جولة الفولتميتر: الجهد بين نقطتين

كيف تلعب جولة الفولتميتر

1. اختر اختبارًا واقرأ في البطاقة الدارة وأين يوضع المجسّان.
2. تتبّع الجهد على طول الدارة: صعودًا في الخلايا، ونزولًا بمقدار ⁦I·R⁩ في المقاومات، ومستويًا على طول الأسلاك.
3. اكتب توقعك واضغط ابدأ. يمشي المجسّان إلى نقطتيهما ويقرأ الجهاز الأحمر ناقص الأسود.
4. قارن القراءة والمنظر بتوقعك البرتقالي.

الجهد يكون بين نقطتين

لكل نقطة في الدارة جهد، والجهد الذي نقيسه هو دائمًا الفرق بين نقطتين منها. لهذا للفولتميتر مجسّان: يقرأ الجهد عند المجسّ الأحمر مطروحًا منه الجهد عند المجسّ الأسود، ⁦V = V_red − V_black⁩، لذا يقلب تبديل المجسّين الإشارة. الدوران في الدارة يشبه المشي في منظر طبيعي: الخلية منحدر يرفعك بمقدار جهدها، وكل مقاومة أو مصباح منحدر ينزل بمقدار ⁦I·R⁩، والسلك أرض مستوية لأنه بلا مقاومة. وكيفما مشيت تعود إلى حيث بدأت، لذا يلغي الصعود والنزول أحدهما الآخر. المفتاح المفتوح يوقف التيار؛ ومن دون تيار لا ينخفض شيء في المصباح، لذا يظهر جهد الخلية كله عبر الفجوة. والخلايا الموصولة + مع + تدفع كل منها ضد الأخرى، وتطرح الصغرى جهدها من الكبرى.

نموذج تعليمي مركّز

الخلايا والأسلاك والفولتميتر مثالية: تحافظ الخلايا على جهدها عند أي تيار، والأسلاك بلا مقاومة، والجهاز لا يسحب تيارًا، لذا لا يغيّر القياس شيئًا. المقاومات والمصباح مقاومات ثابتة، ويثبت التيار فورًا. الجهد ⁦0 V⁩ عند القطب − للبطارية؛ يرتفع في كل خلية، وينخفض بمقدار ⁦I·R⁩ في كل مقاومة، ويأخذ المفتاح المفتوح ما يتبقى. يمشي المجسّان إلى نقطتيهما خلال ⁦2 s⁩ ويقرأ الجهاز بمجرد أن يلمس كلاهما. تتحرك نقاط الإلكترونات بسرعة تتبع التيار، لا بسرعة الانجراف الحقيقية. الإجابات ضمن ⁦2⁩٪ صحيحة؛ ويجب أن تكون قراءة ⁦0⁩ ضمن ⁦0.05 V⁩.