Hanging the Voltmeter — Potential Difference by Kirchhoff

الكهرباء والمغناطيسية متقدم مجاني VR · AR
Hanging the Voltmeter — Potential Difference by Kirchhoff – الكهرباء والمغناطيسية
Hanging the Voltmeter — Potential Difference by Kirchhoff – الكهرباء والمغناطيسية

لوح دوائر رمادي على طاولة مختبر يحمل بطاريتين مغلقتين من نوع الرصاص الحمضي، وثماني مقاومات قدرة ذهبية، وأميترًا رقميًا، موصلة في صورة مسارين مغلقين مع مسارين متوازيين يلتقيان عند النقطة ‎Y‎، والنقطة ‎Y‎ موصولة بطرف أرضي بسلك أخضر وأصفر. وعلى الطاولة جهاز ملتيميتر يدوي بمجسّين. تضبط المزالق البطاريتين ومقاومتين من المقاومات، وتُحل الدائرة حلًا دقيقًا لحظة أي تغيير. اضغط ‎▶‎: والمجسّان على ‎A‎ و‎B‎ تسير شحنة اختبار من ‎A‎ إلى ‎B‎ من الطريق الطويل تحت سياج للجهد، ثم ينتقل المجسّان إلى ‎X‎ وإلى الطرف الأرضي، وتسير شحنة ثانية من ‎Y‎ إلى ‎X‎. يُعرض السيران مرة واحدة ثم يتوقفان، والخط الزمني يعيدك إلى أي لحظة

كيف تستخدم هذه المحاكاة

ما الذي تلاحظه

الفيزياء وراءها

بعد أن يعطي قانونا كيرشوف كل التيارات، يُستنتج فرق الجهد بين أي نقطتين من قانون المسار المغلق. علّق فولتميترًا بين النقطتين، واعتبر قراءته حدًّا إضافيًا في مسار مغلق يمر في الدائرة من أحد المجسّين إلى الآخر ثم يعود عبر الجهاز: يجب أن تلغي ارتفاعات الجهد وانخفاضاته في هذا المسار بعضها بعضًا. مع البطاريتين ‎30‎ فولت و‎20‎ فولت (لكلٍّ منهما مقاومة داخلية ‎1‎ أوم) تكون التيارات ‎I₁ = −0.8‎ أمبير — يقرأ الأميتر عكس سهمه المطبوع — و‎I₂ = 0.6‎ أمبير و‎I₃ = 1.4‎ أمبير. وفي المسارين المتوازيين يتوزع ‎I₂‎ بنسبة عكسية مع مقاومتيهما: ‎0.4‎ أمبير في المسار ‎6‎ أوم و‎0.2‎ أمبير في المسار ‎12‎ أوم. السير من ‎A‎ عبر المقاومة ‎2‎ أوم عكس تيارها ‎0.4‎ أمبير يرفع الجهد ‎0.8‎ فولت، ومتابعة السير من ‎Y‎ عبر المقاومة ‎8‎ أوم مع تيارها ‎0.2‎ أمبير تخفضه ‎1.6‎ فولت. والعودة إلى ‎A‎ عبر الجهاز يجب أن تلغي صافي التغير ‎−0.8‎ فولت، أي أن ‎0 = 0.4 × 2 + V_AB − 0.2 × 8‎ فيكون ‎V_AB = 0.8‎ فولت. وجهد النقطة هو فرق الجهد بينها وبين الأرض التي يُعتبر جهدها صفرًا: فعندما يلمس المجس الأسود الطرف الأرضي يقرأ الجهاز ‎V_X‎ نفسه. والسير من ‎Y‎ عبر المقاومتين ‎8‎ و‎4‎ أوم مع التيار، ثم عبر المقاومة ‎7‎ أوم عكسه، ثم عبر البطارية ‎30‎ فولت من الموجب إلى السالب، يعطي ‎−30 = V_XY + 0.2 × (8 + 4) − 0.8 × (7 + 1)‎ فيكون ‎V_X = −26‎ فولت. ولا يهم الطريق: كل الطرق بين النقطتين نفسيهما تعطي الناتج نفسه، لأن مجموع التغيرات في أي مسار مغلق يساوي صفرًا

Kirchhoff's lawsloop rulepotential differencevoltmeterearthingelectric potentialΣV_B = ΣIRmulti-loop circuit3D