Лабораторная работа 5 последовательное и параллельное. Изучение последовательного и параллельного соединения проводников

Лабораторная работа

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников

Домашнее задание:

Для изучения распределения сил токов и напряжений при последовательном соединении проводников экспериментатор собрал электрическую цепь, показанную на рисунке 1, и получил распределение напряжений, показанное на рисунке 2.

Пользуясь законами электрического тока для последовательного соединения проводников, определите общее сопротивление и напряжение цепи, а также силу электрического тока в цепи.

Пользуясь законами электрического тока для параллельного соединения проводников, определите общее сопротивление и силу электрического тока, а также напряжение на резисторах.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу

Выполнение лабораторной работы

Цель работы: проверить справедливость законов электрического тока для последовательного и параллельного соединения проводников.

Оборудование: источник тока, два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, реостат.

Теория:

Законы электрического тока для последовательного соединения проводников:

Законы электрического тока для параллельного соединения проводников:

Проведение эксперимента и обработка результатов:

рис. 5

Соберите электрическую цепь (рис. 6) и с помощью реостата установите стрелку вольтметра на определенное деление шкалы.

Измерьте поочередно амперметром силу электрического тока в общей цепи и в цепях отдельных потребителей.

рис. 6

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Проведите расчеты по результатам эксперимента.

На основании проведенных опытов, сделайте вывод о том, выполняются ли законы электрического тока для последовательного и параллельного соединений проводников.

Отчет о лабораторной работе должен содержать

Тему работы

Цель работы

Перечень используемого оборудования

Теорию (заполненные таблицы)

Описание хода работы

Схемы соединений проводников

Таблицы с результатами измерений и вычислений

Исследование сопротивлений резисторов при последовательном и параллельном соединениях.

Цель работы: Опытом проверить закономерности электрической цепи при последовательном и паралельном соединениях резисторов .

1.Пояснение к работе

Краткие теоретические сведения

Последовательным соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором конец первого сопротивления соединяется с началом второго, конец второго - с началом третьего и т. д.

Общее сопротивление последовательно соединенных резисторов равно сумме их сопротивлений.
R общ. =R 1 +R 2 +R 3
R общ= 5ом+10ом+25ом=40ом

Величина тока в последовательной цепи

Так как в данной цепи отсутствует ответвление тока, то очевидно, что количество электричества, протекающее через поперечное сечение проводника за единицу времени. в любой точке цепи будет одинаковым.
Следовательно во всех точках последовательной цепи величина тока одинакова.
Эти четыре амперметра покажут одинаковые величины тока. Поэтому при последовательном соединении для измерения тока достаточно включать один амперметр на любом участке цепи.

Распределение напряжения в последовательной цепи

Напряжение источника тока приложенное к внешнему участку цепи распределяется по участкам цепи прямо пропорционально сопротивлениям этих участков. Напряжение приложенное к каждому из этих резисторов определяется по формуле:

Так как ток в последовательной цепи везде одинаков значит действительно напряжение на ее участках зависит от сопротивления чем больше сопротивление тем большее напряжение приложено к данному участку.

Сумма напряжений на участках последовательной цепи равна напряжению источника тока

Параллельным соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором к одному зажиму источника подключаются начала сопротивлений, а к другому зажиму - концы.

Общее сопротивление параллельно включенных сопротивлений определяется по формуле:

Общее сопротивление параллельно включенных сопротивлений всегда меньше наименьшего сопротивления, входящего в данное соединение.

На вышеуказанном рисунке мы можем сразу сказать что общее сопротивление будет меньше 10 ом.

Первый частный случай

Если параллельно включено только два резистора то их общее сопротивление можно определить по формуле:

Второй частный случай

Если параллельно включено любое количество резисторов одинаковых сопротивлений то их общее сопротивление можно определить если сопротивление одного резистора разделить на количество резисторов.

Распределение токов и напряжения в параллельных ветвях

Так как начала всех сопротивлений сведены в одну общую точку, а концы - в другую, то очевидно, что разность потенциалов на концах любого из параллельно включенных сопротивлений равна разности потенциалов между общими точками.

