Дослідження опорів провідників при паралельному та послідовному з'єднанні.

Мета: вивчити закони протікання струму через послідовно і паралельно з'єднані провідники і визначити формули розрахунку опорів таких ділянок.

1. Короткий теоретичний опис.

Провідники в схемах можуть з'єднуватися послідовно (Рис 1.) і паралельно (Рис.2.).

Розглянемо схему послідовного з'єднання провідників, зображену на Рис. 1.

Напруга на кінцях всій ланцюга складається з напруги на кожному провіднику:

U = U1 + U2 + U3, (1)

За законом Ома для ділянки кола:

U1 = R1I; U2 = R2I; U3 = R3I; U = RI, (2)

де R - повний опір ланцюга,

I - загальний струм, поточний в ланцюзі.

З виразів (1) і (2), отримуємо:

RI = R1I + R2I + R3I,

звідки повне опір ланцюга послідовно з'єднаних провідників:

При послідовному з'єднанні провідників їх загальний опір дорівнює сумі електричних опорів кожного провідника.

Розглянемо тепер схему паралельного з'єднання провідників, зображену на Рис. 2.

Через ланцюг тече повний струм I:

I = I1 + I2 + I3. (4)

За законом Ома для ділянки ланцюга:

U = R1I1; U = R2I2; U = R3I3; U = RI, (5)

З виразів (4) і (5), отримуємо:

I = U/R = U/R1 + U/R2 + U/R3

звідки:

При паралельному з'єднанні провідників величина, зворотна опору кола, дорівнює сумі зворотних величин опорів всіх паралельно з'єднаних провідників.

2. Порядок виконання роботи.

2.1. Зберіть на монтажному столі електричну схему, показану на рисунку:

Виберіть номінали опорів наступними:

R1 = 1 кОм; R2 = 2 кОм; R3 = 3 кОм; R4 = 4 кОм;

2.2. Визначте експериментально з допомогою мультиметра (в режимі вимірювання опорів) опір між точками:

А і С; С і D; B і D; A і D.

Запишіть ці свідчення.

2.3. Розрахуйте теоретичні значення опорів між зазначеними точками схеми і порівняйте їх з виміряними.

Які висновки можна зробити з цього досвіду?

2.4. Виміряйте за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання струму) струми, що течуть через кожний опір. Запишіть показання приладу.

2.4. Перевірте експериментально, що в послідовному ланцюзі струм однаковий через всі опори, а в паралельної ланцюга поділяється так, що сума всіх струмів через паралельно з'єднані елементи, дорівнює повному струму через всю ділянку.

2.5. Виміряйте за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання постійної напруги) напруги на кожному опорі. Запишіть показання приладу.

2.6. Перевірте експериментально, що в послідовного ланцюга напруга на всій ділянці дорівнює сумі напруг на кожному елементі, а в паралельної ланцюга, напруга одне і те ж на кожному елементі.

3. Контрольні питання.

3.1. Може опір ділянки двох паралельно з'єднаних провідників бути більше (менше) якого з них? Поясніть відповідь.

3.2. Які закони збереження використовуються для виведення формул опору паралельного і послідовного з'єднання провідників?

3.3. Проаналізуйте аналогію між приводяться тут формулами і формули для розрахунку опору одного провідника через його геометричні параметри:. У чому полягає ця аналогія?