Номер 4, страница 58, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Характеристики электрических цепей. Параграф 60. Последовательное и параллельное соединение проводников - номер 4, страница 58.

Условие.

4. Известно, что сопротивление вольтметра существенно превышает сопротивление амперметра. По ошибке правила включения этих приборов в цепь были нарушены: амперметр был подключён к нагрузке параллельно, а вольтметр — последовательно. Опасно ли такое подключение для самих электроизмерительных приборов?

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать последствия такого ошибочного подключения для каждого прибора, исходя из их основных характеристик.

Вольтметр сконструирован так, чтобы иметь очень большое внутреннее сопротивление ($R_В$). Это нужно для того, чтобы при его правильном, параллельном, подключении к нагрузке он не создавал нового пути для тока и не влиял на параметры цепи. Амперметр, напротив, имеет очень малое внутреннее сопротивление ($R_А$), чтобы при его правильном, последовательном, включении он не создавал дополнительного сопротивления в цепи.

В рассматриваемой ситуации вольтметр включен последовательно. Из-за его огромного сопротивления $R_В$ общее сопротивление всей цепи ($R_{общ}$) становится очень большим ($R_{общ} \approx R_В$). Согласно закону Ома, ток в цепи $I = U/R_{общ}$ будет очень маленьким. Такой слабый ток не может повредить вольтметр. Прибор, по сути, будет измерять напряжение источника питания, что для него является штатным режимом.

Амперметр включен параллельно нагрузке. Такое подключение было бы очень опасным (короткое замыкание), если бы амперметр был подключен параллельно непосредственно к источнику питания. Однако в данной схеме вся эта параллельная ветвь (нагрузка и амперметр) соединена последовательно с вольтметром. Как мы уже установили, вольтметр резко ограничивает общий ток в цепи. Этот очень малый ток, дойдя до разветвления, разделится между нагрузкой и амперметром. И хотя большая часть тока пойдет через амперметр как через путь с наименьшим сопротивлением, абсолютная величина этого тока будет ничтожно мала и совершенно безопасна для амперметра.

Таким образом, последовательно включенный вольтметр выступает в роли защитного сопротивления, которое спасает от повреждения неправильно подключенный амперметр.

Ответ: Нет, такое подключение не опасно для электроизмерительных приборов. Из-за очень большого сопротивления вольтметра, включенного в цепь последовательно, общий ток в цепи будет пренебрежимо мал. Этот малый ток не способен повредить ни амперметр, ни сам вольтметр.