Вольтметр

При помощи гальванометра можно измерить не только силу тока, но и напряжение, ибо, согласно закону Ома, эти величины пропорциональны друг другу. Если две величины пропорциональны друг другу, то обе они могут быть измерены при помощи одного и того же прибора, шкалу которого надо только проградуировать соответствующим образом. Так, например, счетчик в такси отмеряет пройденное расстояние, и его можно проградуировать в километрах. Но так как плата за проезд исчисляется пропорционально расстоянию, то шкалу счетчика следует проградуировать непосредственно в рублях и копейках так, чтобы она сразу показывала стоимость проезда. Точно так же и шкалу гальванометра можно проградуировать так, чтобы отсчитывать по ней непосредственно либо силу тока (в амперах), протекающего по гальванометру, либо напряжение (в вольтах) между зажимами гальванометра. Гальванометр, градуированный на силу тока, называют, как уже говорилось, амперметром, а градуированный на напряжение – вольтметром.

Действительно, если через гальванометр течет ток , то между входом и выходом из гальванометра, т. е. между его зажимами, должно существовать некоторое напряжение . Пусть так называемое «внутреннее» сопротивление гальванометра, т. е. сопротивление тех частей его, по которым идет ток, равняется . (Для магнитных гальванометров это – сопротивление рамки и подводящих проводов, для теплового – сопротивление нагревающейся нити и подводящих проводов, и т. д.) Согласно закону Ома, имеем . Таким образом, каждому значению силы тока для данного гальванометра (т. е. имеющего определенное сопротивление ) соответствует определенное значение напряжения между его зажимами. Поэтому против соответствующего положения стрелки можно написать или силу тока , или напряжение , т. е. проградуировать прибор как амперметр или вольтметр.

Пользуясь проградуированным вольтметром, можно измерить разность потенциалов между любыми точками какой-либо цепи. Пусть, например, требуется определить разность потенциалов между вводами, ведущими к концам нити лампочки, которая накаливается каким-либо источником тока.

Присоединим вводы лампочки к зажимам тип вольтметра, как показано на рис. 89, т. е. подключим вольтметр параллельно лампочке. Ток от источника будет теперь разветвляться, и часть его пойдет, как и прежде, через лампочку, а часть – через вольтметр. По показаниям вольтметра можно судить о разности потенциалов между точками и , а следовательно, и между вводами, ведущими к нити лампочки, которые мы присоединили к точкам и .

Рис. 89. Чтобы измерить напряжение на лампочке, нужно присоединить вольтметр параллельно лампочке: – напряжение источника тока, и – зажимы

Подчеркнем еще раз, что для измерения силы тока в цепи, т. е. для использования гальванометра в качестве амперметра, его нужно включать в цепь последовательно, чтобы гальванометр служил одним из участков простой неразветвленной цепи (§ 44), т. е. чтобы через гальванометр протекал ток такой же силы, как и через любую другую часть этой цепи. Для измерения же напряжения (разности потенциалов) между точками и цепи, т. е. для использования гальванометра в качестве вольтметра, его нужно подключать параллельно к точкам и , т. е. так, чтобы между зажимами его было такое же напряжение, как и между точками и .

53.1. Можно ли вместо вольтметра пользоваться электрометром для измерения напряжения? Если можно, то как нужно его включать и как градуировать?