Номер 12, страница 93 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

12. На рисунке 152 изображены омметр и его шкала. Главными частями устройства являются батарейка и гальванометр (чувствительный прибор для измерения тока). Резистор, сопротивление которого нужно измерить, подключается к зажимам, замыкая таким образом электрическую цепь. Объясните принцип работы такого прибора и расположение делений на его шкале.

Рис. 152

Решение

Принцип работы такого прибора

Принцип работы аналогового омметра, изображенного на рисунке, основан на законе Ома для полной цепи. Основными частями прибора являются источник постоянного тока (батарейка с ЭДС $\mathcal{E}$) и чувствительный измеритель тока — гальванометр. Когда к клеммам прибора подключается резистор с неизвестным сопротивлением $R_x$, он образует замкнутую электрическую цепь. Полное сопротивление этой цепи равно сумме измеряемого сопротивления и внутреннего сопротивления самого омметра $R_{вн}$ (которое включает сопротивление гальванометра, внутренних резисторов и источника тока). Сила тока $I$ в цепи определяется по формуле: $I = \frac{\mathcal{E}}{R_{вн} + R_x}$. Стрелка гальванометра отклоняется на угол, пропорциональный силе тока $I$. Таким образом, по величине тока можно судить о величине подключенного сопротивления $R_x$. Шкала прибора проградуирована не в единицах силы тока (Амперах), а непосредственно в единицах сопротивления (Омах, $\Omega$), что позволяет сразу считывать значение измеряемого сопротивления.

Ответ: Принцип работы омметра основан на измерении силы тока в цепи, состоящей из внутреннего источника питания, гальванометра и измеряемого сопротивления. Величина тока, согласно закону Ома, обратно пропорциональна общему сопротивлению цепи, что позволяет определить неизвестное сопротивление по отклонению стрелки гальванометра на специально проградуированной шкале.

Расположение делений на его шкале

Расположение делений на шкале омметра является нелинейным (неравномерным) и обратным, что напрямую следует из зависимости силы тока $I$ от измеряемого сопротивления $R_x$. Во-первых, когда клеммы прибора замкнуты накоротко, измеряемое сопротивление равно нулю ($R_x = 0$). В этом случае ток в цепи максимален ($I_{max} = \frac{\mathcal{E}}{R_{вн}}$). Прибор калибруется так, чтобы при этом максимальном токе стрелка отклонялась до конца шкалы, где находится отметка «0 $\Omega$». Поэтому нулевое значение сопротивления находится на правом краю шкалы. Во-вторых, когда клеммы разомкнуты, сопротивление цепи считается бесконечно большим ($R_x \to \infty$). Ток в цепи практически равен нулю ($I \to 0$), и стрелка гальванометра не отклоняется. Это положение соответствует отметке «$\infty$» (бесконечность), расположенной на левом краю шкалы. Из-за этой обратной зависимости $I \propto \frac{1}{R_{вн} + R_x}$ шкала является неравномерной. В области малых сопротивлений (справа) даже небольшое изменение $R_x$ приводит к значительному изменению тока, поэтому деления широкие. В области больших сопротивлений (слева) такое же изменение $R_x$ вызывает лишь малое изменение тока, поэтому деления шкалы сближаются (сгущаются).

Ответ: Шкала омметра является неравномерной и обратной (значения возрастают справа налево, от 0 до $\infty$). Это связано с обратной нелинейной зависимостью между силой тока, отклоняющей стрелку, и измеряемым сопротивлением. Деления шкалы расширены в области малых сопротивлений и сжаты в области больших.