• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Теоретичні відомості

Установимо, що таке струм з точки зору електронної теорії будови речовини і чому одні метали краще проводять електричний струм, а інші гірше.

Наприклад, розглянемо хімічний елемент із періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, що знаходиться на

а б в г

Рисунок 1

13 місці, та з'ясуємо, скільки в нього електронів і на яких орбітах вони розташовуються. Ми побачимо (рис.1, а), що в цього елемента (поки не називаємо, який саме це елемент) електрони знаходяться на трьох орбітах, причому на першій - їх два, на другій - вісім і на третій - три, З цього можна зробити висновок, що відірвати один електрон з третьої орбіти складно, оскільки потрібно прикласти досить велику силу. Тепер як приклад візьмемо хімічний елемент, який знаходиться на 26 місці (рис 1.б) У цього елемента на чотирьох орбітах обертається 26 електронів, причому на останній орбіті знаходиться два електрона. Якщо порівняти цей і попередній хімічні елементи за електропровідністю, то можна сказати, що в другого елемента відірвати електрон з останньої орбіти легше: по-перше, тому, що він знаходиться далі від ядра, внаслідок чого сила його притягання слабкіша; по-друге, на останній орбіті знаходиться тільки два електрона. Далі розглянемо хімічний елемент, що знаходиться на 29 місці (рис. 1.в) У цього елемента електронних орбіт також чотири але на останній з них є лише один електрон. Сила притягання його до ядра буде ще слабкіша, ніж у попередньому елементі, а значить, відірвати електрон від ядра буде легше.

Таким чином, із трьох розглянутих хімічних елементів перше місце за електропровідністю займає елемент, який знаходиться на 29місці, друге - на 26 місці й останнє, трете,- на 13 місці. Якщо ми візьмемо ще один хімічний елемент (рис. 1.г),то побачимо, що в нього на п'яти орбітах розташовується 47 електронів, причому на останній з них знаходиться один електрон. На підставі попередніх міркувань можна стверджувати, що в цього елемента відірвати один електрон з останньої (п'ятої) орбіти ще легше, ніж у попередніх трьох. Якщо тепер розставити хімічні елементи за електропровідністю, то на перше місце потрібно поста­вити хімічний елемент, який знаходиться на 47 місці, на друге - той елемент, що займає 29 місце, і т, д.

На підставі періодичної таблиці Д. L Менделєєва легко встановити, що на 47 місці в ній знаходиться срібло, на 29 - мідь, на 26 - залізо, а на 13 – алюміній. З предмета фізики відомо, що найкраще електричний струм проводить срібло, після нього - мідь і т. д. Можна було б взяти також інші хімічні елементи і провести порівняльний аналіз їх електропровідності, але ми зупинилися тільки на тих з них, які знаходять практичне застосування як провідники електричного струму.

Електричний струм позначається літерою I й вимірюється в амперах (А). Крім основної одиниці, існують додаткові, які різняться одна від одної в 1000 разів: це мегаампер (МА) та кілоампер (кА), міліампер (мА) та мікроампер (мкА). Тому, якщо показати за допомогою вектора електричний струм, то цей вектор буде спрямований в бік від ядра, причому електричному струму потрібно подолати силу притягання електрона до ядра атома. Цю силу, що протидіє електричному струму, називають електричним опором.Позначається вона літерою R і вимірюється в омах (Ом). Крім основної одиниці, існують додаткові, які різняться одна від одної в 1000 разів: це мегаом (МОм) і кілоом (кОм),

В електричних колах застосовуються різні з'єднання опорів: послідовне, паралельне та мішане.

При послідовному з'єднанні споживачі з'єднуються в ланцюжок (рис 1.) тобто кінець першого резистора (R₁)з'єднується з початком другого резистора (R₂),кінець другого (R₂) - з початком третього резистора (R₃).

Рис 2. Послідовне з’єднання.

Рис.3 Паралельне з’єднання Рис.4 Змішане з’єднання

Якщо таке коло приєднати до джерела напруги, то воно матиме вигляд, показаний на рис. 1. Струм I_заг, який проходить через кожний резистор, буде однаковий, тобто:

Напруга U_заг прикладена до резисторів, дорівнює сумі спадів напруг на кожному резисторі:

Загальний опір R_заг в такому колі дорівнює сумі всіх опорів, тобто:

Паралельним називається таке з'єднання резисторів, коли всі початки їх з'єднуються в точці А, кінці - в точці В (рис.2 ). Точки А та Вназиваються вузлами.При паралельному з'єднанні резисторів напруга до них підводиться однакова:

,

а струм I_заг розгалужується:

Цей закон, який називається першим законом Кірхгофа,формулюється так: Сума струмів, що приходять до вузла, дорівнює сумі струмів, які відходять від нього.

Загальний опір R_заг кола завжди менший від будь-якого його опору, оскільки

Це важливо знати при розрахунках таких кіл.

Третій варіант з'єднання резисторів - це мішане з'єднання їх (рис.3). Тут резистори вмикаються в коло послідовно та паралельно. Розрахунки таких кіл виконувати складніше, тому що потрібно визначити послідовність розрахунків. На зображеній схемі спочатку знаходять загальний опір R_2,3 який складається з двох паралельних віток, тобто R₂та R₃. При цьому:

а потім обчислюють

Після цього визначають спади напруги на окремих ділянках кола.

Порядок виконання роботи:

1. Ознайомитися з лабораторною установкою.

2. Скласти електричну схему згідно зі схемою l для дослідження послідовного з'єднання резисторів.

3. Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

4. Дослідити співвідношення між струмами та напругами в схемі, експериментальні дані занести в табл.1.

Таблиця 1

5. Зняти напругу з установки.

6. Скласти електричну схему згідно зі схемою 2 для дослідження паралельного з'єднання резисторів.

7. Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

8. Дослідити співвідношення між струмами та напругами в схемі, експериментальні дані занести в табл. 2. Зняти напругу з установка.

9. Порівняти обчислені значення опорів при послідовному та паралельному з'єднаннях резисторів.

Таблиця 2

10. Скласти електричну схему згідно зі схемою 3 для дослідження мішаного з'єднання резисторів.

11. Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

12. Дослідити співвідношення між струмами та напругами в схемі, експериментальні дані занести в табл.3.

13. Скласти звіт.

Таблиця 3

Контрольні запитання та завдання

1. Як формулюється закон Ома?

2. Як розподіляються напруга та струм при послідовному, паралельному мішаному з'єднаннях резисторів?

3. Які основні співвідношення між струмами та напругами в послідовному й паралельному електричних колах?

4. Який дослід з наведених у цій лабораторній роботі служить перевіркою першого закону Кірхгофа?

5. Чому дорівнює потужність у колі при послідовному та паралельному з'єднаннях резисторів?

6. У яких пристроях застосовуються послідовне, паралельне та мішане з'єднання резисторів?

Схема 1. Послідовне з'єднання резисторів

Схема 2. Паралельне з'єднання резисторів

Схема 3. Змішане з'єднання резисторів

Переглядів: 1145