Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Паралельні електричні кола є майже в усіх електричних пристроях. Однак особливо показовим це є на прикладі світильників на стелі з кількома лампочками. Якщо одна лампочка виходить з ладу, решта продовжують світити завдяки паралельному з'єднанню.
При паралельному з'єднанні провідників: Загальна сила струму є сумою окремих сил струмів, що протікають через ділянки кола: Напруга для всіх елементів однакова , а загальний опір дорівнює:
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
попередні знання
Учні повинні вміти збирати прості електричні схеми та бути знайомі з поняттями "напруга" і "сила струму". Крім того, слід розуміти фізичний зміст електричного опору і знати закон Ома:.
Мета навчання
Учні мають вивчити взаємозв'язок між окремими силами струму і загальною силою струму при паралельному з'єднанні на основі визначених ними виміряних значень. Крім того, вони мають визначити співвідношення між окремими опорами і загальним опором при паралельному з'єднанні.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Завдання
Вивчіть взаємозв'язок між загальною силою струму і окремими силами струму , а також між загальним опором і окремими опорами при паралельному з'єднанні в електричному колі.
Принцип
У першій частині експерименту використання ламп розжарювання якісно ілюструє, що напруга подається і струм тече в окремих ділянках паралельного кола незалежно одна від одної.
У другій частині експерименту сила струму вимірюється в різних точках кола для того, щоб встановити залежність між загальною силою струму та силою струму на окремих ділянках електричного кола. Крім того, для визначення співвідношення між окремими опорами та загальним опором кола використовуються резистори.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Примітки
Перед тим як розпочати цей експеримент, Ви можете запитати в учнів, як вмикаються електроприлади в домі. Зазвичай деякі учні вже знають, що існує паралельне з'єднання провідників та електричних елементів. Деякі з них, можливо, уже знайомі зі співвідношенням між силою струму на окремих ділянках і загальною силою струму в колі.
Поняття "еквівалентний опір" і "опір ділянки" для паралельного з'єднання більш зрозумілі, ніж поняття "загальний опір" і "окремий опір". Їх використання може бути рекомендовано, особливо якщо ці поняття застосовуються в шкільних підручниках.
Результати також повинні бути теоретично підтверджені за допомогою рівнянь, описаних у додатку.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Стельове освітлення з кількома лампами розжарювання
Паралельні електричні кола є в більшості побутових приладів. Якщо, наприклад, кілька приладів під'єднано до розетки на кілька розеток, вони під'єднані паралельно до одного і того ж джерела напруги.
Іншим показовим прикладом є система освітлення з кількома лампочками, які також підключені паралельно. Якщо одна лампочка виходить з ладу, решта продовжують світити. Таким чином, несправну лампочку можна одразу визначити і замінити без необхідності перевіряти всі лампочки.
У цьому експерименті учні дізнаються, як сила струму та опір змінюються при паралельному з'єднанні в електричному колі.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 4 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль SB | 05601-03 | 2 |
| 4 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 5 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 6 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 2 |
| 7 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 8 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 2 |
| 9 | Опір 50 Ом, модуль SB | 05612-50 | 1 |
| 10 | Опір 100 Ом, модуль SB | 05613-10 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 15 | Лампи розжарювання 12 В/ 0,1 A, E10, 10 шт. | 07505-03 | 1 |
| 16 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 2 |
| 17 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка
Зберіть експериментальну установку, як показано на рисунках.
Вкрутіть лампочку в одне з двох гнізд і залиште інше гніздо поки порожнім. вказує точку, в якій слід виміряти загальну силу струму електричного кола.
Виконання роботи (1/3)
- Встановіть регулятор сили струму на 2 А (вправо до упору). Потім увімкніть джерело живлення і збільште напругу до 12 В.
- Спостерігайте за лампочкою. Виміряйте силу струму і запишіть показання.
- Тепер вкрутіть другу лампочку.
- Поспостерігайте за обома лампочками. Знову виміряйте силу струму і запишіть показання.
Виконання роботи (2/3)
Тепер замініть патрони ламп на резистори, як показано на рисунках.
Номінальні значення резисторів 50 Ом і 100 Ом.
Виконання роботи (3/3)
Вимірювання сили струму на окремих ділянках кола
- Увімкніть блок живлення і встановіть напругу постійного струму 8 В.
- Виміряйте силу струму у нерозгалуженій частині кола і запишіть виміряне значення в протокол.
- Замініть у колі прямий модуль 100 Ом на розімкнутий модуль із підключенням амперметра, як показано на рисунку.
- Виміряйте силу струму у цій ділянці та запишіть виміряне значення.
- Аналогічно виміряйте силу струму у колі 50 Ом.
- Потім вимкніть джерело живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Введіть виміряні значення для різних значень сили струму з другої частини експерименту в таблицю.
U = 8V: I_G [мА]:
U = 8V: I_1 [мА]:
U = 8V: I_2 [мА]:
, В
8
, мА , мА , мА
Питання
Завдання 3
За виміряними значеннями для сили струму з таблиці завдання 2 визначте опори , и та їхні обернені значення і запишіть результати в таблицю.
U = 8V: R_G [Ом]:
U = 8V: R_1 [Ом]:
U = 8V: R_2 [Ом]:
, Ом , Ом , Ом
U = 8V: 1/R_G [1/Ом]:
U = 8V: 1/R_1 [1/Ом]:
U = 8V: 1/R_2 [1/Ом]:
Питання
Завдання 4
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: R_{общ}; =; R_{1} · R_{2}; R_{1} + R_{2}. Місця на схемі: R_{G}; R_{1} · R_{2}; R_{1} + R_{2}.
Рівняння, отримане в завданні 3, можна переглянути у відповідності до загального опору. Спробуйте зробити це самостійно. Що ви отримаєте в результаті?
Поміркуйте, чому це має бути саме так.