1. Для чего используют шунт? Как его включают в цепь?
Шунт используют для расширения пределов измерения силы тока амперметром. Это низкоомный резистор, включаемый параллельно измерительному механизму амперметра, чтобы часть тока проходила через него, уменьшая нагрузку на прибор.
2. Как можно определить сопротивление шунта?
Сопротивление шунта можно определить по закону Ома, используя формулу Rш = U/Iш, где U – напряжение на шунте, Iш – ток, проходящий через него. Если известен коэффициент шунтирования, то сопротивление можно рассчитать как Rш = Rа / (k - 1), где Rа – внутреннее сопротивление амперметра, k – во сколько раз увеличивается предел измерения.
3. Для чего используют добавочное сопротивление? Как его включают в цепь?
Добавочное сопротивление используют для ограничения тока через вольтметр, позволяя измерять высокие напряжения. Его включают последовательно с вольтметром, увеличивая общее сопротивление цепи.
4. Как можно рассчитать значение добавочного сопротивления?
Значение добавочного сопротивления можно рассчитать по формуле Rд = (Uизм / Iв) - Rв, где Uизм – максимальное измеряемое напряжение, Iв – ток через вольтметр, Rв – внутреннее сопротивление вольтметра.
5. Что называют: а) идеальным амперметром; б) идеальным вольтметром?
Идеальным амперметром называют прибор с нулевым внутренним сопротивлением, который не вносит искажений в измеряемую цепь. Идеальный вольтметр – это прибор с бесконечно большим внутренним сопротивлением, исключающим утечку тока из измеряемого участка цепи.
1. Учащийся при измерении силы тока в электрической лампе по ошибке включил вольтметр вместо амперметра. Что при этом произойдёт с накалом нити лампы?
Если учащийся по ошибке включил вольтметр вместо амперметра, то цепь окажется разомкнутой или ток будет очень мал. Вольтметр имеет большое сопротивление, поэтому через него пройдет незначительный ток, и лампа либо совсем не засветится, либо её накал значительно уменьшится.
2. Учащийся по ошибке включил амперметр вместо вольтметра при измерении напряжения между выводами электрической лампы. Объясните, как изменится сила тока в цепи.
Если учащийся включил амперметр вместо вольтметра, то амперметр, имея очень малое сопротивление, фактически закоротит участок цепи. В результате сила тока резко увеличится, что может привести к выходу прибора из строя, повреждению источника питания или перегоранию предохранителей.
1. Сопротивление вольтметра, предназначенного для измерения напряжений до 30 В, равно 300 Ом. Какое добавочное сопротивление нужно подключить к вольтметру, чтобы измерять напряжение до 220 В?
Используем формулу для добавочного сопротивления: Rд = Rв * (Umax / Uв - 1), где Rв = 300 Ом, Uв = 30 В, Umax = 220 В.
Rд = 300 * (220 / 30 - 1) = 300 * (7.33 - 1) = 300 * 6.33 = 1899 Ом.
Добавочное сопротивление должно быть 1899 Ом.
2. Определите значение добавочного сопротивления, которое следует присоединить к вольтметру, имеющему сопротивление 100 Ом, чтобы цена деления его шкалы увеличилась в 10 раз.
Если цена деления шкалы увеличивается в 10 раз, это означает, что общее сопротивление должно увеличиться в 10 раз.
Rобщ = 10 * Rв = 10 * 100 = 1000 Ом.
Добавочное сопротивление: Rд = Rобщ - Rв = 1000 - 100 = 900 Ом.
3. Во сколько раз увеличится верхний предел шкалы вольтметра, со-противление которого 1000 Ом, если последовательно с ним соединить добавочное сопротивление гальванометра 9000 Ом?
Коэффициент увеличения: K = (Rв + Rд) / Rв = (1000 + 9000) / 1000 = 10.
Верхний предел шкалы увеличится в 10 раз.
4. Гальванометр сопротивлением 0,1 Ом и ценой деления шкалы 1 мА зашунтировали стальной проволокой длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1,2 мм2. Определите новую цену деления его шкалы.
Сопротивление шунта: Rш = ρ * (L / S), где ρ (для стали) ≈ 0,1 Ом·мм²/м, L = 0,1 м, S = 1,2 мм².
Rш = 0,1 * (0,1 / 1,2) = 0,0083 Ом.
Отношение токов: Iг / I = (Rш + Rг) / Rш = (0,0083 + 0,1) / 0,0083 ≈ 13.
Новая цена деления: I’ = I / 13.
Если изначально цена деления была 1 мА, то новая: I’ = 1 мА / 13 ≈ 0,077 мА.
5. Чувствительность гальванометра, сопротивление которого 260 Ом, необходимо уменьшить в 10 раз. Какой для этого потребуется шунт?
Отношение токов: Iг / I = 1 / 10.
Формула шунта: Rш = Rг / (K - 1) = 260 / (10 - 1) = 260 / 9 ≈ 28,9 Ом.
Требуемый шунт — 28,9 Ом.