Эксперимент, страница 32 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

«Измерение силы тока и напряжения мультиметром» (рис. 25).

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. 25. Измерение ЭДС источника постоянного тока мультиметром

Для выполнения данного эксперимента необходимо провести измерения в двух различных электрических цепях: с источником постоянного тока и с источником переменного тока. Ниже приведено пошаговое руководство для каждой цепи.

Цепь с источником постоянного тока

Необходимое оборудование:
- Источник постоянного тока (например, батарейка, аккумулятор, блок питания или солнечная панель, как на рисунке).
- Резистор (активное сопротивление).
- Цифровой мультиметр.
- Соединительные провода.

Сборка цепи и проведение измерений:
1. Сборка простой электрической цепи. Соедините последовательно источник тока и резистор. Для этого один вывод резистора подключите к положительному полюсу (+) источника, а другой вывод резистора — к отрицательному полюсу (−) источника с помощью проводов. В результате получится замкнутая цепь, по которой потечет постоянный ток.
2. Измерение напряжения на резисторе. Напряжение измеряется вольтметром, который подключается параллельно участку цепи.
Для этого выполните следующие действия:
- Переключите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения. Этот режим обычно обозначается как V⎓, DCV или V-.
- Выберите предел измерения, который заведомо больше ожидаемого напряжения. Если напряжение источника неизвестно, начните с максимального предела.
- Подключите щупы мультиметра параллельно резистору: красный щуп (вставленный в гнездо VΩmA) — к выводу резистора, соединенному с положительным полюсом источника, а черный щуп (вставленный в гнездо COM) — к выводу, соединенному с отрицательным полюсом.
- Считайте показания с дисплея. Это будет значение напряжения $\text{U}$ на резисторе.
3. Измерение силы тока в цепи. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно.
Для этого выполните следующие действия:
- Внимание: Для измерения тока необходимо разомкнуть цепь.
- Переключите мультиметр в режим измерения постоянного тока. Этот режим обычно обозначается как A⎓, DCA или A-.
- Переставьте красный щуп мультиметра в гнездо для измерения тока (обычно маркируется как A, mA или 10A в зависимости от ожидаемой величины тока). Черный щуп остается в гнезде COM.
- Выберите соответствующий предел измерения.
- Разомкните цепь, например, отсоединив провод от одного из выводов резистора.
- Включите мультиметр в разрыв цепи: один щуп подключите к выводу резистора, а другой — к проводу, идущему от источника. При правильном подключении ток от источника будет протекать через мультиметр, а затем через резистор.
- Считайте показания с дисплея. Это будет значение силы тока $\text{I}$ в цепи.

Ответ: Для определения напряжения на участке цепи с активным сопротивлением в цепи постоянного тока необходимо подключить мультиметр в режиме вольтметра DCV параллельно этому участку. Для определения силы тока необходимо включить мультиметр в режиме амперметра DCA последовательно в разрыв цепи. Измеренные значения напряжения и тока будут постоянными.

Цепь с источником переменного тока

Необходимое оборудование:
- Источник переменного тока (например, понижающий трансформатор, подключенный к сети, или генератор сигналов). Внимание: Работа с сетевым напряжением 220 В опасна для жизни! Используйте безопасный низковольтный источник переменного тока.
- Резистор (активное сопротивление).
- Цифровой мультиметр.
- Соединительные провода.

Сборка цепи и проведение измерений:
1. Сборка цепи. Соедините последовательно источник переменного тока и резистор. У источника переменного тока нет строгой полярности, поэтому порядок подключения не имеет значения.
2. Измерение напряжения на резисторе.
Для этого выполните следующие действия:
- Переключите мультиметр в режим измерения переменного напряжения. Этот режим обычно обозначается как V~, ACV или VAC.
- Выберите предел измерения, превышающий ожидаемое напряжение.
- Подключите щупы мультиметра параллельно резистору. Полярность подключения щупов не важна.
- Считайте показания с дисплея. Мультиметр покажет действующее (среднеквадратичное) значение напряжения $U_{действ}$ (или $U_{rms}$).
3. Измерение силы тока в цепи.
Для этого выполните следующие действия:
- Переключите мультиметр в режим измерения переменного тока. Этот режим обычно обозначается как A~, ACA или AAC.
- Убедитесь, что красный щуп вставлен в гнездо для измерения тока (A или mA).
- Разомкните цепь и включите мультиметр в разрыв последовательно.
- Считайте показания с дисплея. Мультиметр покажет действующее (среднеквадратичное) значение силы тока $I_{действ}$ (или $I_{rms}$).
Важно отметить, что для цепи, содержащей только активное сопротивление, закон Ома выполняется и для действующих значений тока и напряжения: $U_{действ} = I_{действ} \cdot R$.

Ответ: Для определения напряжения на участке цепи с активным сопротивлением в цепи переменного тока необходимо подключить мультиметр в режиме вольтметра ACV параллельно этому участку. Для определения силы тока необходимо включить мультиметр в режиме амперметра ACA последовательно в разрыв цепи. Мультиметр измерит действующие (среднеквадратичные) значения напряжения и тока.