Объясните почему сопротивление амперметра должно быть малым по сравнению с сопротивлением проводника, в котором измеряют силу тока, а сопротивление вольтметра - большим по сравнению с сопротивлением проводника, на котором измеряют напряжение

Выбор величины внутреннего сопротивления измерительных приборов обусловлен необходимостью минимизировать их влияние на работу электрической цепи. Главная задача любого измерения — получить данные, не искажая при этом исходное состояние системы. 1. Амперметр: почему сопротивление должно быть малым Амперметр включается в цепь последовательно с тем участком, на котором измеряется сила тока.

• Закон Ома для полной цепи: Сила тока в цепи определяется формулой $I=\frac{U}{R_{общ}}$ . Когда мы вставляем амперметр, общее сопротивление цепи становится равным $R_{общ}=R_{цепи}+R_{амперметра}$. Искажение показаний: Если сопротивление амперметра будет сопоставимо с сопротивлением нагрузки, общее сопротивление цепи заметно возрастет. По закону Ома это приведет к уменьшению силы тока. В итоге амперметр покажет не тот ток, который шел в цепи до измерения, а гораздо меньший. Падение напряжения: Согласно закону $U=I\cdot R$, на амперметре с высоким сопротивлением будет происходить значительное падение напряжения, что «отнимет» энергию у основного потребителя.

Вывод: Сопротивление амперметра делают максимально близким к нулю, чтобы его присутствие не меняло общее сопротивление цепи и не влияло на реальную силу тока.

2. Вольтметр: почему сопротивление должно быть большим Вольтметр включается в цепь параллельно участку, на котором измеряется напряжение.

• Распределение токов: При параллельном соединении ток из основной цепи разделяется на две ветви: одна идет через нагрузку ( $R$), другая — через вольтметр ( $R_v$). Искажение показаний: Если сопротивление вольтметра будет малым, значительная часть тока «уйдет» в прибор. Это приведет к двум негативным последствиям:
  1. Общее сопротивление участка цепи уменьшится (так как при параллельном соединении $R_{экв}=\frac{R\cdot R_v}{R+R_v}$ ). Напряжение на этом участке упадет по сравнению с исходным состоянием.
  Идеальный случай: В идеале ток через вольтметр должен стремиться к нулю, чтобы весь основной ток продолжал течь через проводник.

Вывод: Сопротивление вольтметра делают максимально большим (сотни килоом или мегаомы), чтобы он потреблял ничтожно малый ток и не просаживал напряжение на измеряемом участке.

Сравнительная таблица

Я могу рассчитать конкретную погрешность измерения для вашей схемы, если вы укажете значения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления прибора. Хотите, чтобы я подготовил такой расчет?