Інформація для вчителів
Застосування
Перша експериментальна установка
Послідовні з'єднання вбудовані в більшість електричних пристроїв, проте особливо наочні вони в гірляндах. Раніше гірлянди робили з послідовним з'єднанням. Недоліком, однак, було те, що при виході з ладу однієї лампи одразу гасла вся гірлянда, тож сьогодні їх лише зрідка роблять із послідовним з'єднанням.
Ще один приклад, який використовують сьогодні, - системи сигналізації.
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 в послідовне коло по черзі додають лампи розжарювання і роблять якісні спостереження за яскравістю.
У другій частині експерименту спочатку вимірюють загальну силу струму для двох резисторів різного опору, які потім ще й об'єднують. Наприкінці вимірюють окремі сили струму перед обома резисторами, за ними і між ними.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
На основі отриманих ними виміряних значень учні мають опанувати зв'язок між окремими силами струму послідовного з'єднання і загальною силою струму . Крім того, вони мають визначити зв'язок між окремими опорами і загальним опором при послідовному 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 послідовному з'єднанні.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Примітки
Перша частина експерименту задумана як попередній дослід для формулювання проблеми і має якісно ввести в закони послідовного з'єднання.
Наступні частини експерименту мають кількісно охопити ці закономірності. Те, що в другій частині експерименту і не вмикають одразу послідовно, а спершу експериментально визначають обидва значення опору, має ту перевагу, що можна діяти за аналогією до першої частини експерименту і що порівняння виміряних значень для і зі значенням для можливе.
У другій частині експерименту прикладена напруга має лишатися сталою. Перед кожним вимірюванням сили струму учні мають перевірити напругу і встановити її на .
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Гірлянда - лампи розжарювання в послідовному з'єднанні
Послідовні з'єднання вбудовані в більшість електричних пристроїв, проте за своїми властивостями вони особливо наочні в гірляндах. Раніше лампи розжарювання з'єднували послідовно. Але оскільки при виході з ладу однієї лампи одразу гасне вся гірлянда, сьогодні їх здебільшого вже не роблять із послідовним з'єднанням.
Ще один приклад - системи сигналізації. Тут різні комутаційні контакти з'єднані послідовно й утворюють «сигнальну петлю». Щойно контакт розривається, сигналізація спрацьовує.
Як саме поводяться сила струму й опір у послідовному з'єднанні, ти дізнаєшся у цьому експерименті.
Обладнання
Складання (1/2)
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 (2/2)
Частина експерименту 1:
- Спершу склади електричне коло так, як показано на рисунках нижче.
- Вимикач спочатку розімкнений. Встав у патрон лампу розжарювання .
Перша експериментальна установка
Виконання
Частина експерименту 1
- Встанови на блоці живлення постійну напругу , а регулятор сили струму - на . Замкни вимикач.
- Поспостерігай за яскравістю лампи розжарювання.
- Тепер встав другу лампу розжарювання перед першою, як показано на рисунку праворуч.
- Поспостерігай за яскравістю ламп розжарювання і порівняй її з попередньою яскравістю однієї лампи.
- Поміркуй, як пояснити ці спостереження.
Послідовне з'єднання двох ламп розжарювання
Складання (1/2)
Частина експерименту 2:
- Тепер склади схему відповідно до рисунка поруч, із резистором .
- Якщо натиснеш на синю кнопку ліворуч, побачиш установку без під'єднаних приладів
Напруга і сила струму для одного резистора
Складання (2/2)
- 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)
Частина експерименту 2:
- Тепер увімкни блок живлення і встанови на ньому і .
- Виміряй напругу і силу струму. Запиши їх разом із використаним резистором.
Вимірювання та при
Виконання (2/3)
- Заміни резистор на резистор (рис. посередині). Вирівняй напругу до і виміряй силу струму.
- Заміни з'єднувальний модуль 1 на резистор (рис. праворуч), знову вирівняй напругу до і знову виміряй силу струму. Запиши обидва виміряні значення в протокол.
Виконання (3/3)
- Зміни послідовне з'єднання відповідно до двох рисунків угорі.
- Встанови постійну напругу .
- Виміряй силу струму перед , між і та за і запиши значення. Для цього після першого вимірювання увімкни датчик струму в те місце кола, де спочатку були з'єднувальні модулі 1 і 2 (рис. внизу ліворуч, внизу праворуч).
- Запиши свої виміряні значення в протокол і вимкни блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Внеси в таблицю виміряні значення для другої частини експерименту.
Потім обчисли значення із виміряних напруг і отриманих сил струму й внеси їх у третій стовпець.
R_1 = 50 Ом: U [В]:
R_1 = 50 Ом: I [А]:
R_1 = 50 Ом: R [Ом]:
Резистори
&
R_2 = 100 Ом: U [В]:
R_2 = 100 Ом: I [А]:
R_2 = 100 Ом: R [Ом]:
R_1 & R_2: U [В]:
R_1 & R_2: I[А]:
R_1 & R_2: R [Ом]:
Питання
Завдання 3
Внеси в таблицю виміряні сили струму для різних положень вимірювання відносно резисторів і .
X-R_1-R_2: I [А]:
Позиція ()
R_1-X-R_2: I [А]:
R_1-R_2-X: I [А]:
Питання