Номер 16.38, страница 83 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 16. Последовательное и параллельное соединения проводников - номер 16.38, страница 83.

Условие.

16.38. В ходе лабораторной работы ученик собрал цепь неправильно, поменяв местами амперметр и вольтметр. Будет ли в собранной цепи гореть лампа? Что покажут приборы? Какой прибор может выйти из строя?

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать последствия неправильного включения измерительных приборов в электрическую цепь. Правила подключения амперметра и вольтметра основаны на их внутреннем устройстве и предназначении.

- Амперметр имеет очень малое внутреннее сопротивление ($R_A \approx 0$) и предназначен для измерения силы тока, поэтому он всегда включается в цепь последовательно с нагрузкой (например, лампой).
- Вольтметр имеет очень большое внутреннее сопротивление ($R_V \to \infty$) и предназначен для измерения напряжения (разности потенциалов), поэтому он всегда подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение.

Когда ученик "поменял местами" приборы, это означает, что вольтметр был включен последовательно (туда, где должен был стоять амперметр), а амперметр — параллельно (туда, где должен был быть подключен вольтметр).

Будет ли в собранной цепи гореть лампа?
Нет, лампа гореть не будет. Вольтметр, включенный последовательно с лампой, обладает очень большим сопротивлением. Это сопротивление резко увеличит общее сопротивление цепи, и, согласно закону Ома для полной цепи ($I = \frac{U}{R_{общ}}$), ток в цепи станет ничтожно малым. Такого слабого тока будет недостаточно для того, чтобы раскалить нить накала лампы.
Ответ: Нет, лампа гореть не будет.

Что покажут приборы?
- Вольтметр: Так как вольтметр включен в цепь последовательно, а его сопротивление составляет подавляющую часть общего сопротивления цепи, практически все напряжение источника питания будет падать именно на нем. Поэтому вольтметр покажет значение, очень близкое к напряжению источника тока.
- Амперметр: Амперметр подключен параллельно лампе. Через этот параллельный участок протекает очень малый общий ток. Хотя большая часть этого тока пойдет через амперметр (так как его сопротивление намного меньше сопротивления лампы), его величина все равно будет ничтожно малой. Поэтому амперметр покажет значение, близкое к нулю.
Ответ: Вольтметр покажет напряжение, близкое к напряжению источника, а амперметр покажет ток, близкий к нулю.

Какой прибор может выйти из строя?
В описанной выше схеме (вольтметр в серии с лампой, амперметр параллельно лампе) ток очень мал, и ни один из приборов не выйдет из строя. Однако, если при "перепутывании" амперметр был подключен параллельно не лампе, а непосредственно источнику тока (куда часто подключают вольтметр для измерения ЭДС), то это приведет к короткому замыканию. В этом случае через амперметр потечет огромный ток, который почти наверняка приведет к его поломке (сгоранию предохранителя или измерительной катушки). Именно эта ошибка является наиболее опасной.
Ответ: Может выйти из строя амперметр, если он будет по ошибке подключен параллельно источнику тока.