Каким должно быть сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением амперметра? Почему они так сильно отличаются? Что будет происходить с силой тока, если включить в цепь вольтметр? Какие плюсы и минусы в применении вольтметра и амперметра?

Сопротивление вольтметра должно быть очень большим по сравнению с сопротивлением амперметра. В идеале у вольтметра сопротивление должно стремиться к бесконечности, а у амперметра — к нулю.

Почему именно так:

Амперметр включают последовательно в цепь, то есть через него проходит тот же ток, что и через участок цепи. Если бы у амперметра было большое сопротивление, он сам заметно мешал бы прохождению тока: ток в цепи уменьшался бы, и измерение оказалось бы искажённым. Поэтому амперметр делают с очень малым внутренним сопротивлением, чтобы он почти не влиял на режим работы цепи.

Вольтметр включают параллельно участку цепи, напряжение на котором нужно измерить. Если бы сопротивление вольтметра было маленьким, через него пошёл бы значительный ток, и он сам стал бы как дополнительная ветвь цепи. Это изменило бы распределение токов и напряжений, а значит, измерение тоже оказалось бы неправильным. Поэтому вольтметр делают с очень большим внутренним сопротивлением, чтобы ток через него был ничтожно мал.

Именно из-за способа включения они так сильно отличаются по сопротивлению:

• амперметр должен пропускать ток через себя без заметных потерь;

• вольтметр должен почти не отбирать ток из цепи.

Если включить в цепь вольтметр, то всё зависит от того, как именно его включили.

Если вольтметр включён правильно, параллельно участку цепи, то через сам вольтметр пойдёт очень маленький ток. Общий ток в цепи может чуть-чуть измениться, потому что появляется дополнительная параллельная ветвь, но в хорошем вольтметре это изменение настолько мало, что им обычно пренебрегают.

Если же вольтметр по ошибке включить последовательно, то из-за его большого сопротивления ток в цепи резко уменьшится, почти до нуля. Цепь будет работать так, как будто в неё вставили очень большое сопротивление. В большинстве случаев прибор или участок цепи просто перестанет нормально работать.

Для сравнения: если амперметр случайно включить параллельно, это очень опасно. Из-за малого сопротивления через него может пойти огромный ток, фактически получится короткое замыкание.

Что касается плюсов и минусов.

Вольтметр удобен тем, что позволяет измерять разность потенциалов на любом участке цепи и при хорошем внутреннем сопротивлении почти не искажает работу схемы. Это его главный плюс. Минус в том, что он всё же не идеален: часть тока через него идёт, поэтому в точных измерениях он может вносить погрешность. Кроме того, при неправильном подключении последовательно он фактически нарушает работу цепи.

Амперметр полезен тем, что показывает реальный ток в ветви цепи. Его плюс — возможность непосредственно контролировать ток нагрузки, что очень важно в электротехнике. Минус в том, что он должен разрывать цепь и включаться последовательно, а это менее удобно. Кроме того, даже малое внутреннее сопротивление амперметра всё равно чуть-чуть изменяет ток, значит, тоже есть погрешность. Ещё один серьёзный минус — опасность неправильного параллельного подключения.

Если сформулировать совсем кратко:

• у вольтметра сопротивление должно быть намного больше, чем у амперметра;

• это нужно для того, чтобы вольтметр не забирал ток, а амперметр не мешал току;

• правильно подключённый вольтметр почти не изменяет силу тока в цепи;

• неправильно подключённый последовательно почти «запирает» цепь;

• оба прибора полезны, но оба в реальности неидеальны и при ошибочном подключении дают либо большую погрешность, либо аварийный режим.