Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Послідовні електричні схеми використовуються в більшості електричних пристроїв, але їхні властивості найбільш наочно представлені на прикладі з новорічними гірляндами. Раніше лампи в гірляндах з'єднували послідовно. Однак це було великим недоліком, оскільки в разі виходу з ладу однієї лампочки весь ланцюжок лампочок гаснув, тому в наші дні їх рідко з'єднують послідовно. Інший приклад, який використовується сьогодні, - це системи сигналізації.
При послідовному з'єднанні сила струму однакова у всіх точках електричного кола: .
Загальна напруга дорівнює сумі окремих напруг, а загальний опір дорівнює сумі окремих опорів: та .
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти побудувати просте електричне коло і розуміти, що стоїть за поняттями струму і напруги. В ідеалі, вони вже повинні бути знайомі з законом Ома.
Принцип
В електротехніці послідовне з'єднання (також відоме як схема дільника напруги) описує послідовне з'єднання двох або більше компонентів в електричному колі. Загальний опір послідовного кола дорівнює сумі окремих опорів. Оскільки через усі послідовно з'єднані компоненти протікає однаковий струм, до споживачів прикладаються окремі напруги, сума яких відповідає напрузі зовнішнього джерела.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Після проведення експерименту учні повинні були зрозуміти закони, за якими змінюється напруга при послідовному з'єднанні резисторів.
Завдання
Перша частина експерименту слугує вступом до теми. Тут учні повинні зрозуміти призначення послідовного резистора і, таким чином, бути зацікавленими в дослідженні закону зміни напруги при послідовному з'єднанні елементів в електричному колі.
У другій частині експерименту вимірюються окремі напруги на двох резисторах, щоб мати змогу вивести формулу для визначення залежності напруги послідовного з'єднання.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Додаткова інформація
- Пропонується варіант вступного експерименту - на основі електричної гірлянди на ялинці: моделювання такого новорічної гірлянди з двома однаковими лампочками (4 В / 0,04 А).
- Перед початком експерименту необхідно звернути увагу на те, щоб вольтметр був завжди правильно полярно зорієнтований. Помилки у включенні часто виникають, коли його підключають паралельно до окремих резисторів.
- Термін "загальна сила струму" не застосовувався, оскільки він може викликати роздратування.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Світловий ланцюг - послідовно з'єднані лампочки
Послідовні електричні схеми використовуються в більшості електричних пристроїв, але їхні властивості найбільш наочно представлені на прикладі з новорічними гірляндами. Раніше лампи в гірляндах з'єднували послідовно. Однак це було великим недоліком, оскільки в разі виходу з ладу однієї лампочки весь ланцюжок лампочок гаснув, тому в наші дні їх рідко з'єднують послідовно.
Інший приклад, який використовується сьогодні, - це системи сигналізації. Тут різні перемикаючі контакти з'єднані послідовно й утворюють "сигнальну петлю". Щойно контакт переривається, спрацьовує сигналізація.
У цьому експерименті Ви дізнаєтесь, як саме змінюється напруга при послідовному з'єднанні в електричному колі.
Завдання
Як можна використовувати електричні пристрої з напругою, вищою за їхню номінальну?
Дослідіть співвідношення напруг у нерозгалужених колах використовуючи послідовне з'єднання технічних резисторів.
Експериментальна установка
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 3 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, прямий з роз'ємом, модуль SB | 05601-11 | 1 |
| 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 | 1 |
| 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 | 2 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 15 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 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 електричне коло, як показано на рисунку зліва. Підключіть джерело живлення (ліворуч), амперметр (знизу) і вольтметр (зверху), як показано на рисунку праворуч.
Виконання роботи (1/4)
- Встановіть на блоці живлення постійну напругу 4 . Виміряйте силу струму і спостерігайте за яскравістю лампочки. Запишіть свої вимірювання в протокол.
- Замість лінійного модуля 1 (рис. зліва) встановіть резистор 100 Ом (рис. по центру/справа).
Виконання роботи (2/4)
- Поспостерігайте за яскравістю лампочки. Запишіть це спостереження в протоколі.
- Збільшуйте напругу на блоці живлення, доки сила струму не повернеться до початкового значення. Знову запишіть значення напруги в журнал.
- Вимкніть блок живлення.
Виконання роботи (3/4)
Зберіть електричне коло, як показано на рисунках.
Увімкніть блок живлення і встановіть напругу 10 В-.
Виміряйте напругу на резисторі і напругу на резисторі . Запишіть обидва виміряні значення в протокол.
Виконання роботи (4/4)
- Тепер зніміть один вольтметр і увімкніть інший вольтметр, як показано на рисунку.
- Виміряйте загальну напругу (рис. справа), а також внесіть ці значення в протокол.
- Вимкніть блок живлення.
Установка для вимірювання повної напруги .
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Запишіть виміряні значення в таблицю.
У рядках і запишіть значення напруги до і після встановлення резистора.
U_{після} [В]
U_{до} [В]
I [A]
Завдання 2
Запишіть виміряні значення і в таблицю.
U_{заг.} [В]
U_1 [В]
U_2 [В]
Питання
Завдання 3
Вставте слова у тексті! При послідовному з`єднанні немає ____ в електричномі колі. Якщо Ви включаєте в коло елементи з ____, то ____ ділиться між цими елементами. Додавання ____ дає загальну напругу. У минулому, ____ будувалися за послідовною схемою. Однак це мало той недолік, що якщо одна лампочка виходила з ладу, весь ланцюжок гаснув. Утім, кола з ____ з'єднані послідовно, щоб у разі виходу з ладу одного контакту спрацьовувала сигналізація.