Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Закони Кірхгофа - це ключові інструменти для аналізу електричних кіл. Перший закон, правило вузлів, стверджує, що в кожній точці розгалуження кола сума струмів, які втікають, дорівнює сумі струмів, які витікають. Він гарантує, що жодного заряду не втрачається. Другий закон, правило контурів, стверджує, що в замкненому контурі сума всіх напруг дорівнює нулю.
Так стає зрозумілим розподіл енергії в електричному колі. Обидва закони необхідні, щоб розраховувати й оптимізувати складні мережі.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають уміти самостійно скласти електричне коло. Так само вони мають базово розуміти електричні величини - напругу, струм і опір.
Принцип
У досліді складають схему, у якій різні резистори з'єднані так, що можна самостійно вивести і правило вузлів, і правило контурів. Для цього вимірюють напругу на окремих елементах і струми у вузлі та додають їх чи віднімають.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Дослід має навчити, як розподіляються струми й напруга в електричній схемі.
Завдання
У цьому досліді спершу вимірюють струми, які втікають у вузли і витікають із них. Потім визначають напруги на окремих резисторах. На підставі цих результатів вимірювання зрештою виводять правила Кірхгофа.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Чи замислювався ти колись, як насправді тече струм по проводах у твоєму будинку або як напруга розподіляється по схемі? Саме це ти й з'ясуєш у нашому досліді! Закони Кірхгофа дають нам змогу розраховувати струм і напругу в будь-яких електричних колах, навіть коли кілька елементів з'єднані між собою.
Зрозумій ці закони сам і з'ясуй, як поводяться струм і напруга в різних схемах. Адже закони Кірхгофа - це набагато більше, ніж просто теорія – вони є основою майже кожного електричного застосування.
Завдання
- Склади електричне коло з резисторами і вузловими точками.
- Визнач струм до вузлової точки й після неї.
- Визнач напругу на окремих резисторах і на блоці живлення.
- Виведи правило вузлів і правило контурів.
Схема досліду
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 ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
Схема досліду
Склади дослід відповідно до наведеної схеми кола.
Установи на блоці живлення приблизно 6 В і 1 А та ввімкни його.
Виконання (1/3)
Датчики Cobra SMARTsense
Увімкни свої датчики Cobra SMARTsense Voltage і Cobra SMARTsense Current, утримуючи кнопку на датчиках 3 секунди.
Відкрий measureAPP на своєму планшеті чи смартфоні й переконайся, що пристрій може з'єднуватися з Bluetooth-пристроями.
З'єднай обидва датчики із застосунком, вибравши в розділі «Датчики» Cobra SMART sense Voltage і Cobra SMARTsense Current.
Установи в measureAPP у розділі «Конфігурація» частоту дискретизації 10 000 Гц.
Виконання (2/3)
За допомогою датчика Cobra SMARTsense Current виміряй струм у місцях, позначених рожевими хрестиками.
Скористайся для цього цифровим індикатором у measureAPP. Для цього натисни на середню комірку над даними вимірювання, позначену як 0.0.
Потім занеси одержані значення в таблицю, яку знайдеш у частині «Протокол».
Чи можеш ти вже помітити, як поводиться струм у вузловій точці?
Виконання (3/3)
Тепер скористайся датчиком Cobra SMARTsense Current, щоб виміряти напруги на всіх резисторах і на блоці живлення. Результати можна також зчитати безпосередньо з цифрового індикатора вимірювання в measureAPP.
Занеси виміряні значення в таблицю в частині «Протокол».
Які залежності між виміряними значеннями ти можеш помітити?
Протокол
Завдання (1/4)
Занеси виміряні сили струму у відповідні комірки. Чи можеш ти помітити залежність між значеннями?
Питання
Завдання (2/4)
Занеси виміряні значення напруги у відповідні комірки. Чи можеш ти помітити залежність між значеннями?
Питання
Завдання (3/4)
Впиши слова, яких бракує. Перший закон Кірхгофа - це правило вузлів. Воно стверджує, що ____ всіх струмів, які втікають у вузлову точку (точку з'єднання провідників), дорівнює сумі всіх струмів, які ____. За означенням струм, що втікає, рахують ____, а струм, що витікає, - від'ємним. Тому загальна сума струмів у вузлі завжди дорівнює ____. Отже, у вузлі електричний заряд не виникає й не зникає. Справджується закон ____ заряду.
Завдання (4/4)
Перетягни слова у правильні поля! Другий закон Кірхгофа - це ____. Воно стверджує, що ____ всіх напруг у контурі (замкненому електричному колі без ____) дорівнює ____. Знак напруг залежить від обраного напряму обходу контуру. Якщо стрілки напруг і напрям обходу контуру вказують в один бік, знак ____; якщо вони вказують у протилежні боки, знак ____. Отже, у джерелі напруги підводиться рівно стільки ____, скільки витрачається на шляху до другого полюса. Це відповідає закону ____.