Загальна інформація
Застосування
Охоронна сигналізація
Положення та порядок, у якому електричні прилади вмикають у коло, докорінно впливають на фізичні властивості й величини. Якщо кілька елементів увімкнено одне за одним так, що разом вони утворюють один шлях струму, то це називають послідовним з'єднанням.
Послідовні з'єднання вбудовані в більшість електричних приладів, проте особливо наочні вони в гірляндах. Раніше гірлянди робили з послідовним з'єднанням. Однак недоліком було те, що при відмові однієї лампочки одразу гасла вся гірлянда, тож сьогодні їх лише зрідка роблять із послідовним з'єднанням. Ще один приклад, що використовується сьогодні, - охоронні сигналізації.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають уміти скласти просте електричне коло і володіти поняттями напруги та сили струму. Крім того, має бути зрозумілим принцип опору й відома формула .
Принцип
На прикладі послідовного з'єднання двох електричних приладів треба вивести твердження про співвідношення напруг у нерозгалужених колах.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають виробити розуміння того, за якими закономірностями поводиться напруга в послідовному з'єднанні опорів.
Завдання
Перша частина досліду слугує вступом до теми. Тут учні мають опанувати призначення додаткового опору і так дістати мотивацію до дослідження закону про напругу при послідовному з'єднанні.
У другій частині досліду на двох опорах вимірюють часткові напруги, щоб потім зробити висновок про формулу поведінки напруги в 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 та A, а також із порожніх полів для власних підписів. Ними можна, наприклад, позначити виводи для вимірювання струму й напруги. Самостійно підписані поля слугують, наприклад, для позначенняприкладеноїнапруги або для зазначення положень, станів вимикачів тощо.
У цьому досліді доречно поставити біля модулів опорів магнітні таблички з підписами та .
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 | 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 | 1 |
| 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 ліворуч.
- Встанови на блоці живлення і вибери діапазони вимірювання і .
Виконання (1/3)
- Замкни вимикач, поспостерігай за яскравістю лампи розжарювання і запиши виміряну силу струму.
Виконання (2/3)
- Встанови в коло замість прямого з'єднувального модуля опір і поспостерігай за яскравістю лампи.
- Підвищуй напругу на блоці живлення, доки сила струму знову не досягне початкового значення.
- Виміряй відповідну напругу і запиши результати вимірювань.
Виконання (3/3)
- Перебудуй дослід відповідно до рисунка.
- Встанови на блоці живлення напругу .
- Замкни вимикач, виміряй часткові напруги (на і (на ) і запиши результати вимірювань.
- Наостанок виміряй загальну напругу (на і ) після перебудови цієї схеми і запиши результат.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Можна було спостерігати таке:
- Яскравість лампи розжарювання після вмикання опору значно менша, ніж раніше.
- Щоб знову досягти початкової яскравості лампи розжарювання, треба підвищити напругу.
| 3.3 | 6.5 | 10 |
Таблиця 1
Опрацювання результатів (1/2)
Як було доведено в першому досліді, електричний прилад можна живити напругою, вищою за його номінальну, якщо послідовно ввімкнути опір (додатковий опір ).
У послідовному з'єднанні окремі значення напруг додаються:
Опрацювання результатів (2/2)
При послідовному з'єднанні загальна напруга дорівнює сумі часткових напруг.
Порівняння часткових напруг із частковими опорами дає в межах точності вимірювання:
При послідовному з'єднанні часткові напруги відносяться так само, як часткові опори. Звідси випливає:
і з урахуванням та :
Це співвідношення рівнозначне , адже .