Question

Помогите с задачей по физике. Один ученик утверждал, что если сопротивление амперметра сделать большим, чем сопротивление цепи, то прибор всё равно будет правильно измерять силу тока. Другой ученик говорил, что показания амперметра правильны только в том случае, когда его сопротивление мало по сравнению с сопротивлением цепи. Кто из учеников прав?

Answer 1

Амперметр включается в цепь последовательно.

По закону Ома ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению, приложенному к участку и обратно пропорционален сопротивлению этого участка (I = U/R).

Через последовательно соединенные элементы течет один и тот же ток. Отсюда следует, что применение амперметра со значительным сопротивлением (то есть сопротивлением, соизмеримым с сопротивлением цепи или большим) приведет к значительной инструментальной погрешности.

Таким образом, прав второй ученик: показания амперметра правильны в том случае, когда его сопротивление мало по сравнению с сопротивлением цепи.

Answer 2

В данной ситуации прав ученик, который утверждал, что показания амперметра будут правильны только тогда, когда его сопротивление мало по сравнению с сопротивлением цепи.

Чтобы понять, почему это так, нужно рассмотреть, как работает амперметр и как он измеряет силу тока. Амперметр включается последовательно в электрическую цепь, и через него начинает течь ток. Амперметр представляет собой прибор с низким внутренним сопротивлением, чтобы не вносить существенных изменений в цепь, которую он измеряет.

Ток (I) в электрической цепи измеряется путем измерения падения напряжения на амперметре (U) и делением этого напряжения на его внутреннее сопротивление (R_a): I = U / R_a.

Из этого уравнения видно, что если сопротивление амперметра мало (то есть R_a мало), то падение напряжения на амперметре (U) будет маленьким, и при измерении тока он не сильно изменит общую картину схемы. Таким образом, показания амперметра будут близки к реальной величине тока в цепи.

Однако, если сопротивление амперметра становится сравнимым или даже больше, чем сопротивление цепи, тогда падение напряжения на амперметре (U) будет существенным. Это приведет к тому, что амперметр изменит общую схему и значительно искаженное значение измеряемого тока.

Таким образом, для точного измерения силы тока амперметр должен иметь низкое внутреннее сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи, чтобы минимизировать влияние прибора на измеряемую величину. Поэтому правильным утверждением будет то, что показания амперметра правильны только при малом сопротивлении амперметра по сравнению с сопротивлением цепи.