§ 35. Послідовне з’єднання провідників

Як включають амперметр в електричне коло?

Приклади послідовного з’єднання провідників (це можуть бути будь-які електричні установки та прилади) уже було наведено в попередніх параграфах. Так, послідовно з’єднані на рисунку 94 джерело струму, ключ, лампочка і дзвінок; на рисунку 102 — джерело струму, три лампочки і амперметр, а на рисунку 113 — джерело струму, ключ, магазин опорів і амперметр. При послідовному з'єднанні кінець одного провідника з'єднується з початком іншого, а його кінець — з початком третього і т. д.

На практиці послідовне з’єднання декількох провідників використовується, наприклад, в ялинковій гірлянді. Ви, напевно, добре знаєте, що якщо гірлянда раптом гасне, то це означає, що одна з лампочок або перегоріла, або у неї відійшов контакт. Це ще раз підтверджує вже відоме вам твердження, що струм при послідовному з’єднанні проходить через усі провідники (лампочки) і сила струму в усіх частинах одна і та сама. Варто порушити десь контакт — і струм припиняється у всьому колі.

На рисунку 121, а) зображено коло з двох послідовно з’єднаних лампочок, а на рисунку 121, б) — схема такого з’єднання.

Сила струму в будь-яких ділянках кола при послідовному з’єднанні однакова:

I₁ = I₂ = I-

З’ясуємо, чому дорівнює загальний опір кола, якщо відомо опір кожного із провідників, які послідовно з’єднані. При з’єднанні провідників послідовно ніби збільшується загальна довжина провідника.

Загальний опір кола при послідовному з’єднанні провідників дорівнює сумі опорів окремих провідників:

R = R₁ + R₂.

Якщо провідників більше двох, то і доданків буде більше двох: їх буде стільки, скільки провідників з’єднано послідовно.

Згідно із законом Ома ми можемо розрахувати напругу на кінцях окремих ділянок кола:

U₁ = IR_v U₂ = IR_r

Оскільки сила струму скрізь одна і та сама, то можна стверджувати, що чим більший опір, тим більша напруга на такому провіднику. Якщо підключити вольтметр і виміряти напругу одразу на двох провідниках, то вона буде відповідно рівна:

U=IR = Щ + R₂) = IR_x + IR₂,

U= U₁ + U₁₁

Загальна напруга в колі при послідовному з’єднанні провідників дорівнює сумі напруг на окремих ділянках кола.

Доданків напруг буде стільки ж, скільки провідників у колі.

Запитання для самоперевірки

1. Яке з’єднання провідників називають послідовним?

Q. Перегляньте підручник і знайдіть приклади послідовних з’єднань.

3. Яка з трьох фізичних величин — U, І чи R — залишається постійною для всіх провідників, з'єднаних послідовно?

4. Чому дорівнює загальний опір кола, що складається з трьох окремих провідників, при їхньому послідовному з’єднанні?

5. Запишіть формулу для розрахунку напруги на ділянці кола, що складається з трьох послідовно з’єднаних провідників.

Завдання 35

1. Чи правильне твердження про те, що загальна напруга в колі при послідовному з’єднанні провідників дорівнює напрузі на полюсах джерела струму? Відповідь обґрунтуйте.

Q. Обчисліть загальний опір електричного кола, що складається з трьох провідників, схема якого наведена на рисунку 122.

3. Два провідники, опори яких.R₁ = S кОм і R₂ = 1 кОм, з’єднані послідовно (рис. 123). Сила струму в колі дорівнює 3 мА. Визначте покази вольтметра, включеного між точками А і С. Що будуть показувати вольтметри, включені між точками А і R₁В і С?

4. Чому дорівнює напруга на лампі, якщо її опір у 2 рази більший за опір провідника R? Значення напруги на кінцях провідника визначте з рисунка 124.

5*. У коло послідовно включені три провідники з опорами R₁ = 5 Ом, R₂ = 8 Ом, R₃ = 15 Ом (рис. 125). Яку силу струму показує амперметр і яка напруга між точками А і Б, якщо показ вольтметра, підключеного до опору R₂, дорівнює 1,6 В?

Лабораторна робота № 4

Дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням провідників

Мета роботи: експериментально дослідити взаємозв’язок між силою струму, напругою і опором провідників при їхньому послідовному з’єднанні. Обладнання. 1. Лабораторне джерело живлення. 2. Два резистори. 3. Амперметр. 4. Вольтметр. 5. Ключ. 6. З’єднувальні дроти.

Хід роботи

1. Накресліть схему електричного кола, яку ви будете збирати.

2. Складіть електричне коло.

3. Виміряйте силу струму, включивши амперметр спочатку в електричне коло між джерелом струму і одним із резистором J₁, потім в електричне коло між ключем та іншим резистором J₂, а потім в електричне коло між резисторами І. Запишіть в таблицю результати.

4. Виміряйте напругу ϋ_λ, спочатку на одному з резисторів, потім — напругу U₂Ha іншому резисторі, а потім — напругу U на обох резисторах. Результати запишіть у таблицю.

5. Розрахуйте опір першого резистора, опір R₂ другого резистора, знайдіть їхню суму; запишіть результати в таблицю.

6. Розрахуйте опір R двох резисторів, знаючи напругу на них і силу струму в колі; запишіть результат в таблицю.

Таблиця