Различия в характеристиках вольтметра и амперметра обусловлены их назначением и способом включения в электрическую цепь. Для минимизации влияния измерительного прибора на работу схемы их сопротивления должны быть диаметрально противоположными. Соотношение сопротивлений Сопротивление вольтметра должно быть максимально высоким (в идеале — бесконечным), в то время как сопротивление амперметра должно быть минимальным (в идеале — нулевым). Почему они так сильно отличаются? Разница продиктована физическими законами работы цепи:
- Амперметр включается в цепь последовательно. Его задача — пропустить через себя весь ток участка. Если у него будет заметное сопротивление, он увеличит общее сопротивление цепи, что приведет к уменьшению силы тока согласно закону Ома: . Чтобы прибор не «тормозил» поток зарядов, его делают низкоомным. Вольтметр включается параллельно участку цепи. Его задача — измерить разность потенциалов между двумя точками. Если сопротивление вольтметра будет низким, значительная часть тока уйдет в прибор, а не в нагрузку. Это исказит параметры работы цепи и может привести к короткому замыканию источника. Высокое сопротивление гарантирует, что через вольтметр пойдет лишь ничтожно малый ток.
Что происходит с силой тока при включении вольтметра? При правильном (параллельном) подключении вольтметра общая сила тока в цепи незначительно возрастает, так как добавление параллельной ветви уменьшает общее сопротивление цепи по формуле: Однако, поскольку (сопротивление вольтметра) очень велико, это изменение настолько мало, что им пренебрегают. Если же включить вольтметр последовательно (как амперметр), сила тока в цепи резко упадет практически до нуля, так как огромное внутреннее сопротивление прибора перекроет путь току. Плюсы и минусы применения приборов
| Прибор | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|
| Амперметр | Позволяет точно контролировать нагрузку и предотвращать перегрузки сети. | При неправильном (параллельном) подключении мгновенно сгорает или вызывает короткое замыкание. |
| Вольтметр | Безопасен в эксплуатации; при ошибочном последовательном включении прибор не выйдет из строя. | Требует очень качественной изоляции и высокоточных компонентов для обеспечения высокого входного сопротивления. |
Резюме Разница в сопротивлениях необходима для соблюдения принципа невмешательства: измерительный прибор не должен менять режим работы той цепи, которую он измеряет. Я могу подготовить для вас подробную памятку с правилами подключения этих приборов и схемами, чтобы избежать поломок оборудования. Хотите, чтобы я это сделал?
Форма ответа
Ответы и вопросы пользователей