Номер 1, страница 218 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 53. Электрическое напряжение. Вольтметр. Задание 50 - номер 1, страница 218.

Условие.

1. Почему вольтметр при измерении напряжения подключается параллельно тому элементу цепи, на котором оно измеряется?

Решение.

1. Вольтметр подключается параллельно тому элементу цепи, напряжение на котором необходимо измерить, по двум основным причинам, связанным с физической природой напряжения и конструкцией самого прибора.

Во-первых, напряжение (или разность потенциалов) по определению является энергетической характеристикой электрического поля между двумя точками. Оно показывает, какую работу совершает поле при перемещении единичного заряда из одной точки в другую. Чтобы измерить эту разность потенциалов на концах какого-либо элемента цепи (например, резистора), измерительный прибор должен быть подключен к этим же двум точкам. Такое подключение называется параллельным. Согласно законам для электрических цепей, при параллельном соединении напряжение на всех элементах, подключенных к одной и той же паре узлов, одинаково. Следовательно, подключив вольтметр параллельно, мы гарантируем, что напряжение, которое он покажет, будет равно напряжению на исследуемом элементе.

Во-вторых, идеальный измерительный прибор не должен вносить искажений в работу цепи, в которой проводятся измерения. Для вольтметра это означает, что он не должен потреблять ток из цепи, так как любой дополнительный ток изменит распределение напряжений. Чтобы ток, протекающий через сам вольтметр ($I_V$), был минимальным (в идеале — нулевым), его внутреннее сопротивление ($R_V$) должно быть очень большим (в идеале — бесконечным). Согласно закону Ома, ток через вольтметр равен $I_V = U / R_V$. При большом $R_V$ ток $I_V$ становится пренебрежимо малым. При параллельном подключении этот незначительный ток ответвляется от основного, практически не влияя на режим работы остальной цепи. Если бы вольтметр с его огромным сопротивлением подключили последовательно, он бы стал серьезным препятствием для тока во всей цепи, почти полностью разорвав её и сделав измерение невозможным и бессмысленным.

Ответ: Вольтметр подключается параллельно, так как напряжение — это разность потенциалов между двумя точками, и при параллельном соединении напряжение на вольтметре равно напряжению на измеряемом элементе. Кроме того, очень высокое внутреннее сопротивление вольтметра при таком подключении минимизирует его влияние на измеряемую цепь, обеспечивая точность показаний.