Інформація для вчителів
Опис
Закон Ома - це основний закон електротехніки. За допомогою електричного опору можна регулювати електричний струм при заданій напрузі . Резистори зустрічаються майже у всіх електричних пристроях. Без достатнього опору у електричному колі можуть виникати короткі замикання.
Одиницею електричного опору в СІ є 1 :
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти складати просте електричне коло. Вони також повинні знати такі терміни, як сила струму, напруга та споживач.
Принцип
Електричний опір є коефіцієнтом пропорційності між напругою і силою струму в електричному колі.
Абревіатура "URI" може бути використана як мнемонічне позначення закону Ома, який стверджує:
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Перш за все, учні мають пояснити закон Ома , використовуючи отримані ними виміряні значення. Згодом вони також повинні з'ясувати, що умова виконується.
Завдання
Учні збирають просте електричне коло з резистором і вимірюють напругу на резисторі та силу струму . Потім вони досліджують зв'язок між цими величинами.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Значення опору, а також значення напруги, що встановлюються, регулюються так, щоб під час вимірювань можна було підтримувати діапазони вимірювань 10 В або 300 мА. Перед підключенням джерел живлення необхідно переконатися в правильності схеми підключення вимірювальних приладів, а також у встановленні необхідних діапазонів вимірювання.
Зауваження:
Умова виконання закону Ома, R = const еквівалентна умові ϑ = const для чистих металів. Деякі сплави, наприклад, константан, мають постійний опір у відносно широкому діапазоні температур.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Коли Ви заряджаєте свій мобільний телефон, то через нього може протікати лише певний струм, інакше може статися коротке замикання, і мобільний телефон вийде з ладу і перестане працювати.
Ось тому силу струму можна обмежити за допомогою електричних компонентів, так званих електричних резисторів. Вони вбудовані в кожне електричне коло, на кожній платі та в усіх електричних пристроях.
У цьому експерименті Ви дізнаєтеся, наскільки сильно сила струму при заданій напрузі обмежується електричним опором .
Завдання
Який взаємозв'язок між напругою та силою струму в електричному колі?
Визначте серію пар виміряних значень напруги та сили струму в електричному колі та використайте їх для дослідження залежності між напругою та силою струму .
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 2 |
| 2 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 2 |
| 4 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 5 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 6 | Опір 50 Ом, модуль SB | 05612-50 | 1 |
| 7 | Опір 100 Ом, модуль SB | 05613-10 | 1 |
| 8 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 12 | Лампи розжарювання 12 В/ 0,1 A, E10, 10 шт. | 07505-03 | 1 |
| 13 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 2 |
| 14 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка
- Поставте експеримент відповідно до рисунків і спочатку вставте модуль резистора на 50 Ом. Послідовно з резистором увімкніть вимикач.
- Підключіть блок живлення та амперметр до подвійних роз'ємів, а вольтметр - до двох одинарних роз'ємів поруч з резистором.
Виконання роботи (1/2)
- Встановіть на блоці живлення 0 В і 2 А та замкніть вимикач.
- Увімкніть блок живлення і збільшуйте напругу з кроком 2 В. Виміряйте відповідну силу струму і запишіть відповідні значення в протокол.
- Знову встановіть напругу на 0 В і замініть модуль на 50 Ом модулем резистора на 100 Ом.
- Тепер збільшуйте напругу з кроком 2 В, як і раніше, і знову запишіть відповідний струм у протокол.
- Розімкніть вимикач.
Виконання роботи (2/2)
- Тепер замініть модуль резистора на модуль з гніздом для лампи і вставленою лампочкою на 12 В.
- Замкніть вимикач і виміряйте силу струму з кроком 2 В (починаючи з 0 В), як і раніше, і запишіть значення в таблицю 2 в протоколі.
- Під час цієї частини експерименту спостерігайте за яскравістю лампочки і запишіть свої спостереження в протокол.
- Розімкніть вимикач і вимкніть джерело живлення.
Протокол
Таблиця 1 (1/2)
2
4
6
8
10
12
2 В: 50 Ом: I [A]
2 В: 100 Ом: I [A]
2 В: 50 Ом: U/I [V/A]
2 В: 100 Ом: U/I [V/A]:
50 100 50 100
4 В: 50 Ом: I [A]
4 В: 100 Ом: I [A]
4 В: 50 Ом: U/I [V/A]
4 В: 100 Ом: U/I [V/A]
6 В: 50 Ом: I [A]
6 В: 100 Ом: I [A]
6 В: 50 Ом: U/I [V/A]
6 В: 100 Ом: U/I [V/A]:
8 В: 50 Ом: I [A]
8 В: 100 Ом: I [A]
8 В: 50 Ом: U/I [V/A]
8 В: 100 Ом: U/I [V/A]
10 В: 50 Ом: I [A]
10 В: 100 Ом: I [A]
10 В: 50 Ом: U/I [V/A]
10 В: 100 Ом: U/I [V/A]
12 В: 50 Ом: I [A]
12 В: 100 Ом: I [A]
12 В: 50 Ом: U/I [V/A]
12 В: 100 Ом: U/I [V/A]:
Занесіть виміряні значення з частини експерименту з резисторами в таблицю. Обчисліть коефіцієнти і також внесіть їх у таблицю.
Таблиця 1 (2/2)
Для модуля резистора на 50 Ом значення для приблизно вдвічі менше, ніж для модуля на 100 Ом. Тому очевидно, що коефіцієнт можна використати як електричний опір (англ. Resistance - опір): з одиницею опору .
Розрахуйте середні значення для резисторів на 50 Ом і 100 Ом та порівняйте їх з нанесеними на них позначками.
Середнє значення 50 Ом:
Середнє значення 100 Ом:
Середнє значення резистора на 100 Ом
Середнє значення резистора на 50 Ом
Таблиця 2
2 В: 50 Ом: I [A]
2 В: 50 Ом: U/I [V/A]
2 В: Лампа розжарювання: яскравість лампи:
Яскравість лампи
2
4
6
8
10
12
4 В: 50 Ом: I [A]
4 В: 50 Ом: U/I [V/A]
4 В: 50 Ом: U/I [V/A]
6 В: 50 Ом: I [A]
6 В: 50 Ом: U/I [V/A]
6 В: 50 Ом: U/I [V/A]
8 В: 50 Ом: I [A]
8 В: 50 Ом: U/I [V/A]
8 В: 50 Ом: U/I [V/A]
10 В: 50 Ом: I [A]
10 В: 50 Ом: U/I [V/A]
10 В: 50 Ом: U/I [V/A]
12 В: 50 Ом: I [A]
12 В: 50 Ом: U/I [V/A]
12 В: 50 Ом: U/I [V/A]
Занесіть результати вимірювань з частини експерименту зі встановленою лампочкою в таблицю. Обчисліть коефіцієнти і також занесіть їх у таблицю. Запишіть свої спостереження щодо яскравості лампи.
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Питання
Проаналізуйте значення, які Ви записали в таблицю 2.
Чи поширюється закон Ома і на лампу розжарювання?
Вставте слова в тексті. Відхилення ____ значень від надрукованого значення є результатом ____ при вимірюванні ____ і напруги, а також ____ значень опору.
Завдання 3
Вставте слова в тексті в потрібне місце Лампочка світиться дуже ____ при 2 В і дуже ____ при 12 В. Яскравість ____ зі збільшенням ____, оскільки це також збільшує ____. Не потрібно: ____.
Завдання 4
Питання
Оскільки рівняння завжди виконується, якщо , то виконується лише за певної умови. Що це за умова?
(Примітка: Яскравість лампи розжарювання є мірою температури її металевої нитки).