Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

ПОСЛІДОВНЕ ТА ПАРАЛЕЛЬНЕ З’ЄДНАННЯ ОПОРІВ

Прилади та матеріали: блок живлення ВИП-10, набір резисторів, комбінований прилад Ц4320.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

1.Закон Ома.

Електричним струмом називається довільний впорядкований рух електричних зарядів. Для виникнення та протікання електричного струму необхідна, з однієї сторони, наявність вільних носіїв струму - заряджених частинок, а з другої - наявність електричного поля, енергія якого, витрачалась би на їх впорядкований рух. За напрям струму умовно приймають напрям руху додатніх зарядів.

Кількісною мірою електричного струму служить сила струму І - скалярна фізична величина, що визначається електричним зарядом, який проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу:

Струм, сила і напрям якого не змінюються з часом, називається постійним. Для постійного струму:

де Q - електричний заряд, який проходить через поперечний переріз провідника за час t.

Напругою U на ділянці кола називається фізична величина, що визначається роботою сумарних електростатичних (кулонівських) та сторонніх сил при переміщенні одиничного позитивного заряду на даній ділянці кола:

Поняття напруги є узагальненим поняттям різниці потенціалів: напруга на кінцях ділянки кола рівна різниці потенціалів у тому випадку, коли на цій ділянці не діє ЕРС, тобто сторонні сили відсутні.

Закон Ома для ділянки кола (джерело ЕРС відсутнє): сила струму в провіднику пропорційна прикладеній напрузі і обернено пропорційна опору провідника:

Величина

називається електричною провідністю.

Опір провідника залежить від його розмірів, а також від матеріалу, з якого виготовлений провідник. Для однорідного лінійного провідника опір R прямо пропорційний його довжині l і обернено пропорційний площі його поперечного перерізу S:

де r - питомий електричний опір.

Тепер закон Ома можна переписати як

Враховуючи, що - напруженість електричного поля в провіднику, - густина струму, - питома електрична провідність, вищенаведену формулу можна записати у вигляді:

Так як в ізотропному провіднику носії струму в кожній точці рухаються в напрямі вектора , то напрями векторів і співпадають. Тому можна записати

Це закон Ома в диференційній формі, який зв’язує густину струму в любій точці провідника з напруженістю електричного поля в цій же точці.

2.Послідовне та паралельне з’єднання провідників.

Послідовним називається таке з’єднання опорів, коли умовний кінець першого опору з’єднується з умовним початком другого, кінець другого - з початком третього і т.д. Початок першого і кінець останього опорів під’єднуються до джерела чи до інших точок електричного кола. Характерним для послідовного з’єднання є одинаковий струм у всіх опорах.

У загальному випадку при послідовному з’єднанні n опорів (рис.1) струм в колі, напруга на опорах і потужність визначаються співвідношенями:

;

де - еквівалентний опір електричного кола.

За допомогою наведених формул неважко з’ясувати характер зміни струму, напруги і потужності при зміні величини або кількості ввімкнених в коло опорів. Наприклад, якщо збільшити число опорів, то еквівалентний опір зросте, а струм, напруга і потужність кожного опору - зменшаться; зменшиться також загальна потужність.

Рис.1.

Паралельним називається таке з’єднання опорів, при якому з’єднуються між собою як початки всіх опорів так і їх кінці. Початки і кінці опорів під’єднуються до джерела або до будь-яких точок електричного кола. Характерним для паралельного з’єднання є однакова напруга на всіх опорах.

Паралельне з’єднання опорів (рис.2) нерідко використовується тоді, коли струм в колі І перевищує номінальний струм І_н, на який розрахований опір R, або коли потрібно зменшити опір деякої ділянки електричного кола.

Рис.2.

Струми і потужності паралельно з’єднаних віток при U=const не залежать одні від одних і визначаються за формулами

;

Загальний струм дорівнює сумі струмів паралельно з’єднаних віток:

де R_e- еквівалентний опір, який визначається за формулою

При збільшенні кількості паралельно з’єднаних опорів еквівалентний опір електричного кола зменшується. Це приводить до зростання струму І. Якщо напруга залишається постійною, то зростає також потужність; струми та потужність ввімкнених в електричне коло опорів не змінюються.

ХІД РОБОТИ.

1. Зібрати електричне коло згідно рис.3 (використати один з невідомих опорів R_x.).

2. Вимірявши загальну напругу U, виміряти струм який протікає в колі.

3. Змінити значення вхідної напруги та провести аналогічні вимірювання (п’ять вимірювань).

4. Досліди провести для двох інших невідомих резисторів.

5. За законом Ома порахувати значення невідомих опорів. Результати вимірювань та обчислень записати в таблицю 1.

Таблиця1.

№ п/п	U	I	R_x1
1.
2.
3.
4.
5.
Середнє	---	---

Таблиця2.

№ п/п	U	I	R_x2
1.
2.
3.
4.
5.
Середнє	---	---

Таблиця3.

№ п/п	U	I	R_x3
1.
2.
3.
4.
5.
Середнє	---	---

6. Почергово зібрати схеми згідно рис.4 та рис.5. Провести досліди згідно п.2 - п.5.

7. Результати записати в таблицю 2.

8. Порівняти результати, зробити висновки.

Таблиця2.

№ п/п	U	I	Послідовне з’єдн. R_x1... R_x3	Паралельне з’єдн.R_x1... R_x3
1.
2.
3.
4.
5.
Середнє	-----	-----

Контрольні запитання

1. Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Закон Ома в диференціальній формі.

2. Виведення формули для послідовного і паралельного з’єднання опорів.

3. Сторонні сили, ЕРС.

4. Порядок виконання роботи.

1. Джерело з напругою U живить групу N з’єднаних послідовно резисторів R. У скільки разів зміниться струм на ділянці та струм у кожному з опорів, якщо їх з’єднати паралельно?

2. Чотири лампочки, розраховані на напругу 3 В і силу струму 0,3 А, треба ввімкнути паралельно і живити від джерела напругою 5,4 В. Резистор якого опору треба ввімкнути послідовно з лампочками? Як зміниться розжарювання лампочок, якщо одну з них вимкнути?

3. Є джерело струму напругою 6 В, реостат опором 30 Ом і дві лампочки, на яких написано: 3,5 В, 0,35 А і 2,5 В, 0,5 А. Як скласти коло, щоб лампочки працювали в нормальному режимі?

4. З куска дроту опором 10 Ом зроблено кільце. Де треба приєднати проводи, які подають струм, щоб опір кільця дорівнював 1 Ом?

5. Міліамперметр, розрахований на струм до 0,1 А, необхідно використати для виміру струмів до 5 А. Обчислити опір мідного шунта, якщо внутрішній опір амперметра 4 Ом. Яким має бути поперечний переріз шунта, якщо його довжина 10 см.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.007 сек.