Итак, при параллельном соединении сопротивлений напряжения на них равны между собой.

Если разветвление подключено непосредственно к зажимам источника тока, то напряжение на каждом из сопротивлений равно напряжению на зажимах источника.

Второе свойство цепи с параллельным соединением заключается в том, что электрический ток распределяется по параллельным ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям.

Это значит что, чем больше сопротивление, тем меньше по нему пойдет ток.

Рассматривая точку разветвления А, замечаем, что к ней притекает ток I, а токи I1, I2, I3 утекают из нее. Так как движущиеся электрические заряды не скапливаются в точке, то очевидно, что суммарный заряд, притекающий к точке разветвления, равен суммарному заряду утекающему от нее:

Следовательно, третье свойство параллельного соединения может сформулирована так:

Величина тока в не разветвленной части цепи равна сумме токов в параллельных ветвях.

2.Техническое задание
2.1.Собрать электрическую цепь последовательного соединения резисторов (рисунок 1)

Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная.

2.2.Собрать электрическую цепь паралельного соединения резисторов (рисунок 2)

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная.

2.3.Снять показания приборов и записать их в таблицу
2.4.Произвести расчеты
2.5. Построить графики
2.6.Ответить на контрольные вопросы
2.7. Сделать вывод

3.Работа в лаборатории

3.1. Исследование последовательного соединения резисторов

3.1.1 Собрать схему (Рисунок 3).

Рисунок 3. Схема исследования.

Таблица 1 - Измеренные параметры

3.2. Исследование параллельного соединения реисторов

3.2.1. Собрать схему (Рисунок 4).

Рисунок 4. Схема исследования.

3.2.2. Установить на схеме величины R 1=70 Ом + N, R 2=100 Ом + N и R 3=150 Ом + N,
где N - номер студента по журналу (мощность резисторов более 1 Вт).
3.2.3. Включить источник и установить напряжение U=15 В, 24 В.
3.2.4. Измерить величину тока, протекающего во всей цепи и занести значение в таблицу 2.
3.2.5. Измерить величину тока, протекающего в каждом резисторе и записать в таблицу 2.
3.2.6. Расчитать проводимость каждого резистора и записать в таблицу 2 (установкой):

3.2.8. Отключить схему.

Т аблица 2 - Измеренные параметры

5.Контрольные вопросы

5.1. Какое соединение резисторов называют последовательным?
5.2. Как определить общее сопротивление резисторов при последовательном соединении?
5.3. Что называется проводимостью и в каких единицах она измеряется?
5.4. Чему равен общий ток цепи и напряжение на участках при последовательном соединении?
5.5. Как определяется мощность на участках цепи и всей цепи при последовательном соединении?
5.6. Какое соединение резисторов называют паралельным?
5.7. Как определить общее сопротивление резисторов при паралельным соединении?
5.8. Чему равен общий ток цепи и напряжение на участках при паралельным соединении?
5.9. Как определяется мощность на участках цепи и всей цепи при паралельным соединении?

Тема урока: Лабораторная работа № 5 "Изучение последовательного соединения проводников".

Задачи урока:

образовательные: продолжить формирование навыков работы с амперметром,

вольтметром, умений проводить наблюдения и оформлять результаты эксперимента в виде таблиц;

воспитательные: добиться понимания учащимися того факта, что справедливость

физических законов можно проверить не только прямым опытом, но и косвенным путем - проверкой следствий, вытекающих из этих законов;

ценность: совесть (подценности: справедливость);

развития мышления: эксперимент - критерий истины; обеспечить понимание того, что

объективные данные можно получить только в случае правильных измерений, обеспечив необходимую точность.

Основной материал

Лабораторная работа.

Ход урока

Никаким количеством экспериментов нельзя доказать теорию; но достаточно одного эксперимента, чтобы ее опровергнуты (Альберт Эйнштейн)

Тест 17 по уроку 35.5

//. Решить задачу упр.20(3)

/17. Лабораторная работа № 5

Работа выполняется согласно описанию в учебнике (только 1-я часть).
IV. Задание на дом *

Повт. §39-41 Упр.19°(1,2),упр.20(1)

*

Урок 37.7 J

i

Тема урока: Работа и мощность тока. Тепловое действие тока и его практическое применение.

