1Ом.

На рисунке представлена электрическая цепь. При замыкании ключа вольтметр показывает напряжение 12 В. Какую силу тока показывает амперметр? (Ответ выразите в амперах. Амперметр и вольтметр считайте идеальными.)

Решение . Реостат, два резистора с сопротивлениями 4 Ом и 6 Ом и амперметр подключены последовательно, а значит, через них течет одинаковый ток. Вольтметр подключен к участку цепи, представляющему собой последовательное соединение двух резисторов. Общее сопротивление этого участка цепи равно R=4Ом плюс 6Ом=10Ом.Используя закон Ома, определим силу тока, текущего через резисторы: I= дробь, числитель — U, знаменатель — R = дробь, числитель — 12В, знаменатель — 10Ом =1,2А.Именно такую силу тока и показывает амперметр.

Схема электрической цепи показана на рисунке. Когда ключ К разомкнут, идеальный вольтметр показывает 8 В. При замкнутом ключе вольтметр показывает 7 В. Сопротивление внешней цепи равно 3,5 Ом. Чему равна ЭДС источника тока?

Решение . Поскольку показания вольтметра, подсоединенного к источнику меняются при замыкании ключа, это означает, что источник не идеальный, и его внутренне сопротивление отлично от нуля. Показания во втором случае меньше, так как через источник начинает течь ток, и часть напряжения падает на внутреннем сопротивлении. В первом же случае, тока в сети нет. Более точно говоря, ток был, пока происходила зарядка конденсатора, но после того, как конденсатор зарядился, ток прекратился. А значит, в первом случае, вольтметр показывает ЭДС источника. Она равна 8 В.

Школьник проводил эксперименты, соединяя друг с другом различными способами батарейку и пронумерованные лампочки. Сопротивление батарейки и соединительных проводов было пренебрежимо мало. Измерительные приборы, которые использовал школьник, можно считать идеальными. Сопротивление всех лампочек не зависит от напряжения, к которому они подключены. Ход своих экспериментов и полученные результаты школьник заносил в лабораторный журнал. Вот что написано в этом журнале.

Читайте так же:
Обозначение компаратора на схеме

Опыт А). Подсоединил к батарейке лампочку № 1. Сила тока через батарейку 2 А, напряжение на лампочке 8 В.

Опыт Б). Подключил лампочку № 2 последовательно с лампочкой № 1. Сила тока через лампочку №1 равна 1 А, напряжение на лампочке № 2 составляет 4 В.

Опыт В). Подсоединил параллельно с лампочкой № 2 лампочку № 3. Сила тока через лампочку № 1 примерно 1,14 А, напряжение на лампочке № 2 примерно 3,44 В.

Исходя из записей в журнале определите сопротивление лампочки № 3. (Ответ дайте в омах с точностью до десятых.)

Решение . Из опыта А ясно, что сопротивление лампочки № 1:  дробь, числитель — 8В, знаменатель — 2А =4Ом.Поскольку сопротивлением проводов пренебрегаем, напряжение на лампочке равно ЭДС.

В опыте Б лампочки 1 и 2 подключены последовательно, значит, через лампочку 2 также идёт ток 1 ампер. Следовательно, сопротивление лампочки 2 равно  дробь, числитель — 4В, знаменатель — 1А =4Ом.

Опыт В. Сила тока через лампочку 2 равна  дробь, числитель — 3,44В, знаменатель — 4Ом =0,86А,следовательно, ток через лампочку 3 равен Лампочки 2 и 3 соединены параллельно, следовательно, напряжение на них одинаково, значит, сопротивление лампочки 3:  дробь, числитель — 3,44В, знаменатель — 0, 28Аapprox 12,3Ом.

