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 опрацьовують правило контурів.
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 контурів. Для цього напруги на окремих елементах додають або віднімають.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Дослід має навчити, як розподіляється напруга в електричному колі.
Завдання
У цьому досліді спершу вимірюють напруги на окремих резисторах. Потім вимірюють струм на одному з резисторів і обчислюють напругу. На підставі цих результатів вимірювання зрештою виводять правило контурів Кірхгофа.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Чи замислювався ти колись, як напруга розподіляється по схемі? Саме це ти й з'ясуєш у нашому досліді! Правило контурів Кірхгофа дає нам змогу розраховувати напругу в будь-яких електричних колах, навіть коли кілька елементів з'єднані між собою.
Зрозумій цей закон сам і з'ясуй, як поводиться напруга в схемах. Адже закони Кірхгофа - це набагато більше, ніж просто теорія – вони є основою майже кожного електричного застосування.
У цьому досліді ти самостійно виведеш правило контурів.
Завдання
- Склади електричне коло з резисторами і вузловими точками.
- Визнач напругу на окремих резисторах і на блоці живлення.
- Визнач струм у певній точці кола й обчисли напругу.
- Виведи правило контурів.
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 | 3 |
| 3 | Cobra SMARTsense Current - Датчик для вимірювання електричного струму ± 1 А (Bluetooth + USB) | 12902-02 | 2 |
| 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 показаного рисунка.
- Встанови на блоці живлення приблизно і та увімкни 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 усі 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 датчиків Cobra SMARTsense Voltage виміряй напругу на всіх резисторах, а також на блоці живлення. Для цього тобі доведеться один раз переставити датчики.
- Скористайся для цього цифровим індикатором у MeasureAPP. Для цього натисни на середнє віконце над даними вимірювання, позначене 0.0.
- Занеси отримані значення в частині «Протокол» під завданням (1/3).
- Які залежності між виміряними значеннями ти можеш помітити?
Виконання (3/3)
- Тепер скористайся датчиком Cobra SMARTsense Current, щоб виміряти струм у позначеному місці.
- Занеси отримане значення в частині «Протокол» під завданням (3/3).
Протокол
Завдання (1/3)
Занеси виміряні значення напруги у відповідні комірки. Чи можеш ти помітити залежність між значеннями?
Питання
Завдання (2/3)
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 ____.
Завдання (3/3)
Занеси виміряне значення струму у відповідне віконце. Обчисли напругу за допомогою закону Ома.
Чим обчислене значення напруги відрізняється від виміряного? Чому?