Накресліть схему електричного кола, яке складається із джерела струму, двох резисторів і ключа, з’єднаних послідовно.
Складіть і запишіть план проведення експерименту з дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням провідників.
- Зберіть електричне коло, з’єднавши послідовно джерело живлення, два резистори та вимикач.
- Почергово під’єднуйте амперметр у різні частини кола (перед першим резистором, між ними та після другого), щоб переконатися, що сила струму скрізь однакова: I = I1 = I2.
- Виміряйте вольтметром напругу на кожному резисторі окремо (U1, U2) та загальну на всій ділянці (U). Перевірте виконання закону: U = U1 + U2.
- Обчисліть опір обох резисторів та загальний опір ділянки, використовуючи закон Ома. Перевірте формулу: R = R1 + R2.
- Проаналізуйте точність отриманих даних та сформулюйте висновки.
Експеримент
Дослід 1. Порівняння сили струму в різних ділянках кола
| I1, А | I2, А | I, А | Висновок |
|---|---|---|---|
| 0,2 | 0,2 | 0,2 | При послідовному з’єднанні сила струму однакова на будь-якій ділянці кола: I = I1 = I2. |
Дослід 2. Порівняння напруги
| U1, В | U2, В | U, В | (U1 + U2), В | Висновок |
|---|---|---|---|---|
| 2,0 | 4,0 | 6,0 | 6,0 | Загальна напруга на ділянці кола дорівнює сумі напруг на окремих резисторах: U = U1 + U2. |
Опрацювання результатів експерименту
Формула для розрахунку: R = U / I
Розрахунки:
- R1 = 2,0 / 0,2 = 10 Ом
- R2 = 4,0 / 0,2 = 20 Ом
- R = 6,0 / 0,2 = 30 Ом
Таблиця 3
| R1, Ом | R2, Ом | R, Ом | (R1 + R2), Ом | Висновок |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 20 | 30 | 30 | Загальний опір ділянки кола дорівнює сумі опорів окремих провідників: R = R1 + R2. |
Аналіз експерименту та його результатів
Висновок:
Під час роботи було експериментально підтверджено закони послідовного з’єднання провідників:
- Сила струму в усіх точках кола є незмінною (I = const).
- Загальна напруга дорівнює сумі напруг на окремих компонентах (U = U1 + U2).
- Загальний опір кола дорівнює сумі опорів його частин (R = R1 + R2).
Чинники похибок:
- Клас точності вимірювальних приладів (амперметра та вольтметра).
- Власний опір з’єднувальних проводів.
- Зміна опору провідників через їх нагрівання під час роботи.
- Суб’єктивна помилка при зчитуванні показників зі шкали.
Творче завдання
Запишіть план проведення експерименту, за допомогою якого можна визначити опір резистора, якщо ви маєте вольтметр, джерело струму, резистор відомого опору та з’єднувальні проводи. Проведіть відповідний експеримент.
План проведення експерименту
- Складання кола: З’єднайте джерело струму, резистор відомого опору ($R_0$) та досліджуваний резистор ($R_x$) послідовно. Коло має бути замкненим.
- Вимірювання $U_0$: Під’єднайте вольтметр паралельно до резистора з відомим опором ($R_0$). Виміряйте напругу на ньому. Запишіть результат ($U_0$).
- Вимірювання $U_x$: Від’єднайте вольтметр і під’єднайте його паралельно до резистора з невідомим опором ($R_x$). Виміряйте напругу на ньому. Запишіть результат ($U_x$).
- Обчислення: Підставте отримані значення у формулу $R_x = R_0 \cdot \dfrac{U_x}{U_0}$ та обчисліть опір.