Номер 523, страница 82 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Закон Ома для участка цепи - номер 523, страница 82.

Условие.

523. a) Почему амперметры изготавливают возможно меньшего, а вольтметры возможно большего сопротивления?

б) При измерении силы тока в цепи ученик вместо амперметра взял вольтметр и включил его так, как нужно включать амперметр. Что при этом произошло?

в) При измерении напряжения на участке цепи ученик вместо вольтметра взял амперметр и включил его так, как нужно включить вольтметр. Что при этом произошло?

Решение.

а) Амперметр предназначен для измерения силы тока и включается в цепь последовательно с тем элементом, ток через который измеряют. Чтобы включение амперметра не оказывало существенного влияния на общее сопротивление цепи и, следовательно, на измеряемую силу тока, его собственное сопротивление должно быть как можно меньше. В идеале сопротивление амперметра стремится к нулю ($R_A \to 0$).
Вольтметр предназначен для измерения напряжения (разности потенциалов) на участке цепи и подключается параллельно этому участку. Чтобы вольтметр не создавал дополнительную цепь для протекания тока и не изменял ток в основном контуре, его собственное сопротивление должно быть как можно больше. Когда сопротивление вольтметра очень велико ($R_V \to \infty$), ток через него пренебрежимо мал, и его подключение практически не влияет на распределение токов и напряжений в исходной цепи.
Ответ: Амперметры изготавливают с возможно меньшим сопротивлением, чтобы они минимально влияли на силу тока в цепи при последовательном подключении. Вольтметры изготавливают с возможно большим сопротивлением, чтобы при параллельном подключении через них протекал минимальный ток, не искажающий измеряемое напряжение.

б) Амперметр включают в цепь последовательно. Если вместо амперметра в разрыв цепи последовательно включить вольтметр, то, поскольку вольтметр обладает очень большим внутренним сопротивлением, общее сопротивление цепи резко возрастет. Согласно закону Ома $I = U/R_{общ}$, сила тока в цепи станет очень маленькой, практически равной нулю. Элементы цепи (например, лампочка) перестанут работать, так как ток будет недостаточным для их функционирования. Вольтметр при этом покажет значение напряжения, близкое к напряжению источника питания.
Ответ: Цепь окажется практически разомкнутой. Сила тока в цепи станет пренебрежимо малой, и потребители электроэнергии в цепи (например, лампы) работать не будут.

в) Вольтметр подключают параллельно участку цепи. Если вместо вольтметра параллельно некоторому элементу (например, резистору) подключить амперметр, то возникнет короткое замыкание этого участка цепи. Амперметр имеет очень малое сопротивление, поэтому почти весь ток пойдет через него, а не через элемент, к которому он подключен. Это приведет к резкому уменьшению общего сопротивления всей цепи. В результате, согласно закону Ома, сила тока от источника питания резко возрастет, превысив номинальные значения. Такой скачок тока (ток короткого замыкания) может привести к перегоранию амперметра, повреждению источника тока и перегреву проводов.
Ответ: Произойдет короткое замыкание на данном участке цепи. Сила тока в цепи резко возрастет, что может привести к выходу из строя амперметра и источника тока.