КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Яку особливість має електричне коло, що складається з послідовно з’єднаних провідників?
Таке коло не має розгалужень, а всі елементи розташовані по черзі один за одним. Головна особливість: якщо зламається хоча б один елемент, струм перестане текти в усьому колі.
2. Чому вимикач завжди з’єднують зі споживачем послідовно?
При такому з’єднанні розрив кола в будь-якому місці зупиняє рух струму через усі елементи ділянки. Це дозволяє вимикачу повністю знеструмлювати прилад.
3. Яким є співвідношення між загальною силою струму в ділянці кола з послідовно з’єднаними провідниками та силою струму в кожному провіднику?
Сила струму в кожному окремому провіднику та в усій ділянці кола однакова.
Яким є співвідношення між загальною напругою на ділянці та напругою на кожному провіднику?
Загальна напруга на всій ділянці дорівнює сумі напруг на кожному окремому провіднику цієї ділянки.
4. Як обчислити загальний опір кола, яке складається з послідовно з’єднаних провідників?
Загальний опір кола дорівнює сумі опорів усіх провідників, що входять до його складу.
5. Як зміниться загальний опір ділянки кола, якщо до неї послідовно приєднати ще один провідник?
Опір ділянки збільшиться, бо при послідовному з’єднанні опори додаються.
ВПРАВА № 39
1. Загальний опір двох ламп і реостата, з’єднаних послідовно, дорівнює 65 Ом. Накресліть електричну схему цієї ділянки кола. Визначте опір реостата, якщо опір кожної лампи дорівнює 15 Ом.
Дано:
R = 65 Ом
R₁ = 15 Ом
R₂ = 15 Ом
Знайти:
R_реос — ?
Розв’язання:
При послідовному з’єднанні загальний опір обчислюється так:
R = R₁ + R₂ + R_реос.
Звідси опір реостата:
R_реос = R – (R₁ + R₂).
R_реос = 65 – (15 + 15) = 35 Ом.
Відповідь: опір реостата становить 35 Ом.
2. Ділянка кола містить два послідовно з’єднані резистори з опором 2 Ом кожен. Який опір ділянки? Яка напруга на ділянці, якщо сила струму в ній 0,5 А? Яка напруга на кожному резисторі?
Дано:
R₁ = 2 Ом
R₂ = 2 Ом
I = 0,5 А
Знайти:
R — ?
U — ?
U₁, U₂ — ?
Розв’язання:
Загальний опір ділянки:
R = R₁ + R₂ = 2 + 2 = 4 Ом.
Загальна напруга за законом Ома:
U = I ⋅ R = 0,5 ⋅ 4 = 2 В.
При послідовному з’єднанні струм однаковий на всіх ділянках:
I = I₁ = I₂ = 0,5 А.
Напруга на кожному резисторі:
U₁ = I₁ ⋅ R₁ = 0,5 ⋅ 2 = 1 В;
U₂ = I₂ ⋅ R₂ = 0,5 ⋅ 2 = 1 В.
Відповідь: загальний опір — 4 Ом; загальна напруга — 2 В; напруга на кожному резисторі — 1 В.
3. Опір одного з двох послідовно з’єднаних резисторів становить 650 Ом. Знайдіть опір іншого резистора, якщо сила струму в ньому 80 мА, а загальна напруга на обох резисторах дорівнює 72 В.
Дано:
R1 = 650 Ом
I2 = 80 мА = 0, 08 А
U = 72 В
Знайти:
R2 — ?
Розв’язання:
У разі послідовного з’єднання сила струму в усіх ділянках кола однакова:
$I = I_1 = I_2 = 0,08$ А.
Згідно із законом Ома загальний опір двох резисторів:
$R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{72}{0,08} = 900$ Ом.
Загальний опір дорівнює сумі опорів, тому опір другого резистора:
$R_2 = R – R_1 = 900 – 650 = 250$ Ом.
Відповідь: Опір іншого резистора дорівнює 250 Ом.
4. Ділянка кола (рис. 1) містить дві послідовно з’єднані електричні лампи, опір яких становить: R1 = 120 Ом; R2 = 130 Ом. Яким є показ вольтметра, якщо напруга на ділянці дорівнює 100 В?
Дано:
R₁ = 120 Ом
R₂ = 130 Ом
U = 100 В
Знайти:
U₁ (показ вольтметра) — ?
Розв’язання:
На рис. 1 вольтметр підключений паралельно до першої лампи, отже, він вимірює напругу $U_1$.
Загальний опір ділянки:
$R = R_1 + R_2 = 120 + 130 = 250$ Ом.
Загальна сила струму в колі за законом Ома:
$I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{100}{250} = 0,4$ А.
Оскільки лампи з’єднані послідовно:
$I_1 = I = 0,4$ А.
Напруга на першій лампі:
$U_1 = I_1 \cdot R_1 = 0,4 \cdot 120 = 48$ В.
Відповідь: Вольтметр покаже 48 В.
Відповідь: вольтметр покаже напругу 48 В.
5. Ділянка кола (рис. 2) містить три резистори, опір яких становить: R1 = 5 Ом; R2 = 8 Ом; R3 = 15 Ом. Яким є показ амперметра і чому дорівнює напруга між точками А і В, якщо вольтметр показує 1,6 В?
Дано:
R₁ = 5 Ом
R₂ = 8 Ом
R₃ = 15 Ом
U₂ = 1,6 В (вольтметр підключений до R₂)
Знайти:
I — ?
U_AB — ?
Розв’язання:
Згідно з рис. 2, вольтметр вимірює напругу на другому резисторі ($U_2$), а амперметр — загальну силу струму в колі ($I$).
Оскільки з’єднання послідовне $I = I_1 = I_2 = I_3$.
За законом Ома для ділянки кола сила струму на другому резисторі:
$I_2 = \dfrac{U_2}{R_2} = \dfrac{1,6}{8} = 0,2$ А.
Загальний опір ділянки AB:
$R_{AB} = R_1 + R_2 + R_3 = 5 + 8 + 15 = 28$ Ом.
Напруга між точками А і В:
$U_{AB} = I \cdot R_{AB} = 0,2 \cdot 28 = 5,6$ В.
Відповідь: показ амперметра становить 0, 2 А, напруга між точками А і В дорівнює 5, 6 В.
6. Чи можна лампу для кишенькового ліхтарика, яка розрахована на силу струму 0,3 А, увімкнути в освітлювальну мережу послідовно з лампою, яка розрахована на напругу 220 В і має опір 1100 Ом?
Увімкнення лампи ліхтарика в такий спосіб є безпечним. Загальний опір кола за послідовного з’єднання буде більшим за опір мережевої лампи ($R = 1100$ Ом $+ R_{лампи}$).
Сила струму в колі згідно із законом Ома:
$I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{220}{1100 + R_{лампи}}$.
Навіть якщо знехтувати опором маленької лампи, сила струму складе:
$I = \dfrac{220}{1100} = 0,2$ А.
Оскільки отримане значення сили струму (0,2 А) менше за номінальне для лампи ліхтарика (0,3 А), вона не перегорить.
Відповідь: так, можна.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Виготовте пристрій, призначений для взаємооцінювання (згідно з інструкцією до експериментального завдання).
Для виготовлення пристрою я наклеюю на картон два стовпчики: ліворуч — запитання, праворуч — відповіді у випадковому порядку. Біля кожного напису встановлюю металеву кнопку. На зворотному боці з’єдную дротами кнопки запитань із кнопками правильних відповідей. До схеми додаю джерело струму та лампу. При торканні вільними проводами до правильної пари «запитання — відповідь» коло замикається і лампа світиться.