Тема. Дослідження електричного кола з паралельним з’єднанням провідників.
Мета: експериментально підтвердити, що загальна сила струму в колі дорівнює сумі струмів у його гілках; довести, що загальний опір при паралельному з’єднанні менший за опір кожного окремого провідника.
Обладнання: джерело живлення, вольтметр, амперметр, вимикач (ключ), дві лампи на підставках, дроти.
Підготовка до експерименту
1. Вимоги безпеки
Під час роботи суворо дотримуюсь правил: працюю лише сухими руками, не торкаюсь відкритих ділянок дротів, вмикаю живлення тільки після перевірки схеми вчителем та не залишаю коло під напругою без нагляду.
2. Схема електричного кола
Схема містить джерело струму, ключ та дві лампи, що з’єднані паралельно.
3. План проведення експерименту
- Зібрати коло за схемою з двома паралельними лампами.
- Виміряти напругу U на ділянці з лампами.
- Виміряти загальну силу струму I.
- Виміряти силу струму I1 у гілці першої лампи та I2 у гілці другої лампи.
- Розрахувати опори ламп R1, R2 та загальний опір R.
- Порівняти I із сумою I1 + I2, а також загальний опір із опором кожної лампи.
Експеримент та опрацювання результатів
Дані вимірювань та розрахунків:
| U, В | I, А (загальна) | I1, А (лампа 1) | I2, А (лампа 2) | R1, Ом | R2, Ом | R, Ом |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4,0 | 0,5 | 0,3 | 0,2 | 13,3 | 20 | 8 |
Обчислення:
Опір першої лампи:
$$R_1 = \dfrac{U}{I_1} = \dfrac{4}{0,3} \approx 13,3~\text{Ом}$$
Опір другої лампи:
$$R_2 = \dfrac{U}{I_2} = \dfrac{4}{0,2} = 20~\text{Ом}$$
Загальний опір ділянки:
$$R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{4}{0,5} = 8~\text{Ом}$$
Аналіз експерименту та його результатів
Проаналізувавши експеримент і його результати, зробіть висновок, у якому зазначте:
1. Які співвідношення для паралельно з’єднаних провідників ви перевіряли та які результати одержали
За результатами вимірювань сума сил струмів у окремих вітках становить $I_1 + I_2 = 0,3~\text{А} + 0,2~\text{А} = 0,5~\text{А}$. Це значення дорівнює виміряній загальній силі струму $I = 0,5~\text{А}$. Отже, експериментально підтверджено рівність $I = I_1 + I_2$ для паралельного з’єднання. Розрахунки показали, що загальний опір ділянки $R$ ($8~\text{Ом}$) менший, ніж опір кожної лампи окремо ($13,3~\text{Ом}$ та $20~\text{Ом}$). Це підтверджує властивість паралельного з’єднання: загальний опір завжди менший від опору кожного з провідників. Також виконується співвідношення $\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$ ($0,125 = 0,075 + 0,05$).
2. Які чинники могли вплинути на точність одержаних результатів.
На точність результатів могли вплинути: похибка вимірювальних приладів, опір з’єднувальних проводів, а також зміна опору ниток розжарення ламп внаслідок нагрівання
Творче завдання
Завдання: Записати план проведення експерименту для визначення опору резистора за наявності амперметра, джерела струму, резистора відомого опору та проводів.
План:
- Скласти електричне коло, з’єднавши джерело струму та резистор відомого опору $R_0$.
- За допомогою амперметра виміряти силу струму $I_0$ у цьому колі.
- Визначити напругу на затискачах джерела (вважаючи її незмінною або з’єднавши резистори паралельно):
$$U = I_0 \cdot R_0$$
- Замінити резистор $R_0$ на резистор невідомого опору $R_x$ (або приєднати його паралельно до джерела).
- Виміряти силу струму $I_x$, що проходить через невідомий резистор.
- Обчислити шуканий опір, використовуючи закон Ома:
$$R_x = \dfrac{U}{I_x} = \dfrac{I_0 \cdot R_0}{I_x}$$