§ 39. Послідовне з’єднання провідників.

Тут ти дізнаєшся, з якою метою з'єднують провідники та як розраховують електричні кола з послідовним з'єднанням провідників.

При виготовленні різноманітних електричних приладів виникає потреба монтувати електричні кола різної складності. Ці кола можуть містити сотні різних елементів. У тому числі і різноманітні провідники з різними характеристиками.

Для досягнення поставленої мети, для отримання пристроїв з необхідними властивостями окремі елементи електричних кіл з’єднують між собою.

Одним з таких з’єднань є послідовне з’єднання, коли умовний кінець одного провідника з’єднуються з умовним початком другого провідника. Кінець другого з’єднують з початком третього і т.д. При такому з’єднанні струм проходить послідовно через перший провідник до другого і т.д. (мал. 121). Згідно з законом збереження електричного заряду струм у кожному з провідників буде однаковим. У жодному місці електричного кола не відбувається накопичення заряду.

Скориставшись законом Ома, розрахуємо опір кількох провідників, які з’єднані послідовно. Візьмемо три провідники з опорами відповідно R_rR₂ і R.,. З’єднаємо ці провідники послідовно і підключимо в електричне коло (мал. 122).

При замиканні кола, у ньому з’явиться електричний струм. Нехай за певних мов сила струму буде рівна І. Відповідно в кожному провіднику буде спостерігатися залежність: I₁=I₂=I₃. Згідно з законом Ома на кожному провіднику буде напруга U₁=I₁R₁; U₂= I₂R₂; U₃=I₃R₃. Якщо позначити загальну напругу на з’єднанні через U, то U-IR, де R — загальний опір з’єднаних провідників. За зако-

ном збереження енергії U-Uj+Ujj+U,, або IR-I₁R₁^-I₂R₂H-I₈R₃. Врахувавши, що I=I₁=I₂=I₃, одержимо R=R₁H-R₂H-R₃. Подібний результат буде також тоді, коли з’єднаємо довільну кількість провідників.

Загальний опір ланцюга з кількох послідовно з’єднаних провідників дорівнює сумі опорів усіх провідників, які складають ланцюг.

Загальний опір послідовно з’єднаних провідників завжди більший за опір кожного з них окремо.

У справедливості таких теоретичних міркувань і розрахунків ти переконаєшся, виконавши відповідну лабораторну роботу.

Задача. В освітлювальну мережу з напругою 220 В послідовно ввімкнуто електричну плитку і електричну лампу розжарю вапня. Опір спіралі плитки 40 Ом, опір спіралі лампи — 484 Ом. Якою буде напруга на затискачах електроплитки і лампи?

Проведемо розрахунок, підставивши значення фізичних величин:

Завдання додому.

Послідовне з’єднання провідників.

Склади задачі за даними таблиці, розв’яжи і заповни порожні клітинки

Вправи.

До полюсів джерела струму приєднано послідовно два дроти — мідний і залізний. Опір залізного дроті у два рази більший за опір мідного. На якому провіднику буде більша напруга?

Скільки однакових ламп потрібно увімкнути послідовно для виготовлення ялинкової гірлянди, якщо кожна лампа розрахована на напругу 3,5 В, а гірлянда має вмикатися в мережу з напругою 220 В? (не именше 63).

У коло увімкнуто три резистори з опорами 5 Ом, 6 Ом, 12 Ом. Якою буде сила струму в колі, якщо напруга на другому резисторі 1,2 В? (0,2 А).

Нагрівальний прилад розрахований на напругу 120 В і силу струму 2 А. Який опір потрібно увімкнути послідовно з плиткою, щоб при вмиканні в коло з напругою 220 В сила струму не перевищувала допустимого значення? (50 Ом)

Прочитай і з*ясуй, що ти знаєш.

1.    Як впізнати послідовне з’єднання провідників?

2.    Чому сила струму в кожному з послідовно з’єднаних провідників однакова?

3.    Яке співвідношення напруг на послідовно з’єднаних провідниках?

4. Чому дорівнює загальний опір ланцюга, складеного з окремих провідників?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4.

Дослідження електричного кола з послідовним з'єднанням резисторів.

Мета. На дослідах з використанням резисторів переконатися, що при послідовному їх з’єднанні загальний опір дорівнює сумі опорів усіх резисторів. Переконатися, сила струму в різних ділянках кола при послідовному з’єднанні резисторів однакова, а напруга на резисторах обернено пропорціональна їх опору.

Обладнання. Два резистори (металеві спіралі на колодці), джерело струму, амперметр, вольтметр, вимикач, реостат, провідники, омметр*.

Завдання.

1.    Ознайомитися з приладами, потрібними для виконання роботи. Визначити ціну поділки амперметра і вольтметра

2.    Накреслити схему електричного кола з джерела струму, реостата, амперметра, вимикача, двох послідовно з’єднаних резисторів та вольтметра для вимірювання напруги на них.

3.    Зібрати електричне коло згідно з накресленою схемою.

4.    Після перевірки кола вчителем встановити повзунок реостата в середній частині обмотки і замкнути коло.

5.    Переконавшись за показами амперметра, що в колі проходить струм, відмітити покази амперметра.

6.    Розімкнути коло і перемістити амперметр в іншу точку кола.

7.    Повторити дослідження за п.7.

8.    Виміряти напругу на першому резисторі, приєднавши до його кінців провідники від вольтметра.

9.    Виміряти напругу на другому резисторі, приєднавши до його кінців провідники від вольтметра.

10.    Виміряти напругу на всій ділянці кола з резисторами.

11.    Результати вимірювань записати в таблицю.

12.    За результатами вимірювання розрахувати значення опорів кожного з резисторів і всієї ділянки кола з ними.

13.    Порівняти значення опорів і напруги і зробити висновки.

14.    За наявності вільного часу повторити вимірювання для іншого значення сили струму в колі.

15.    * Додаткове завдання. Виміряти опір резисторів омметром, записати в таблицю. Зробити висновок щодо якості своїх вимірювань.

*). Завдання підвищеної складності.

Таблиця.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Савченко