☰ Содержание · Физика

Амперметр, вольтметр и измерение параметров источника

Уроки 39–40 · 2 урока · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
39

Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра

Учебник: с. 145–146
ЦельРассчитывать, как сделать из гальванометра амперметр (с шунтом) и вольтметр (с добавочным резистором) и расширить пределы измерения.
Новые слова
шунт · shuntдобавочный резистор · qo‘shimcha qarshilikгальванометр · galvanometrпредел измерения · o‘lchash chegarasi
Объяснение

Гальванометр измеряет только очень малый ток или напряжение: его допустимый ток Ig, сопротивление Rg, а предельное напряжение Ug = Ig·Rg. Чтобы расширить предел измерения тока в n раз (I = nIg), параллельно ему подключают малое сопротивление — шунт: напряжения равны, Ig·Rg = (I – Ig)·r, поэтому r = Rg/(n – 1). Тогда через гальванометр проходит лишь 1/n полного тока; амперметр включают в цепь последовательно, и его сопротивление очень мало. Чтобы расширить предел измерения напряжения в n раз (U = nUg), добавляют последовательный резистор: U = Ig(Rg + r), поэтому r = Rg(n – 1). Вольтметр подключают параллельно измеряемому участку, и его сопротивление должно быть очень большим. Подключение амперметра параллельно или вольтметра последовательно нарушает работу цепи и может сжечь прибор. Когда предел расширяется в n раз, цена деления шкалы тоже возрастает в n раз.

Примеры
Rg = 100 Ом, Ig = 1 мА; нужно измерять до 5 мА: n = 5, шунт r = Rg/(n – 1) = 100/4 = 25 Ом. Если через гальванометр течёт 0,6 мА, ток в цепи равен 0,6·5 = 3 мА.
Rg = 50 Ом, Ig = 2 мА (Ug = 0,1 В). Для вольтметра до 10 В n = 100: r = Rg(n – 1) = 50·99 = 4950 Ом последовательно; полное сопротивление 5000 Ом.
Работа в классе

Только расчётом: для заданных Rg и Ig вычислите шунт и добавочный резистор для амперметра на 1 А и вольтметра на 5 В и начертите схемы. Реальные приборы подключайте только вместе с учителем.

Упражнения
1
Как шунт подключается к амперметру и как находится его сопротивление?
2
Предел измерения гальванометра с Rg = 90 Ом нужно расширить в 10 раз. Чему равен шунт (Ом)?
3
Предел измерения напряжения гальванометра с Rg = 200 Ом нужно расширить в 6 раз. Какой добавочный резистор (Ом) нужен?
4
Почему у вольтметра должно быть большое сопротивление, а у амперметра малое?