КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Яку особливість має електричне коло, що складається з послідовно з’єднаних провідників?
Таке коло не має розгалужень, всі елементи йдуть один за одним. Головна специфіка: якщо ламається один елемент, струм зникає у всьому колі.
2. Чому вимикач завжди з’єднують зі споживачем послідовно?
Тому що при послідовному з’єднанні розрив у будь-якому місці зупиняє струм у всьому колі. Це дозволяє повністю вимикати 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 скрізь однакова: і загальна, і в кожному окремому провіднику.
Яким є співвідношення між загальною напругою на ділянці та напругою на кожному провіднику?
Загальна напруга — це сума напруг на всіх окремих провідниках цієї ділянки.
4. Як обчислити загальний опір кола, яке складається з послідовно з’єднаних провідників?
Треба додати опори всіх окремих провідників.
5. Як зміниться загальний опір ділянки кола, якщо до неї послідовно приєднати ще один провідник?
Опір зросте, оскільки при такому з’єднанні загальний опір є сумою всіх елементів.
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
$R_1 = 15$ Ом
$R_2 = 15$ Ом
Знайти:
$R_{реос}$ — ?
Розв’язання:
При послідовному з’єднанні загальний опір — це сума опорів усіх компонентів:
$R = R_1 + R_2 + R_{реос}$.
Виразимо опір реостата:
$R_{реос} = R – (R_1 + R_2)$.
$R_{реос} = 65 – (15 + 15) = 35$ Ом.
Відповідь: опір реостата — 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:
$R_1 = 2$ Ом
$R_2 = 2$ Ом
$I = 0,5$ А
Знайти:
$R$ — ?
$U$ — ?
$U_1, U_2$ — ?
Розв’язання:
Загальний опір сумується:
$R = R_1 + R_2 = 2 + 2 = 4$ Ом.
Загальна напруга (за законом Ома):
$U = I \cdot R = 0,5 \cdot 4 = 2$ В.
Струм на всіх ділянках однаковий ($I = I_1 = I_2 = 0,5$ А). Напруга на кожному резисторі:
$U_1 = I_1 \cdot R_1 = 0,5 \cdot 2 = 1$ В;
$U_2 = I_2 \cdot R_2 = 0,5 \cdot 2 = 1$ В.
Відповідь: Опір — 4 Ом; напруга загальна — 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:
$R_1 = 650$ Ом
$I_2 = 80$ мА = 0,08 А
$U = 72$ В
Знайти:
$R_2$ — ?
Розв’язання:
При послідовному з’єднанні струм скрізь однаковий:
$I = I_1 = I_2 = 0,08$ А.
Знайдемо загальний опір за законом Ома:
$R = \frac{U}{I} = \frac{72}{0,08} = 900$ Ом.
Опір другого резистора знайдемо як різницю загального і першого:
$R_2 = R – R_1 = 900 – 650 = 250$ Ом.
Відповідь: Опір другого резистора — 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:
$R_1 = 120$ Ом
$R_2 = 130$ Ом
$U = 100$ В
Знайти:
$U_1$ — ?
Розв’язання:
Вольтметр вимірює напругу на першій лампі ($U_1$).
Спочатку знайдемо загальний опір:
$R = R_1 + R_2 = 120 + 130 = 250$ Ом.
Обчислимо загальну силу струму:
$I = \frac{U}{R} = \frac{100}{250} = 0,4$ А.
Струм однаковий для обох ламп ($I_1 = I = 0,4$ А). Тоді напруга на першій лампі:
$U_1 = I_1 \cdot R_1 = 0,4 \cdot 120 = 48$ В.
Відповідь: Вольтметр покаже 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:
$R_1 = 5$ Ом
$R_2 = 8$ Ом
$R_3 = 15$ Ом
$U_2 = 1,6$ В (показ вольтметра на $R_2$)
Знайти:
$I$ — ?
$U_{AB}$ — ?
Розв’язання:
Вольтметр показує напругу на другому резисторі, а амперметр — загальний струм.
Струм однаковий у всьому колі. Знайдемо його через дані другого резистора:
$I_2 = \frac{U_2}{R_2} = \frac{1,6}{8} = 0,2$ А.
Отже, $I = 0,2$ А.
Загальний опір ділянки:
$R_{AB} = R_1 + R_2 + R_3 = 5 + 8 + 15 = 28$ Ом.
Напруга на всій ділянці АВ:
$U_{AB} = I \cdot R_{AB} = 0,2 \cdot 28 = 5,6$ В.
Відповідь: Амперметр покаже 0,2 А, напруга АВ 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?
Так, це безпечно. При послідовному з’єднанні опори додаються: $R = 1100 + R_{лампи}$.
Знайдемо струм. Навіть якщо не враховувати опір маленької лампи:
$I = \frac{U}{R} = \frac{220}{1100} = 0,2$ А.
Отриманий струм (0,2 А) менший за допустимий для ліхтарика (0,3 А), тому лампа не перегорить.
Відповідь: так, можна.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Виготовте пристрій, призначений для взаємооцінювання (згідно з інструкцією до експериментального завдання).
Для створення пристрою на картон клеяться два стовпчики: ліворуч — запитання, праворуч — відповіді врозкид. Біля кожного пункту встановлюються металеві контакти (кнопки). На звороті дротами з’єднують правильні пари «запитання — відповідь». Якщо підключити до схеми батарейку з лампою і торкнутися контактами правильної пари, коло замкнеться, і лампа засвітиться.