Послідовне з'єднання провідників

Мета: перевірити закони послідовного з'єднання провідників.

Illustration

Дослід здійснено за допомогою набору для проведення лабораторних та демонстраційних робіт з курсу електрики та магнетизму EdPro AMPERIA

ПІДГОТОВКА ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1.

Підготуйте необхідне для виконання експериментів обладнання та переконайтеся у його справності.Інформацію про комплектацію набору EdPro Amperia та інструкцію з його використання можна знайти за посиланням https://amperia.edpro.ua/instruction.

Multimeter

мультиметр

resistor

резистори(рекомендований опір резисторів становить 50 або 100 Ом)

lamp

лампа розжарення

Power supply unit

джерело струму

Switch

однополюсний вимикач

wires

з’єднувальні провідники

2.

Роздрукуйте роздаткові матеріали для учнів відповідно до кількості робочих груп. Набір EdPro Amperia призначений для роботи групи з 4-х учнів.Роздаткові матеріали з лабораторної роботи можна завантажити, натиснувши на кнопку "МАТЕРІАЛИ ДЛЯ УЧНІВ".

3.

Перед початком практичної роботи нагадайте учням основні поняття та закони до цієї теми, а також ознайомте їх з технікою безпеки.

ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

 У випадку неправильного під’єднання провідників у колі може відбутися коротке замикання. Хоча джерело струму EdPro Amperia має програмний захист від короткого замикання, все ж варто уникати такої ситуації. Повний текст рекомендацій з техніки безпеки під час роботи з набором EdPro Amperia доступний за посиланням https://amperia.edpro.ua/safety.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ЗАКОНИ

Два способи з’єднання провідників у електричному колі:

Послідовне з’єднання

Illustration
Illustration
Illustration
Illustration

Сила струму I — однакова через усі елементи кола.

Паралельне з’єднання

Illustration
Illustration
Illustration
Illustration

Напруга на ділянках кола і на кінцях усіх паралельно з’єднаних провідників — однакова.

Закон Ома для розрахунку опору:

Illustration
Illustration
Illustration
Illustration

Обґрунтування законів послідовного з’єднання

Струм — напрямлений рух електронів (в металах).Оскільки струм є постійним, а розгалужень у колі немає, то електрони не можуть ні з'являтися, ні зникати.Це означає, що струм повинен бути однаковим на всіх ділянках кола: I = I1 = I2.Напруга на ділянці кола дорівнює відношенню роботи електричного поля по переміщенню заряду по цій ділянці кола до величини заряду:

Illustration
Illustration

Якщо робота по переміщенню в першому опорі — A1, а в другому опорі — A2, тоді повна робота:A = A1 + A2, звідки U = U1 + U2.Із закону Ома отримуємо: R= R1 + R2.У поточній лабораторній роботі потрібно перевірити наступні закони послідовного з’єднання:

Illustration
Illustration
Illustration

Ці твердження можна вважати підтвердженими експериментом, якщо відповідні величини збігаються в межах похибки.

ХІД РОБОТИ З НАБОРОМ AMPERIA

1.

Illustration
Illustration

Складаємо електричне коло згідно зі схемою.Беремо резистори з однаковими опорами, наприклад 50 Ом та під'єднуємо джерело струму з напругою від 2 В до 5 В.

2.

Illustration
Illustration

Під'єднуємо мультиметр у режимі вольтметра паралельно до ділянки кола з двох резисторів.

3.

Illustration
Illustration

Мультиметр в режимі вимірювання напруги:

Illustration

Під’єднуємо мультиметр у режимі вольтметра паралельно резистора R1.

4.

Illustration
Illustration

Під’єднуємо мультиметр у режимі вольтметра паралельно резистора R2.

5.

Переключаємо мультиметр у режим амперметра.
Вимірюємо повний струм з одного боку від резисторів, між резисторами та з іншого боку від них.

Illustration
Illustration
Illustration
Illustration
Illustration
Illustration

Зверніть увагу!Приклади зібраних електричних кіл з використанням компонентів EdPro Amperia та показники на приладах у цьому розділі надані лише в якості ілюстрації, а не як критерій правильності виконання експерименту. Може бути декілька правильних способів зібрати електричне коло за схемою (з перестановками елементів кола, різними варіантами підключення магнітних з'єднань провідників тощо).Рекомендуємо давати учням лише формальну постановку задачі та можливість знайти власний варіант її практичного розв'язку.

Illustration

Найпростіше електричне коло

Illustration

Провідники та діелектрики

Illustration

Залежність сили струму від напруги на ділянці кола та від опору цієї ділянки. Закон Ома для ділянки кола постійного струму

Illustration

Вимірювання опору провідника за допомогою вольтметра та амперметра

Illustration

Гальванічний елемент

Illustration

Послідовне з’єднання провідників

Illustration

Паралельне з'єднання провідників

Illustration

Залежність опору від матеріалу, довжини та площі перерізу провідника

Illustration

Взаємодія електромагніту з постійним магнітом

Illustration

Електромагнітна індукція

Illustration

Явище самоіндукції

Illustration

Вимірювання ЕРС і внутрішнього опору джерела струму

Illustration

Дослід Ерстеда з магнітною стрілкою

Illustration

Принцип дії трансформатора

Illustration

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода

Illustration

Конденсатор. Збереження електричної енергії, заряджання та розряджання конденсатора