Чому амперметр треба підключати послідовно а вольтметр паралельно

0 Comments

Чим амперметр відрізняється від вольтметра

Амперметр і вольтметр – це прилади, призначені для вимірювання електричного струму. Але параметри струму, які вимірюються за допомогою даних фізичних приладів, різні.

Про призначення кожного з цих приладів говорить його назва. Одне з них походить від слова “ампер”, сили електричного струму, і саме її вимірюють за допомогою амперметра. Вольт – це одиниця вимірювання електродвижущей сили і електричної напруги, отже, для вимірювання даних параметрів і призначений вольтметр.так називаєтьсяодиниця вимірювання

Амперметр і вольтметр мають схожу конструкцію. Це магнітоелектричні прилади, вимірювані величини підводяться в них до обмотки, а її магнітний потік діє на постійний магніт. Рухомий магніт пов ‘язаний зі стрілкою або вимірювальною котушкою. Біля амперметра вона підключена до шунту, який встановлюється або всередині приладу, або поза ним, а біля вольтметра вимірювальний ланцюг включають в місце, де виробляють вимір.

Різним призначенням приладів пояснюється відмінність в їх принципі дії. Для того, щоб прилад міг виміряти силу струму, внутрішній опір має бути мінімальним, і в амперметра він саме такий. Високий опір міг би змінити в електричному ланцюгу силу струму, яку амперметр і вимірює, в цьому випадку результат виявився б спотвореним. Ідеальним був би амперметр з нульовим опором, але це неможливо, і прилади володіють різним ступенем чутливості. Залежно від цього їхні шкали градуються в амперах, кілоамперах або міліамперах.

З вимірюванням електричного напруження справа йде з точністю до навпаки – зміна сили струму, точніше, зниження її необхідно, адже тільки таким способом можна уникнути зміни напруги, яку повинен виміряти вольтметр. В ідеальному варіанті внутрішній опір вольтметра має бути нескінченним, але в реальності це недосяжно, і все ж воно буває максимально можливим. Чим вищий внутрішній опір, тим більш точним буде вимірювання напруги. Амперметр і вольтметр по-різному підключаються до електричного ланцюга для вимірювання. Амперметр підключають послідовно з тією її ділянкою, де належить виміряти силу струму. Вольтметр підключається паралельно тій ділянці електричного ланцюга, на якій вимірюють напругу. Ні в якому разі не можна підключати амперметр безпосередньо до джерела живлення або до обох висновків електричного струму, як це роблять з вольтметром. Подібне підключення може призвести до короткого замикання і виходу приладу з ладу.

§ 36. Паралельне з’єднання провідників

1. З паралельним з’єднанням провідників ви також уже зустрічалися: так, наприклад, приєднують вольтметр до провідника, на якому вимірюють напругу (див. рис. 107).

На практиці, в побуті паралельне з’єднання зустрічається частіше, ніж послідовне. Чому? Про це ви скоро дізнаєтеся.

Рис. 126

На рисунку 126, а) зображено паралельне з’єднання двох ламп, підключених через ключ до джерела струму. На рисунку 126, б) — схема цього з’єднання.

При паралельному з’єднанні всі провідники одним своїм кінцем приєднуються до однієї точки кола (А), а другим — до іншої точки (В). Тому якщо підключити до цих точок (A і В) вольтметр, то він покаже напругу на ділянці AВ, тобто і на одній лампі, і на іншій.

Напруга на кінцях усіх паралельно з’єднаних провідників однакова:

2. Якщо подивитися уважно на схему електричного кола (див. рис. 126, б), то видно, що коло в точці В розгалужується.

Частина струму йде в одну лампу, частина — в іншу. У точці A обидва струми сходяться знову.

При паралельному з’єднанні провідників сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струму в окремих ділянках кола:

3. Чому ж дорівнює загальний опір паралельно з’єднаних провідників?

Якщо замість одного провідника взяти два паралельно з’єднаних (скручених разом або розташованих окремо один від одного) провідники, то відбувається ніби збільшення площі поперечного перерізу провідника. Справді, в електричного струму, тобто напрямленого руху вільних електронів, з’являється можливість рухатися вільніше і «відчувати» менший опір з боку кристалічної ґратки. З цього випливає, що загальний опір провідників зменшується і стає меншим від опору кожного з провідників, що входять у коло. Досліди підтверджують правильність нашого умовиводу.

4. Використовуючи закон Ома для ділянки кола, можна отримати формулу для розрахунку загального опору провідників, з’єднаних паралельно, опори яких різні.

Якщо паралельно з’єднані не два провідники, а більша кількість провідників, то у формулах для визначення загальної сили струму і загального опору кількість доданків збільшиться і буде дорівнювати кількості провідників.

Якщо провідники однакові, підрахувати загальний опір паралельних провідників неважко. Так, при з’єднанні двох провідників із опорами R1 і R2, за умови R1 = R2, загальний опір буде у 2 рази меншим:

Якщо однакових провідників декілька (n), то загальний опір стане в n разів меншим:

5. Тепер стає зрозумілою відповідь на запитання: чому паралельне з’єднання використовується частіше, ніж послідовне?

Перш за все, всі споживачі електричної енергії при паралельному з’єднанні працюють навіть у тому випадку, якщо один із них відключається. Коло залишається замкнутим, і струм не переривається. Крім того, всі споживачі і пристрої можуть виготовлятися для використання в мережі з однаковою напругою.

Запитання для самоперевірки

  • 1. Яке з’єднання провідників називають паралельним?
  • 2. Яка з фізичних величин — I, U чи R — однакова для всіх провідників, з’єднаних паралельно?
  • 3. Що відбувається зі струмом у колі з паралельним з’єднанням провідників?
  • 4. Запишіть формулу для визначення загальної сили струму в колі, що складається з трьох паралельно з’єднаних провідників.
  • 5. Як ви можете пояснити той факт, що загальний опір паралельно з’єднаних провідників менший від опору кожного з провідників, які входять в це з’єднання?
  • 6. Запишіть формулу для визначення загального опору паралельно з’єднаних провідників.

Завдання 36

  • 1. Що станеться, якщо викрутити одну з лампочок в колі, зображеному на рисунку 127.
  • 2. В яких точках електричного кола — А, В або С — треба поставити ключ (див. рис. 127), щоб можна було вимкнути лампу 3; щоб горіла тільки лампа 1?
  • 3. Два провідники, опори яких R1 = 5 Ом і R2 = 3 Ом, з’єднані так, як показано на схемі (рис. 128). Визначте покази амперметра, якщо вольтметр показує значення напруги 40 В.
  • 4*. Амперметр А (рис. 129, а) показує значення сили струму 1,6 А при напрузі 120 В. Опір R1 = 100 Ом. Визначте значення опору R2 і покази амперметрів A1 і A2.
  • 5*. Знайдіть загальний опір кола та силу струму в кожному з резисторів (рис. 129, б). До ділянки кола прикладена напруга 110 В, опір кожного резистора 200 Ом.

Рис. 127

Рис. 128

Рис. 129