Вивчення послідовного і паралельного з’єднання провідників

Мета: Дослідним шляхом перевірити закони послідовного і паралельного з єднання споживачів.

Обладнання: 1. Джерело електричної енергії. 2. Резистори. 3. Амперметр постійного струму. 4. Вольтметр постійного струму. 5. Омметр. 6. Реостат повзунковий. 7. Ключ. 8. З'єднувальні провідники.

В результаті виконання лабораторної роботи студенти повинні

знати: способи з'єднання споживачів, їх недоліки та переваги, закономірності, що їх описують;

вміти: складати кола з послідовним та паралельним з'єднанням споживачів, користуватись вимірювальними приладами; амперметром, вольтметром та омметром, робити розрахунки електричних кіл із послідовним та паралельним з'єднанням споживачів.

Рекомендації. Щоб забезпечити більш щільний контакт, доцільно використовувати для вольтметра провідники, що мають з однієї сторони клеми із затискачами.

Теорія. Споживачі електричної енергії - електричні лампочки, електронагрівальні прилади, провідники та інше - мають певний опір, тому їх часто називають «провідниками» або резисторами. Зазвичай електричне коло складається із кількох резисторів, з’єднаних послідовно, паралельно або змішано. Для спрощення розрахунків електричних кіл всі резистори умовно замінюють одним, при ввімкненні якого режим кола не порушується, тобто сила струму і напруга залишаються попередніми. Опір такого резистора називають еквівалентним загальному опору кількох резисторів, що утворюють коло.

 

ХІД РОБОТИ

1. Послідовне з’єднання резисторів.

1.Зібрати електричне коло за схемою, зображеною на рисунку.

2. Після перевірки електричного кола викладачем, замкнути коло і виміряти напругу на окремих резисторах. Для цього доторкнутися наконечниками провідників що йдуть від вольтметра до резисторів.

3. Виміряти напругу на кінцях всієї групи резисторів (ділянка АВ).

4. Перевірити співвідношення U_АВ =U₁+U₂+U₃ і зробити висновок.

5. За формулою I=U/R розрахувати силу струму в кожному резисторі.

6.Омметром визначити еквівалентний опір R_екв=R₁+R₂+R₃ і зробити висновок.

7. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю.

 

№

Опір, Ом

Напруга, В

Сила струму,А

R1

R2

R3

Rекв

U1

U2

U3

UАВ

І1

І2

І3

Iзаг

ІІ. Паралельне з’єднання резисторів.

1. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рисунку.

2. Після перевірки кола викладачем ключ замкнути, з допомогою реостата встановити силу струму в колі 1,5-2 А.

3. Переключіть амперметр із магістралі в ту чи іншу вітку і виміряйте силу струму в кожному резисторі. Перевірте співвідношення I = I₁ + I ₂ + I₃ і зробіть висновок.

4. Омметром виміряти опір розгалуження (еквівалентний опір) R_екв.

5. Перевірити справедливість формули ⁼ + і зробити висновок.

6. Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю.

 

№	Опір, Ом	Напруга UАВ, В	Сила струму, А
R1	R2	R3	Rекв	І1	І2	І3	Iзаг

 

Контрольні запитання.

1. Вісім резисторів з'єднали по два послідовно в чотири паралельні вітки. Накреслити схему з'єднання.

2. Споживачі електричної енергії з'єднані так, як показано на рисунку.

3.

4. Визначити еквівалентний опір в цьому випадку, якщо R₁=R₂=R₃=12 Ом, R₄=4 Ом,

R₅=R₆=40 Ом.

3. Студент при вимірюванні напруги на лампочці ввімкнув помилково амперметр

замість вольтметра. Що при цьому станеться?

4. Чи зміняться покази вольтметра (рисунок), якщо, в ділянку, що складається із кількох

паралельно з'єднаних резисторів, добавити ще один?

5. Що змінилось на даній ділянці кола, якщо ввімкнений послідовно з нею амперметр показав збільшення сили струму?

6. Як ввімкнені 10 ламп для освітлення трамвайного вагона, розрахованих на напругу 120 В? Напруга в трамвайній мережі 600 В.

 

 

Лабораторна робота № 7

 

Дослідження залежності потужності, що споживає лампа розжарення, від

Напруги на її затискачах

Мета: Дослідити залежність потужності від напруги для лампи розжарення.

Обладнання: 1.Електрична лампа. 2.Джерело постійної напруги. 3.Реостат повзунковий. 4.Амперметр. 5.Вольтметр. 6.Омметр. 7.Ключ. 8.3'єднувальні провідники.

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен

знати: формулу потужності і одиниці її вимірювання;

вміти: вмикати реостат способом потенціометра; визначати ціну поділки приладу і вірно знімати покази; користуватись необхідними формулами і проводити за ними розрахунки.

Теорія. При замиканні електричного кола на його ділянці з опором R, струмом І, напругою на кінцях U виконується робота А: А= IUt = I²Rt = .

Величина, що дорівнює відношенню роботи струму до часу, за який вона виконується, називається потужністю Р: Р = .

Тоді, Р = IU = I² R= .

Залежність Р від U можна дослідити експериментально.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Визначити ціну поділки шкали вимірювальних приладів.

2.Омметром виміряти опір нитки лампи при кімнатній температурі.

3.Скласти електричне-коло за схемою дотримуючись полярності приладів.

4. Після перевірки кола викладачем, ключ замкнути. З допомогою реостата встановити найменше значення напруги. Зняти покази вимірювальних приладів.

5. Поступово вводячи реостат, зняти 5 разів покази амперметра та вольтметра.

6. Для кожного значення напруги визначити потужність Р=IU, що споживає лампа, опір R_Т=U/I нитки розжарення і температуру Т =(R_Т-R₀)/(R₀ її розжарення.

Враховуючи невелику похибку, опір лампи при кімнатній температурі вважати рівним R₀. Значення - температурного коефіцієнта опору вольфраму - взяти із таблиці.

7. Результати вимірювань і обчислень записати до таблиці.

8. Побуду вати графік залежності:

а) потужності, що споживає лампа, від напруги на її затискачах;

б) опору нитки розжарення лампи від її температури. По вертикальній осі відкладати відповідно потужність і опір, а по горизонтальній осі - напругу та температуру. Проаналізувати графіки та зробити висновок.

 

Номер досліду	Напруга на затискачах лампи U, В	Сила струму в лампі І, А	Потужність, що споживається лампою Р, Вт	Опір нитки розжарення лампи R, Ом	Температура розжарення Т,К

 

 

Контрольні запитання

1. Які способи визначення потужності вам відомі?

2. Лампи, 200-ватна і 60-ватна, розраховані на одну напругу. Опір якої лампи більший? У скільки разів?

3. Передбачити, а потім перевірити на досліді, яка з ламп пункту 2 буде горіти яскравіше, якщо їх ввімкнути послідовно.

4. Опір мідної спіралі при 20°С дорівнює 200 Ом. Яким буде опір спіралі при 50°С?

5. Яка найбільша потужність гідроелектростанцій та атомних електростанцій в Україні?

Домашнє завдання. Розв'язати задачі [2] №13.25, №13.27

Лабораторна робота № 8