Университет XXI века: научное измерение

«Университет XXI века: научное измерение» – 2019 478 Ю. В. Бобылёв, А. И. Грибков, Р. В. Романов Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого К УЧЕТУ РЕАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ ПО ФИЗИКЕ Аннотация. В работе рассчитаны режимы работы электрической цепи с учётом харак- теристик измерительных приборов. Ключевые слова: электрическая цепь, постоянный ток, вольтметр, амперметр, напря- жение, сопротивление, сила тока. При теоретическом изучении и обучении физике, как правило, имеют дело не только с моделями, такими, как материальная точка, идеальный газ, провода без сопротивления, но и с идеальными измерительными устройствами: вольт- метр с бесконечным сопротивлением, амперметр с нулевым сопротивлением и так далее. Однако при выполнении лабораторных работ и в реальной жизни приборы имеют вполне определённые характеристики, учёт которых не только оправдан, но и необходим. Рассмотрим это на примере лабораторной работы «Исследование режимов работы электрической цепи». Предлагается с помощью ряда измерений нап- ряжения и силы тока определить характеристики источника ЭДС, полезную и полную мощность, а также КПД цепи. Не рассматриваем здесь вопросы, свя- занные с учётом приборных, статистических и иных погрешностей, о которых авторы писали в [1, 2], а учтём только наличие собственных сопротивлений ам- перметра R A и вольтметра R V . Рис. 1. Схема 1 Рис. 2. Схема 2 Если считать приборы идеальными, то есть R A → 0, а R V →∞ , то для измере- ний можно использовать любую из изображённых на рис. 1 и рис. 2 схем. По закону Ома зависимость напряжения, которое показывает вольтметр U V от си- лы тока, текущего через амперметр I A , имеет вид ( ) V A A U I rI ε = − , (1) где ε – ЭДС источника, r – его внутреннее сопротивление. Данная зависимость показана на рис. 3 (линия 3).