Что будет если вольтметр подключить последовательно

  • slide3

  • Пожаловаться

2.9. Добавочное сопротивление к вольтметру

Если вольтметр рассчитан на максимальное напряжение `U_max`, а с его помощью необходимо измерять напряжение, в `n` раз большее, то, подключив последовательно с вольтметром добавочное сопротивление `R_2` (рис. 10), разделим напряжение `n*U_max` на два слагаемых: одно из них – это напряжение $$ _>$$ на вольтметре, второе – напряжение $$ left(n-1right)_>$$ на добавочном сопротивлении.

Поскольку добавочное сопротивление включено последовательно с вольтметром, то через вольтметр и добавочное сопротивление течёт одинаковый ток, т. е. справедливо равенство

Шкала гальванометра имеет `N=100` делений, цена деления $$ delta =1mathrm<мкА>.$$. Внутреннее сопротивление гальванометра $$ _=mathrm <1,0>mathrm<кОм>.$$. Как из этого прибора сделать вольтметр для измерения напряжений до $$ U=100 mathrm<В>$$ или амперметр для измерения токов силой до $$ I=1mathrm$$?

Максимально допустимый ток `I_max` через гальванометр равен цене деления, умноженной на число делений: `I_max=delta*N=1*100=100` мкА. При максимальном токе напряжение на приборе максимально и по закону Ома (8) равно

Читайте так же:
Технология двойного бруса отзывы

Для использования этого гальванометра в качестве амперметра для измерения токов силой до `I=1` А необходимо параллельно с ним включить шунт, сопротивление которого найдём по формуле (15):

В этом случае максимальному отклонению стрелки на шкале гальванометра соответствует ток в цепи силой `I=1` А.

Для использования этого гальванометра в качестве вольтметра для измерения напряжений до `U=100` В необходимо последовательно с ним включить добавочное сопротивление, величину которого найдём из (16):

`R_»д»=(U/U_max -1)R_G=((100)/(0,1)-1)*10^3=999` кОм.

В этом случае максимальному отклонению стрелки на шкале гальванометра соответствует напряжение между точками подключения `U=100` В.

Для измерения сопротивления `R` проводника собрана электрическая цепь, показанная на рис. 11. Вольтметр `V` показывает напряжение `U_V=5` В. Показание амперметра `A` равно `I_A=25` мА. Найдите величину `R` сопротивления проводника. Внутренне сопротивление вольтметра `R_V=1,0` кОм. Внутреннее сопротивление амперметра `R_A=2,0` Ом.

Ток `I_A`, протекающий через амперметр, равен сумме токов `I_V` и `I_R`, протекающих через вольтметр и амперметр соответственно. Напряжения на резисторе `U_R=I_R*R` и вольтметре `U_V=I_V*R_V` одинаковы и равны показанию `U_V` вольтметра. Таким образом, приходим к системе уравнений

определяет величину `R` сопротивления проводника по результатам измерений. Заметим, что для приведённой схемы величина внутреннего сопротивления амперметра оказалась несущественной: `R_A` не входит в ответ.

Что будет если вольтметр подключить последовательно

Три параллельных тонких непроводящих стержня находятся в горизонтальной плоскости; расстояние между соседними стержнями $d$ (см. рисунок). На стержни насажены тяжелые шайбы массой $M$ каждая, заряженные одинаковыми зарядами $Q$. В начальный момент три из них неподвижны и находятся на прямой, перпендикулярной стержням, а четвертая движется издали по среднему стержню со скоростью $v_<0>$. Найдите скорости шайб через большой промежуток времени. Трения нет.

Задача по физике — 12944

Тяжелый проводящий брусок массой $M = 1 кг$ лежит на горизонтально расположенных рельсах перпендикулярно им (см. рисунок). Вертикальная составляющая магнитного поля Земли равна $B = 0,1 Тл$. Заряженный до напряжения $U = 100 В$ конденсатор емкостью $C = 10 мкФ$ подключают к рельсам. Считая сопротивление цепи $R = 1 кОм$ достаточно большим, определите установившуюся скорость движения бруска. Расстояние между рельсами $d = 1 м$. Брусок движется поступательно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector