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. 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.
У цьому досліді виводять правило вузлів.
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 правило вузлів. Для цього струми у вузлі вимірюють і додають або віднімають.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Дослід має навчити, як розподіляються струми в електричному колі.
Завдання
У цьому досліді спершу вимірюють струми, які втікають у вузли й витікають із них. На підставі цих результатів вимірювання зрештою виводять правило вузлів Кірхгофа.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Чи замислювався ти колись, як струм насправді тече по проводах у твоєму домі? Саме це ти й з'ясуєш у нашому досліді! Правило вузлів Кірхгофа дає нам змогу розраховувати струм у будь-яких електричних колах, навіть коли кілька елементів з'єднані між собою.
Зрозумій цей закон сам і з'ясуй, як поводиться струм у 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 і після вузлової точки.
- Визнач напругу на резисторі й обчисли струм.
- Виведи правило вузлів.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Монтажна плита з гніздами 4 мм | 06033-00 | 1 |
| 2 | Cobra SMARTsense Voltage - Датчик для вимірювання електричної напруги ± 30 В (Bluetooth + USB) | 12901-02 | 1 |
| 3 | Cobra SMARTsense Current - Датчик для вимірювання електричного струму ± 1 А (Bluetooth + USB) | 12902-02 | 3 |
| 4 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 5 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 6 |
| 6 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 6 |
| 7 | Плівковий резистор 10 кОм, 1 Вт, корпус G1 | 39104-30 | 1 |
| 8 | Плівковий резистор 4,7 кОм, 1 Вт, корпус G1 | 39104-27 | 1 |
| 9 | Плівковий резистор 1 кОм, 1 Вт, корпус G1 | 39104-19 | 1 |
| 10 | Плівковий резистор 100 Ом, 1 Вт, корпус G1 | 39104-63 | 1 |
| 11 | З'єднувальний модуль, корпус G1 | 39120-00 | 3 |
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 рисунка.
- Встанови на блоці живлення приблизно і та увімкни його.
Виконання (1/3)
Датчики Cobra SMARTsense
- Увімкни свої датчики Cobra SMARTsense, 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 усі датчики із застосунком, вибравши в розділі «Датчики» Cobra SMART Current і Voltage.
- Установи в measureAPP у розділі «Конфігурація» частоту дискретизації 10 000 Гц.
Виконання (2/3)
- За допомогою датчиків Cobra SMARTsense Current виміряй струм у місцях, позначених рожевими хрестиками.
- Скористайся для цього цифровим індикатором у measureAPP. Для цього натисни на середнє віконце над даними вимірювання, позначене 0.0.
- Занеси потім отримані значення під завданням (1/3) у частині «Протокол».
- Чи можеш ти вже помітити, як поводиться струм у вузловій точці?
Виконання (3/3)
- Тепер скористайся датчиком Cobra SMARTsense Voltage, щоб виміряти напругу на резисторі .
- Скористайся для цього цифровим індикатором у measureAPP. Для цього натисни на середнє віконце над даними вимірювання, позначене 0.0.
- Занеси отримане значення під завданням (3/3) у частині «Протокол».
Протокол
Завдання (1/3)
Занеси виміряні сили струму у відповідні комірки. Чи можеш ти помітити залежність між значеннями?
Питання
Завдання (2/3)
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 (3/3)
Занеси виміряну напругу на резисторі у віконце. Обчисли за допомогою закону Ома струм і теж занеси його.
Чим обчислений струм відрізняється від виміряного? Чому?