Тема. Дослідження електричного кола з паралельним з’єднанням провідників.
Мета: експериментально переконатися, що струм у нерозгалуженій частині дорівнює сумі струмів у вітках, та довести, що загальний опір при паралельному з’єднанні менший за опір окремих провідників.
Обладнання: джерело живлення, вольтметр, амперметр, ключ, дві лампи на підставках, з’єднувальні дроти.
Підготовка до роботи
1. Безпека
Суворо дотримуюсь правил: працюю сухими руками, не торкаюсь оголених дротів, вмикаю струм тільки після перевірки схеми вчителем, не залишаю увімкнене коло без нагляду.
2. Схема
Коло складається з джерела, ключа та двох ламп, з’єднаних паралельно (згідно з рисунком).
3. План дій
- Зібрати коло з двома паралельними лампами.
- Виміряти напругу $U$ на лампах.
- Виміряти загальну силу струму $I$.
- Виміряти силу струму $I_1$ (перша лампа).
- Виміряти силу струму $I_2$ (друга лампа).
- Розрахувати опори ламп $R_1, R_2$ та загальний опір $R$.
- Порівняти $I$ із сумою $I_1 + I_2$, а також $R$ зі значеннями окремих опорів.
Експеримент і результати
Дані вимірювань та обчислень:
| 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 результатів
Зробіть висновок, відповівши на питання:
1) які співвідношення для паралельно з’єднаних провідників ви перевіряли та які результати одержали
Сума виміряних струмів у вітках ($0,3\text{А} + 0,2\text{А} = 0,5\text{А}$) повністю збігається із загальною силою струму $I = 0,5\text{А}$. Це підтверджує закон додавання струмів при паралельному з’єднанні: $I = I_1 + I_2$. Розрахунки показали, що загальний опір $R$ ($8\text{Ом}$) менший за опір кожної окремої лампи ($13,3\text{Ом}$ та $20~\text{Ом}$). Це доводить, що при паралельному з’єднанні загальний опір кола зменшується. Також виконується формула $\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$.
2) які чинники могли вплинути на точність одержаних результатів.
На точність могли вплинути похибки вимірювальних приладів, опір дротів та зміна опору ниток розжарення ламп через нагрівання.
Творче завдання
Завдання: Записати план проведення експерименту для визначення опору резистора за наявності амперметра, джерела струму, резистора відомого опору та проводів.
План виконання:
- Зібрати коло з джерелом струму та відомим резистором $R_0$.
- Виміряти амперметром силу струму $I_0$.
- Знайти напругу джерела (вважаємо її сталою): $U = I_0 \cdot R_0$.
- Замінити відомий резистор на резистор з невідомим опором $R_x$.
- Виміряти силу струму $I_x$, що проходить через нього.
- Обчислити невідомий опір за законом Ома:
$$R_x = \dfrac{U}{I_x} = \dfrac{I_0 \cdot R_0}{I_x}$$