ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p370.4: Закон Ома для полной цепи. Характеристики источника тока

План решения:

Чтобы ответить на вопрос, нужно вспомнить принцип работы измерительных приборов и их влияние на электрическую цепь. Амперметр измеряет силу тока, протекающего через участок цепи, а вольтметр — напряжение между двумя точками. Идеальный прибор не должен искажать режим работы цепи, то есть его параметры (сопротивление) должны быть такими, чтобы ток и напряжение оставались неизменными после подключения прибора.

Анализ работы амперметра:

Амперметр включается в цепь последовательно с тем элементом, ток через который нужно измерить. Согласно закону Ома для участка цепи I=U/R, сила тока зависит от суммарного сопротивления цепи. Если бы сопротивление амперметра R_A было значительным, то при его включении общее сопротивление цепи увеличилось бы: R_total=R_load+R_A. Это привело бы к уменьшению измеряемого тока по сравнению с реальным значением тока в цепи без прибора. Чтобы внести минимальные изменения в ток, сопротивление амперметра должно быть много меньше сопротивления нагрузки (R_A≪R_load), тогда им можно пренебречь.

Анализ работы вольтметра:

Вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором измеряется. При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается согласно формуле 1/R_par=1/R_load+1/R_V. Если сопротивление вольтметра R_V мало, он будет «шунтировать» измеряемый участок, забирая на себя часть тока. Это изменит распределение напряжений в цепи и снизит измеряемое напряжение относительно реального значения. Чтобы вольтметр практически не потреблял тока из цепи и не влиял на её работу, его внутреннее сопротивление должно быть очень большим (R_V≫R_load).

Проверка и вывод:

Таким образом, малое сопротивление амперметра обеспечивает сохранение силы тока в цепи при последовательном включении, а большое сопротивление вольтметра сохраняет исходное напряжение при параллельном подключении. Это соответствует требованиям к идеальным измерительным приборам.