Ampermetre ve voltmetrenin bağlanması

Öğretim programları: KS3, cycle 4, Sek I

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Ampermetreyi devrenin bir bölümüne seri, voltmetreyi ise paralel bağlamayı öğrenmek.

Düzenek

6 V'luk bir kaynak, bir ampermetre, 100 Ω'luk bir direnç; dirence paralel bir voltmetre bağlıdır. Ölçü aletleri DC modundadır.

İşlem basamakları

1. Ampermetrenin ve voltmetrenin gösterdiği değerleri kaydedin.
2. Bileşenler panelinden ikinci bir ampermetre sürükleyin ve kablolarla dirence paralel bağlayın.
3. Fazladan ampermetreyi silin ve kaynağı güç tuşuyla çalıştırın.
4. Voltmetreyi devreye seri bağlayın: ampermetre ile direnç arasındaki kabloyu çıkarın ve voltmetrenin kablolarını taşıyın — “+” ucundaki kabloyu ampermetrenin çıkışına, “−” ucundaki kabloyu direncin sol soketine. Her iki ölçü aletinin gösterdiği değeri kaydedin.

Beklenen sonuç

Ampermetre yaklaşık 59,6 mA, voltmetre yaklaşık 5,96 V gösterir. Paralel bağlanan ampermetrenin direnci neredeyse sıfırdır ve direnci kısa devre eder: devrede yalnızca kaynağın iç direnci ve iki ampermetre kalır. Akım 7 A'i aşar, aşırı yük koruması kaynağı kapatır ve güç göstergesi kırmızı yanıp söner. Fazladan ampermetre silinip kaynak açıldıktan sonra ölçülen değerler eskisi gibi olur.

Seri bağlanan voltmetre kaynak geriliminin neredeyse tamamını, yaklaşık 6,00 V gösterir, ampermetre ise pratikte sıfır gösterir (bir mikroamperden az): voltmetrenin 10 MΩ'luk direnci, direncinkinden yüz bin kat büyüktür ve neredeyse hiç akım geçirmez. Bu sırada direncin uçlarında neredeyse hiç gerilim yoktur: seri bağlı ölçü aleti gerilimin tamamını “alır”.

Sorular

1. Ampermetrenin direnci neden küçük, voltmetreninki neden büyük olmalıdır?
2. Devredeki akım ortadan kalkarken seri bağlı voltmetre neden neredeyse kaynak gerilimini gösterir?

Cevaplar

1. Ampermetre seri bağlanır; bu yüzden direnci devreninkine eklenir ve ölçü aletinin ölçtüğü akımı azaltmaması için küçük olmalıdır: burada 100 Ω'a karşı 0,1 Ω. Voltmetre paralel bağlanır ve akımın bir kısmını ölçtüğü bölümü atlayarak kendi üzerinden çeker; 100 Ω'a karşı 10 MΩ ile bu kısım, dirençten geçen akımın yaklaşık yüz binde biridir.
2. Seri bağlamada voltmetrenin 10 MΩ'u 100 Ω'luk dirence eklenir; bu yüzden akım yalnızca \(I = U / R\) ≈ 6 V / 10 MΩ = 0,6 µA olur. Bu akımda direncin uçlarında yalnızca yaklaşık 60 µV, ampermetre ve kaynakta daha da az gerilim olur ve 6 V'un neredeyse tamamı voltmetrenin uçlarında kalır.