Народна Освіта » Фізика » § 38. Послідовне з’єднання провідників

НАРОДНА ОСВІТА

§ 38. Послідовне з’єднання провідників

 

 

Електричні кола, що застосовуються на практиці, зазвичай, складаються з багатьох елементів: кількох споживачів, вимірювальних приладів та джерел струму. Ці складові елементи електричного кола можуть з’єднуватись по різному.

Таке з’єднання елементів електричного кола, за якого кінець першого елемента з’єднується з початком другого, а початок першого елемента і кінець другого елемента (якщо їх декілька — то останнього) вмикаються в електричне коло, називається послідовним з’єднанням.

На рисунку 137, а зображено коло послідовного з’єднання двох електричних ламп та амперметра, а на рисунку 138 -схему такого з’єднання.

Сила струму за послідовного з’єднання. За послідовного з’єднання елементів електричного кола, сила струму в будь-яких частинах кола однакова, тобто

I = I1 = Ir    (1)

Це можна пояснити так: крізь поперечні перерізи всіх послідовно з’єднаних провідників проходитиме за одиницю часу однакова кількість носіїв заряду і струм буде однаковим у будь-яких частинах кола.

Напруга за послідовного з’єднання. Напруга в колі за послідовного з’єднання дорівнює сумі напруг на окремих ділянках кола:

U = U1 +U2    (2)

Опір за послідовного з’єднання. Використаємо закон Ома для ділянки кола і окремих провідників, із яких вона складається.

 

Отримаємо:

U = IR9 U1 = IR19 U2 = IR2,

де І - сила струму в колі, R9 R1 і R- опори усієї ділянки кола і окремих її частин, U9 U19 U.- відповідно напруга усієї ділянки і окремих її частин.

Оскільки із формули U = U1 + U09 то

IR = IR1 + IR29

і, скоротивши на І, матимемо:

R = R1 + R2.

Загальний опір при послідовному з’єднанні дорівнює сумі опорів окремих провідників (або окремих елементів кола):

R = R1 + R2.    (3)

Подумайте і дайте відповідь

1.    Яке з’єднання резисторів називається послідовним? Як зобразити таке з’єднання на схемі?

2.    Яка електрична величина однакова для всіх резисторів, що з’єднані послідовно?

3.    Як знайти напругу ділянки кола, складеного з кількох послідовно з’єднаних резисторів, якщо напруга на кожному з них відома?

4.    Як знайти опір усієї ділянки кола, складеної з послідовно з’єднаних резисторів, якщо відомий опір кожного з резисторів?

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ІЗ ПОСЛІДОВНИМ З’ЄДНАННЯМ

Приклад 1. Три резистори з опорами R1 = 2 Ом, R2 = З Ом і R3 = 5 Ом з’єднані послідовно. Амперметр, увімкнений у коло, показує 1 А. Визначити опір кола, напругу на кожному резисторі і повну

напругу всієї ділянки кола (рис. 139)

 

Дано:

R= 2 Ом    Розв’язування

= 3 Ом    Сила струму в усіх

R= 5 Ом    послідовно    з’єднаних

/ = I А    резисторах    одна    й    та

- сама і дорівнює силі

R ~ ? ^i-? струму в колі:

U2 - из - ? I1 = I2 = I3    = І =    1    А.

U-I    123

Загальний опір кола:

R = R1 + R2 + R3,

R = 20м + 30м + 50м = IOOm За законом Ома знаходимо напругу в кожному з резисторів:

U1 =    IR1, CZ1 =    I    А    ·    2    Ом =    2    В;

U2 =    IR2, U2 =    I    А    ·    3    Ом =    З    В;

U2 =    IR3, U3 =    I    А    ·    5    Ом =    5    В.

Повна напруга в колі U = U1 +    U2    +    U3, або    U    = IR.

U = 2 В + З В + 5 В = 10 В, або U = I А · 10 Ом = 10 В.

Відповідь: R= 10 Ом, U1 = 2В, U2 = ЗВ, U3 = 5В, U = 10В.

Дано:    Приклад 2. Коло скла-

 

U = 24 В дається з трьох послідовій = 4 Ом но з’єднаних провідників,

R = 6 Ом приєднаних до джерела С/3 = 4 В струму з напругою 24 В.

- Опір першого провідника

j _ ?    4 Ом, другого 6 Ом, напру-

R-eI    га на кінцях третього про

відника 4 В. Визначити силу струму в колі та опір третього провідника (рис. 140).

Розв’язування

Скористаємося формулами для послідовного з’єднання провідників:

= R1+ R2 R?

I1=I2 = I3 = I'

За законом послідовного з’єднання:

IR1 +IR2+/R3 = U.

Оскільки напруга на третьому опорі:

uS = IRS’

то (1) можна записати так:

IR1 + IR2 + U3 = U9

19 (R1 +R2) = U-U3.

Звідси сила струму у колі рівна

Відповідь: сила струму в колі становить 2 А, а опір третього провідника 2 Ом.

 

Приклад 3. Ділянка ланцюга складається із стального дроту завдовжки 2 м і площею поперечного перерізу 0,48 мм2, з’єднаного послідовно з нікеліновим дротом завдовжки 1 м і площею попере-д    чного перерізу 0,21 мм2. Яку напругу тре-

 

L= 2 м    ба ПІДВЄСТИ Д° ділянки,

SCT = 0,48 · IO 6 м2 щ°б Дістати силу стру-LCT = 1м    му 0,6 А? (рис. 141)

нік

S . = 0,21 · IO'6 м2    Розв’язування

І = 0,6 А    За законом Ома для

рст = 12 · IO'8 Ом · м ділянки кола: рпік = 42 · IO'8 Ом · м За послідовного

- з’єднання загальний опір кола:

U-Ί    Згадаємо, що опір провідника довжи

ною І і площею поперечного перерізу S:

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням провідників

Мета роботи.

Навчитись з’єднувати провідники, прилади, резистори послідовно, визначати опір такого сполучення та розподіл напруг в ньому.

Прилади і матеріали: джерело струму, вимикач, амперметр і вольтметр постійного струму, два резистори JR1 і R2, реостат, з’єднувальні провідники (Рис. 142).

Порядок виконання роботи.

1.    Самостійно накресліть схему електричного кола з послідовно з’єднаними джерелом струму, вимикачем, двома резисторами R1 і R2, амперметром, реостатом.

2.    Замкніть електричне коло. Реостатом відрегулюйте силу струму в колі. Вкажіть напрям струму та полярність. Вольтметр спочатку приєднайте паралельно до резистора R1, потім до резистора R2. Таблицю для результатів складіть самостійно.

3.    Виміряйте силу струму в колі і напругу спочатку на першому, потім другому резисторах.

4.    Перевірте виконання законів послідовного з’єднання:

5. Зробіть висновки.

 

 

Контрольні запитання

1.    Сформулюйте закони послідовного з’єднання.

2.    Як залежить загальний опір кола від опору окремих ділянок кола?

 

Це матеріал з підручника Фізика 8 клас Шут

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 12-08-2016, 13:44, Переглядів: 6258