Інформація для вчителів
Застосування
У побуті часто трапляється, що джерела струму з'єднують паралельно або послідовно: найвідоміший приклад - це пульт дистанційного керування. Оскільки напруги або струму однієї батареї не вистачило б, використовують кілька батарей. Залежно від того, з'єднують їх послідовно чи паралельно, можна змінювати на вибір або струм, або напругу.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають уміти самостійно скласти просте електричне коло за схемою. Крім того, вони мають знати, як вимірюють електричний струм і напругу.
Принцип
Схему можна пояснити за допомогою правил Кірхгофа. Правило вузлів каже, що всі струми, які втікають у вузол, мають із нього й витекти. Правило контурів каже, що сума всіх напруг у контурі має дорівнювати нулю. Звідси випливає, що напруги двох батарей при послідовному з'єднанні додаються, тоді як сили струму двох батарей додаються при паралельному з'єднанні.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають дізнатися, що відбувається, коли дві батареї з'єднують паралельно або послідовно.
Завдання
Учні спочатку складають послідовне з'єднання з двох батарей і вимірюють прикладену напругу, а також силу струму. Потім вони складають паралельне з'єднання і вимірюють для нього напругу і силу струму.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Лампу розжарювання рекомендовано для цього досліду тому, що її опір відносно малий, а отже, під навантаженням можна очікувати помітних спадів напруги.
Пояснювати, чому робоча напруга (напруга під навантаженням) менша за напругу холостого ходу, слід лише тоді, коли вже опрацьовано вплив внутрішнього опору джерела напруги на його навантажувальну здатність.
Виміряні значення, які отримають учні, можуть досить сильно різнитися, бо залежать від стану використаних моноелементів. Що свіжіші (менш використані) моноелементи, то менше навантаження впливає на напругу. Залежно від виробника моноелементи можуть мати й напругу холостого ходу понад .
Правила безпеки
Діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
У побуті часто трапляється, що джерела струму з'єднують паралельно або послідовно: найвідоміший приклад - це пульт дистанційного керування. Оскільки напруги або струму однієї батареї не вистачило б, використовують кілька батарей. Залежно від того, з'єднують їх послідовно чи паралельно, можна змінювати на вибір або струм, або напругу.
У цьому досліді ти дізнаєшся, як правильно під'єднувати кілька джерел напруги, щоб досягти бажаного ефекту.
Завдання
- Спочатку склади просте електричне коло з однією батареєю і виміряй напругу та силу струму
- Розшир це коло до послідовного з'єднання двох батарей і знову виміряй напругу та силу струму
- Тепер склади паралельне з'єднання з двох батарей і виміряй напругу та силу струму.
Обладнання
Складання I (1/3)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) ввімкнено Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання I (2/3)
Приклад знімка екрана
- Увімкни обидва датчики Cobra SMARTsense, натиснувши й утримуючи кнопку ввімк./вимк. три секунди. Відкрий measureAPP. З'єднайся з обома датчиками, натиснувши на назву. Наостанок перемкнися на вигляд, у якому результати вимірювань показано числами. Це робиться натисканням на "0.0" у верхній частині застосунку.
- Ти побачиш невеликі коливання виміряних значень навіть тоді, коли струму немає. Це пов'язано з шумом датчиків, яким у цьому досліді можна знехтувати.
Складання I (3/3)
- Склади дослід за схемою, показаною ліворуч. Якщо ти не впевнений, який вигляд має складена установка, можеш натиснути синю кнопку. Тоді з'явиться зображення складеної схеми.
- Вимикач спочатку залиш розімкненим.
Схема першої дослідної установки
Виконання I
- При розімкненому вимикачі виміряй напругу на батареї . Цю напругу називають також напругою холостого ходу. Запиши напругу в таблицю 1.
- Тепер замкни вимикач. Поспостерігай за лампою розжарювання і запиши виміряну напругу (напруга під навантаженням) і виміряну силу струму в таблицю 1.
Складання II
- Розімкни вимикач.
- Тепер вийми з'єднувальні модулі, позначені на схемі цифрами 1 і 2. Встав на їхнє місце ще одну батарею, стежачи за тим, щоб від'ємний полюс нової батареї приєднувався до додатного полюса старої.
- Тут ти теж можеш побачити фото цього, натиснувши синю кнопку.
Вставляння другої батареї
Виконання II (1/2)
- Знову виміряй при розімкненому вимикачі напругу холостого ходу обох батарей разом. Запиши своє вимірювання в таблицю 1.
- Замкни вимикач і виміряй напругу під навантаженням, а також силу струму. Поспостерігай за лампою розжарювання. Запиши свої вимірювання і спостереження також у таблицю 1.
Вставляння другої батареї
Виконання II (2/2)
Вставляння другої батареї
- Розімкни вимикач.
- Переверни одну з двох батарей так, щоб додатний полюс однієї батареї був приєднаний теж до додатного полюса іншої батареї.
- Тепер повтори вимірювання, як на попередніх кроках: виміряй напругу холостого ходу, а також напругу під навантаженням і запиши обидві в таблицю 1. Поспостерігай за лампою розжарювання і запиши своє спостереження в таблицю 1.
- Тепер знову розімкни вимикач.
Складання III
- В останній частині досліду вимірювання тепер слід повторити для двох паралельно з'єднаних батарей.
- Для цього перебудуй монтажну плиту за схемою, показаною ліворуч. Ти можеш побачити фото схеми, якщо натиснеш синю кнопку.
Вставляння другої батареї
Виконання III
- Тепер знову спочатку виміряй при розімкненому вимикачі напругу холостого ходу.
- Потім при замкненому вимикачі виміряй робочу напругу і силу струму та поспостерігай за лампою розжарювання.
- Запиши свої вимірювання і спостереження в таблицю 2.
- Після цього розімкни вимикач.
Паралельне з'єднання батарей
Протокол
Таблиця 1
Результати послідовного з'єднання
Лампа світиться
Один елемент
Два елементи
(+ до -)
Два елементи
(+ до +)
Таблиця 2
Результати паралельного з'єднання
Лампа світиться
Два елементи
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Перетягни правильні слова в пропуски. Є дві можливості з'єднати два джерела напруги послідовно: або з'єднують між собою два однакові полюси, або два протилежні. Коли з'єднують однакові полюси, напруги ____ і взаємно компенсуються. У досліді, крім того, стало видно, що напруга холостого ходу відрізняється від напруги під навантаженням. Загалом напруга під навантаженням ____. Цьому можна протидіяти, бо при ____ джерел напруги спад напруги під навантаженням менший. Не використано (за абеткою): ____, ____, ____