Загальна інформація
Застосування
Паралельне чи послідовне з'єднання?
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 розжарювання одразу гасла вся гірлянда, тож сьогодні їх лише зрідка роблять із послідовним з'єднанням. Ще один приклад, який використовують сьогодні, - це системи сигналізації.
Сила струму однакова в кожній точці електричного кола .
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 послідовному з'єднанні
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають на основі здобутих ними виміряних значень вивчити зв'язок між окремими силами струму послідовного з'єднання та загальною силою струму .
Завдання
Учні досліджують, який зв'язок існує між загальною силою струму та окремими силами струму , а також між загальним опором та окремими опорами при послідовному з'єднанні.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження
Набір магнітних електричних символів для демонстраційної дошки дає змогу наочно підписати схему.
Набір складається з позначок V і A, а також із порожніх полів для власних підписів. Ними можна, наприклад, позначити місця під'єднання для вимірювання струму та напруги. Самостійно підписані поля слугують, наприклад, для позначення прикладеної напруги або для зазначення позицій, положень вимикача тощо.
У цьому досліді доречно поставити поряд із модулями опорів магнітні таблички з підписами та . Рекомендуємо уникати поняття «загальна сила струму» при послідовному з'єднанні, бо воно може викликати хибні асоціації.
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 | 5 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 |
| 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 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 16 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Склади дослід відповідно до рисунка поруч.
Виконання (1/4)
- Встанови на блоці живлення напругу .
- Замкни електричне коло і спостерігай за яскравістю лампи розжарювання.
- Замість модуля 1 вбудуй в електричне коло другу лампу розжарювання.
- Спостерігай за яскравістю лампи розжарювання і порівняй її з яскравістю, яку мала одна лампа розжарювання раніше.
Виконання (2/4)
- Перебудуй дослід відповідно до рисунка.
- Спершу лише з і з іще одним модулем «З'єднувальний, прямий» замість .
- Обери межі вимірювання і .
Виконання (3/4)
- Замкни електричне коло і встанови постійну напругу . Виміряй відповідну силу струму і запиши виміряні значення.
- Замість опору встав опір , за потреби відкоригуй напругу до і виміряй відповідну силу струму.
Виконання (4/4)
- Прибери модуль під модулем 1 і заміни його на .
- Знову відкоригуй напругу до 10 В і виміряй силу струму при послідовному з'єднанні і .
- Поміняй місцями положення амперметра спершу з положенням модуля 1, потім з положенням модуля 2 і щоразу виміряй силу струму.
- Порівняй результати вимірювань між собою.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
- Коли другу лампу розжарювання вмикають послідовно з першою, обидві світять хоч і однаково яскраво, але значно слабше, ніж світила перша раніше.
- Сила струму перед першим опором точно така сама, як і між обома опорами та після другого опору. Через обидва опори тече однаково сильний струм.
| Опори в електричному колі | |||
|---|---|---|---|
| 10 | 0,204 | 49 | |
| 10 | 0,100 | 100 | |
| і послідовно | 10 | 0,067 | 100 |
Таблиця 1
Опрацювання результатів
За виміряними значеннями і у таблиці 1 обчислюють відповідні опори , і (пор. таблиця 1, стовпець 4). Видно:
Опір при послідовному з'єднанні і , який називають загальним опором , (приблизно) дорівнює сумі окремих опорів і . Отже, у межах точності вимірювання справджується:
В усіх трьох точках вимірювання і, очевидно, у кожному місці електричного кола при послідовному з'єднанні опорів сила струму однакова:
Узагальнюючи, можна констатувати, що при послідовному з'єднанні електричних приладів справджуються такі співвідношення:
і