Эксперимент, страница 34 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

«Измерение силы тока и напряжения мультиметром» (рис. 35).

Соберите две цепи: с источником постоянного тока и источником переменного тока.

Определите напряжение и силу тока на участке цепи с активным сопротивлением с использованием цифрового мультиметра, установив необходимый режим его работы.

Рис. 35. Измерение ЭДС источника постоянного тока мультиметром

Измерение в цепи с источником постоянного тока

Для выполнения этой части эксперимента потребуются: источник постоянного тока (например, батарейка или лабораторный источник питания), резистор (активное сопротивление), цифровой мультиметр и соединительные провода.

Порядок выполнения:

1. Сборка электрической цепи. Соедините последовательно источник постоянного тока и резистор. Для удобства можно включить в цепь выключатель. Схема цепи представляет собой замкнутый контур, содержащий источник и резистор.

2. Измерение напряжения ($\text{U}$). Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками, поэтому прибор (вольтметр) подключается параллельно участку цепи.
• Установите переключатель режимов мультиметра в положение для измерения постоянного напряжения (обозначается V⎓ или DCV). Выберите предел измерения, который заведомо больше ожидаемого напряжения на резисторе (например, если источник — батарейка на 9 В, выберите предел 20 В).
• Подключите щупы мультиметра параллельно резистору. Красный щуп (обычно вставляется в гнездо с обозначением "V") следует подключить к клемме резистора, которая ближе к положительному полюсу источника. Черный щуп (гнездо "COM") — к клемме, которая ближе к отрицательному полюсу.
• Замкните цепь (если есть выключатель) и запишите показание мультиметра.

3. Измерение силы тока ($\text{I}$). Сила тока — это поток заряда через поперечное сечение проводника, поэтому прибор (амперметр) должен быть включен так, чтобы весь ток участка цепи протекал через него, то есть последовательно.
• Разомкните цепь в любом удобном месте.
• Установите переключатель режимов мультиметра в положение для измерения постоянного тока (A⎓ или DCA). Выберите предел измерения, превышающий ожидаемый ток. Внимание: для измерения тока часто требуется переключить красный щуп в другое гнездо на мультиметре (например, "mA" для малых токов или "10A" для токов до 10 ампер). Неправильный выбор гнезда или предела может привести к выходу прибора из строя.
• Включите мультиметр в разрыв цепи последовательно с резистором.
• Замкните цепь и запишите показание мультиметра.

Примечание к рис. 35: На рисунке показано измерение ЭДС ($\mathcal{E}$) источника тока (солнечной панели). Для этого мультиметр в режиме вольтметра подключают непосредственно к клеммам источника при разомкнутой внешней цепи. Поскольку внутреннее сопротивление вольтметра очень велико, ток в цепи практически равен нулю, и измеренное напряжение с высокой точностью равно ЭДС источника: $U_{изм} \approx \mathcal{E}$.

Ответ: Для определения напряжения на участке цепи с активным сопротивлением мультиметр в режиме вольтметра постоянного тока (DCV) подключается параллельно этому участку. Для определения силы тока мультиметр в режиме амперметра постоянного тока (DCA) включается в разрыв цепи последовательно с этим участком.

Измерение в цепи с источником переменного тока

Для выполнения этой части эксперимента потребуются: источник переменного тока (например, понижающий трансформатор или генератор сигналов), резистор, цифровой мультиметр и соединительные провода.

Соблюдайте осторожность! Работа с цепями переменного тока, особенно если источник подключен к бытовой сети, может быть опасной. Убедитесь, что напряжение источника безопасно. Все переключения в цепи производите при отключенном питании.

Порядок выполнения:

1. Сборка электрической цепи. При отключенном источнике питания соберите последовательную цепь из источника переменного тока и резистора.

2. Измерение напряжения ($\text{U}$).
• Установите переключатель режимов мультиметра в положение для измерения переменного напряжения (V~ или ACV). Выберите подходящий предел измерения.
• Подключите щупы мультиметра параллельно резистору. При измерении переменного напряжения полярность подключения щупов не имеет значения.
• Включите источник питания и запишите показание мультиметра. Прибор измеряет действующее (среднеквадратичное, RMS) значение напряжения, $U_{RMS}$.

3. Измерение силы тока ($\text{I}$).
• Отключите источник питания и разомкните цепь.
• Установите переключатель режимов мультиметра в положение для измерения переменного тока (A~ или ACA). Выберите подходящий предел измерения и при необходимости переключите красный щуп в соответствующее гнездо.
• Включите мультиметр в разрыв цепи последовательно с резистором.
• Включите источник питания и запишите показание мультиметра. Прибор измеряет действующее (среднеквадратичное, RMS) значение силы тока, $I_{RMS}$.

Примечание: Для резистора (чисто активного сопротивления $\text{R}$) закон Ома справедлив и для действующих значений переменного тока и напряжения: $R = U_{RMS} / I_{RMS}$. Это позволяет проверить согласованность измерений.

Ответ: Для определения напряжения на участке цепи с активным сопротивлением мультиметр в режиме вольтметра переменного тока (ACV) подключается параллельно этому участку. Для определения силы тока мультиметр в режиме амперметра переменного тока (ACA) включается в разрыв цепи последовательно с этим участком. Мультиметр измеряет действующие (RMS) значения напряжения и тока.