Загальна інформація
Застосування
Паралельне чи послідовне з'єднання?
Паралельні з'єднання вбудовані майже в усі електричні пристрої. Особливо наочним є таке з'єднання у стельовому освітленні з кількома лампами розжарювання. Якщо одна лампа розжарювання виходить з ладу, решта завдяки паралельному з'єднанню світять далі.
Загальна сила струму складається з окремих сил струму:
Із для опору випливає
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають уміти збирати просте електричне коло і мають розуміти поняття напруги та сили струму. Крім того, вони мають розуміти принцип опору і знати формулу .
Принцип
Потрібно дослідити, які закони діють для сили струму та опору при паралельному з'єднанні.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають на основі здобутих ними виміряних значень вивчити зв'язок між окремими силами струму паралельного з'єднання та загальною силою струму .
Завдання
Учні досліджують, який зв'язок існує між загальною силою струму і окремими силами струму , а також між загальним опором і окремими опорами при паралельному з'єднанні.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження
Наочнішими за поняття «загальний опір» і «окремий опір» для паралельного з'єднання (розгалуження струму) є поняття «еквівалентний опір» і «опір ділянки».
Їх використання рекомендоване особливо тоді, коли вони вживані і в підручниках учнів.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 4 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 4 |
| 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 3 |
| 6 | Вимикач вкл./викл., модуль DB | 09402-01 | 1 |
| 7 | Патрон для лампи розжарювання E10, модуль DB | 09404-00 | 2 |
| 8 | Опір 50 Ом, модуль DB | 09412-50 | 1 |
| 9 | Опір 100 Ом, модуль DB | 09413-10 | 1 |
| 10 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 3 |
| 12 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 3 |
| 13 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 14 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 |
| 15 | Лампи розжарювання 12 В/ 0,1 A, E10, 10 шт. | 07505-03 | 1 |
| 16 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Збери дослід відповідно до рисунка ліворуч.
- Спочатку використай лише одну лампу розжарювання.
- Обери межі вимірювання і .
Виконання (1/3)
- Увімкни блок живлення і встанови напругу .
- Замкни вимикач і спостерігай за амперметром та лампою розжарювання. Запиши результати вимірювань і яскравість лампи розжарювання.
- Потім вкрути другу лампу розжарювання і запиши результати вимірювань та спостереження.
Виконання (2/3)
- Встанови на блоці живлення напругу і розімкни вимикач.
- Зміни експериментальну установку відповідно до рисунка. Лампи розжарювання замінюють опорами та й прилад, який досі використовували як вольтметр, вбудовують як амперметр у ділянку з .
Виконання (3/3)
- Замкни вимикач і виміряй загальну силу струму у нерозгалуженій частині електричного кола.
- Виміряй окрему силу струму і запиши виміряні значення.
- Вбудуй амперметр у ділянку з і виміряй окрему силу струму .
- Запиши свої виміряні значення.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
- Амперметр показує приблизно вдвічі більше значення, коли замість однієї лампи розжарювання вкручено обидві.
- Яскравість лампи розжарювання, яка працювала першою, при вмиканні другої не змінюється, і обидві світять однаково яскраво.
- Якщо до електричного приладу паралельно вмикають ще один, то сила струму в нерозгалуженій частині електричного кола зростає.
Опрацювання результатів (1/3)
Зі спостережень і результатів вимірювань, записаних у таблиці 1, випливає, що загальна сила струму приблизно дорівнює сумі окремих сил струму і . Отже, з урахуванням похибок вимірювання справджується
| 9 | 264 | 173 | 86 |
Таблиця 1
Опрацювання результатів (2/3)
За виміряними значеннями з таблиці 1 можна обчислити загальний опір , а також окремі опори і .
З обчислених значень опорів (таблиця 2, ліва частина) видно, що загальний опір менший за найменший окремий опір.
| 34 | 52 | 105 | 0,029 | 0,019 | 0,0095 |
Таблиця 2
Опрацювання результатів (3/3)
Зв'язок між , і можна вивести за допомогою закону Ома та знайденого рівняння для :
Із та випливає
і, оскільки
При паралельному з'єднанні обернене значення загального опору дорівнює сумі обернених значень окремих опорів (пор. таблиця 2, права частина). Узагальнено для сил струму та опорів при паралельному з'єднанні справджуються співвідношення і