Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Паралельні з'єднання вбудовані майже в усі електричні пристрої. Проте особливо наочне воно на прикладі стельового освітлення з кількома лампами розжарювання. Якщо одна лампа виходить з ладу, решта завдяки паралельному з'єднанню світять далі.
Загальна сила струму складається з окремих сил струму:
З для опору випливає
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти скласти просте електричне коло і мати уявлення про те, що таке напруга й сила струму. Крім того, слід розуміти суть електричного опору і знати формулу .
Принцип
У першій частині експерименту за допомогою ламп розжарювання якісно показують, що у вітках паралельного з'єднання незалежно одна від одної є напруга і тече струм.
У другій частині експерименту силу струму вимірюють у різних місцях кола, щоб встановити зв'язок між загальною та окремими силами струму. Крім того, застосовують резистори, щоб потім визначити співвідношення між окремим і загальним опором.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
На основі отриманих ними виміряних значень учні мають опанувати зв'язок між окремими силами струму паралельного з'єднання і загальною силою струму . Крім того, вони мають визначити зв'язок між окремими опорами і загальним опором при паралельному з'єднанні.
Завдання
З'ясуй, який зв'язок існує між загальною силою струму і окремими силами струму , а також між загальним опором і окремими опорами при паралельному з'єднанні.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Примітки
Перед цим експериментом Ви можете запитати в учнів, як з'єднані електричні прилади в домашньому господарстві. Зазвичай частина учнів знає, що тут маємо паралельне з'єднання. Можливо, дехто вже знає і зв'язок між окремою та загальною силою струму й напругою.
Наочнішими за поняття «загальний опір» і «окремий опір» для паралельного з'єднання є поняття «еквівалентний опір» і «опір вітки». Їх використання можна рекомендувати особливо тоді, коли вони прийняті й у підручниках учнів.
Результати варто додатково теоретично підтвердити рівняннями, описаними в розділі «Застосування».
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Стельове освітлення з кількома лампами розжарювання
У більшості приладів вбудовані паралельні з'єднання. Якщо, наприклад, під'єднати кілька приладів до розетки на кілька гнізд, вони будуть під'єднані паралельно до того самого джерела напруги.
Ще один наочний приклад - освітлення з кількома лампами розжарювання, яке теж має паралельне з'єднання. При виході з ладу однієї лампи решта світять далі. Тож несправну лампу можна одразу визначити і замінити, не перевіряючи справність усіх ламп.
Як саме поводяться сила струму й опір у паралельному з'єднанні, ти дізнаєшся у цьому експерименті.
Обладнання
Складання (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) увімкнено Bluetooth.
Android
iOS
Windows 10
Складання (2/3)
- Склади установку відповідно до рисунків.
- Вкрути одну лампу розжарювання в один із двох патронів, а другий патрон поки що залиш порожнім. позначає місце, де ти маєш виміряти загальну силу струму .
Складання (3/3)
- Запусти обидва датчики Cobra SMARTsense, утримуючи кнопку ввімкнення/вимкнення на кожному приблизно три секунди.
- Тепер запусти measureAPP і з'єднайся з обома датчиками. Налаштуй показ так, щоб виміряні значення відображалися числами. Для цього натисни "0.0" вгорі в застосунку. Ліворуч видно, як це тоді виглядає.
Знімок екрана застосунку з вимкненим блоком живлення
Виконання (1/3)
Експериментальна установка з обома лампами розжарювання
- Встанови регулятор сили струму на (правий упор). Потім увімкни блок живлення і підвищ напругу до .
- Поспостерігай за лампочкою. Виміряй силу струму і запиши виміряне значення.
- Тепер вкрути другу лампочку.
- Поспостерігай за обома лампочками. Виміряй силу струму ще раз і знову запиши виміряне значення.
Виконання (2/3)
- Тепер заміни патрони ламп на резистори, як показано на рисунках.
- Значення опорів при цьому становлять і .
Виконання (3/3)
Вимірювання окремих сил струму
- Увімкнути блок живлення і встановити постійну напругу .
- Виміряти силу струму у нерозгалуженій частині кола і записати виміряне значення в протокол.
- Прямий модуль у колі замінити на розімкнутий модуль з рознімом для амперметра, як показано на рисунку.
- Виміряти окрему силу струму у цій вітці й записати виміряне значення.
- Так само виміряти окрему силу струму у вітці .
- Після цього вимкнути блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Внеси в таблицю виміряні значення для різних окремих сил струму з другої частини експерименту.
U = 8 В: I_G [мА]:
U = 8 В: I_1 [мА]:
U = 8 В: I_2 [мА]:
Питання
Завдання 3
За виміряними значеннями сили струму з таблиці завдання 2 обчисли опори , і , а також обернені до них величини і внеси результати в наведені нижче таблиці.
U = 8 В: R_G [Ом]:
U = 8 В: R_1 [Ом]:
U = 8 В: R_2 [Ом]:
U = 8 В: 1/R_G [1/Ом]:
U = 8 В: 1/R_1 [1/Ом]:
U = 8 В: 1/R_2 [1/Ом]:
Питання
Завдання 4
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: R_{G}; =; R_{1} · R_{2}; R_{1} + R_{2}. Місця на схемі: R_{G}; R_{1} · R_{2}; R_{1} + R_{2}.
Рівняння, знайдене в завданні 3, можна перетворити відносно загального опору. Спробуй зробити це самостійно. Який результат?
Поміркуй, чому це має бути саме так.