Задачи урока:

образовательные: сформировать понятия работы и мощности электрического тока,

короткого замыкания; научить вычислять стоимость израсходованной электрической энергии по счетчику; обеспечить усвоение закона Джоуля-Ленца, устройства и действия лампы накаливания и других нагревательных приборов, предохранителей;

воспитательные: продолжить формирование научного мировоззрения учащрхся на

основе представлений о строении вещества, составе молекул и атомов, их движении и взаимодействии при изучении механизма нагревания проводников;

духовно-нравственное воспитание: ценность: внутренняя свобода человека; истина

(подценности: постижение себя; самоанализ);

развития мышления: сформировать умения применять закон сохранения энергии к

случаю нагревания неподвижных проводников.

Основной материал

^ Формула работы тока (вывод). Мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Устройство электрических нагревательных приборов. Причины перегрузки сети и короткого замыкания. Предохранители.

Ход урока

Перед ошибками захлопываем дверь. В смятеньи истина: "Какя войду теперь?" (Р. Тагор)

I. Проверка домашнего задания. ! Фронтальный опрос.

Как зависит сопротивление металлического проводника от температуры?

Что называется сверхпроводимостью?

Сила тока, напряжение и сопротивление при последовательном соединении.

Напряжение, сила тока и сопротивление при параллельном соединении. ! Самостоятельная работа № 9 по урокам 35.5, 36.6

П. Новый материал.

Формулы работы тока.

Работа тока - это работа сил электрического поля, создающего электрический ток.

А = Aqu = IuAt = I 2 RAt ; 1В-1А-1с = 1 Дж,

где А - работа тока, R - сопротивление участка цепи, At - время прохождения тока.

Мощность тока - это отношение работы тока ко времени за которое эта работа совершена.

р = - = Iu = rR = -; = 1 Вт .

* At R lc

A = pAt . 1Дж= 1 Bt -1 c Тогда 1 кВт-ч = 1000 Вт-3600 с = 3600000 Дж = 3,6-10 6 Дж. Демонстрации.

Измерение работы электрического тока. *

Показывают однофазный счетчик электрической энергии со снятой крышкой. Обращают внимание учащихся на связь диска со счетным механизмом. Записывают исходные показания счетчика на доске с точностью до 0,1 кВт-ч. Собирают электрическую цепь, включают нагрузку (ламповый реостат), фиксируют показания счетного механизма.

тг

Стоимость = А-тариф(4,6).

кВт-ч

А - работа в кВт-ч.

Измерение мощности потребителя электрической энергии. *

* На ваттметре устанавливают шкалу 30 Вт и

лампочка добавочное сопротивление 30 Ом. В качестве нагрузки используют лампу А-20. Цепь присоединяют к зажимам ВС-24. При замыкании цепи фиксируют показания прибора и определяют мощность, потребляемую лампой.

Закон Джоуля-Ленца.

При прохождении электрического тока происходит нагревание проводника. Демонстрации. Опыт, описанный на с. 153 учебника.

При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:

Q = I 2 RAt

Устройство электрических нагревательных приборов.

Демонстрации. Лампа накаливания: устройство и включение - сетевая лампа и патрон для нее.

Причины перегрузки и короткого замыкания. Предохранители. Перегорание предохранителя при перегрузке или коротком замыкании.

На установке находятся четыре автомобильных лампочки А-20. Внизу установки натянут длинный тонкий медный проводник. Он и является предохранителем. Если на лампочки подать номинальное напряжение от выпрямителя ВС-24, то предохранитель перегорит. Если такой опыт не получается, то электроды одной из параллельно включенных ламп следует закоротить, плавкие предохранители

"И силен Электрический ток" А.А. Блок

Необходимо показать ("пробки") и автоматические выключатели, которые размыкают цепь при перегрузке или коротком замыкании в результате срабатывания термобиметаллической или электромагнитной расцепки.

///. Решить задачи: упр .2 1(1-3) IV Задание на дом

§42-44

Упр.21°(4,5),упр.22(1,4)