Номер 6.14, страница 31 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VI. Расчёт характеристик электрических цепей - номер 6.14, страница 31.

Условие.

6.14 Что произойдёт, если случайно для измерения напряжения к зажимам лампочки подключить амперметр вместо вольтметра?

Решение.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо понимать принципиальные различия между амперметром и вольтметром, а также правила их подключения в электрическую цепь.

1. Вольтметр предназначен для измерения напряжения. Он имеет очень большое внутреннее сопротивление ($R_V \to \infty$) и подключается параллельно тому участку цепи, на котором измеряется напряжение. Большое сопротивление необходимо, чтобы через вольтметр протекал минимальный ток, и он не влиял на параметры цепи.

2. Амперметр предназначен для измерения силы тока. Он имеет очень малое внутреннее сопротивление ($R_A \to 0$) и подключается последовательно в разрыв цепи. Малое сопротивление нужно для того, чтобы амперметр не создавал дополнительного сопротивления в цепи и не изменял силу тока.

В ситуации, описанной в вопросе, амперметр подключают к зажимам лампочки, то есть параллельно ей. Поскольку внутреннее сопротивление амперметра ничтожно мало, он создает для электрического тока путь с очень низким сопротивлением в обход лампочки.

Это приведет к следующим последствиям:

- Почти весь ток от источника потечет через амперметр, а не через нить накала лампы, так как ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Такое явление называется коротким замыканием. Лампочка будет зашунтирована амперметром.

- В результате лампочка гореть не будет, так как ток через нее будет практически равен нулю.

- Общее сопротивление внешней цепи резко уменьшится и станет близким к нулю. Согласно закону Ома для полной цепи ($I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$), сила тока в цепи $\text{I}$ станет очень большой, ограниченной лишь внутренним сопротивлением источника тока $\text{r}$.

- Амперметр не рассчитан на такой большой ток (ток короткого замыкания). С большой вероятностью он выйдет из строя: сгорит его внутренний предохранитель или измерительная катушка.

- Источник питания будет работать в режиме перегрузки, что может привести к его быстрому разряду, перегреву или поломке.

Ответ: При подключении амперметра к зажимам лампочки произойдет короткое замыкание. Лампочка погаснет, так как почти весь ток пойдет через амперметр. Сила тока в цепи резко возрастет, что с большой вероятностью приведет к поломке амперметра и может повредить источник питания.