Номер 2, страница 218 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 53. Электрическое напряжение. Вольтметр. Задание 50 - номер 2, страница 218.

Условие.

2. Можно ли подключать вольтметр к зажимам батареи (аккумулятора) без других приборов и потребителей? Почему?

Решение.

Да, вольтметр можно и нужно подключать напрямую к зажимам (клеммам) батареи или аккумулятора без каких-либо других элементов в цепи. Более того, именно таким способом измеряют электродвижущую силу (ЭДС) источника тока.

Почему?

Причина заключается в устройстве вольтметра. Идеальный вольтметр обладает бесконечно большим внутренним сопротивлением, а реальный — очень большим (обычно мегаомы, то есть миллионы ом). Вольтметр всегда подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором нужно измерить.

Когда мы подключаем вольтметр напрямую к батарее, он образует с ней замкнутую электрическую цепь. Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $\text{I}$, протекающего через вольтметр, определяется по формуле:

$I = \frac{\mathcal{E}}{R_V + r}$

где $\mathcal{E}$ — ЭДС батареи, $R_V$ — внутреннее сопротивление вольтметра, а $\text{r}$ — внутреннее сопротивление самой батареи.

Поскольку сопротивление вольтметра $R_V$ очень велико, а внутреннее сопротивление батареи $\text{r}$ обычно мало, общее сопротивление цепи $R_V + r$ будет очень большим. В результате сила тока $\text{I}$ в цепи будет ничтожно малой. Такой малый ток абсолютно безопасен как для вольтметра, так и для батареи. Он не вызывает короткого замыкания (которое произошло бы при подключении прибора с очень малым сопротивлением, например, амперметра).

При этом вольтметр измеряет напряжение на зажимах батареи $\text{U}$, которое равно $U = \mathcal{E} - I \cdot r$. Так как ток $\text{I}$ очень мал, падение напряжения на внутреннем сопротивлении батареи ($I \cdot r$) также пренебрежимо мало. Поэтому напряжение, которое покажет вольтметр, будет практически равно ЭДС источника тока ($U \approx \mathcal{E}$).

Ответ: Да, можно. Вольтметр имеет очень большое внутреннее сопротивление, поэтому при прямом подключении к батарее через него потечёт пренебрежимо малый ток, который не повредит ни прибор, ни источник тока. Такое подключение является стандартным способом измерения ЭДС батареи.