Электрические цепи. Последовательное и параллельное

РАБОТА:
УЧЕНИКА 9-В КЛАССА
ГОРЛОВСКОГО УВК 22
КРАПИВЦОВ ДЕНИС
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
ТОЛКАЧЕВ Г.А.
Цель работы:


Изучить параллельное и последовательное
соединения проводников в электрической цепи.
Научиться решать задачи на определение
различных характеристик электрической цепи
(силы тока, напряжения, сопротивления) при
различных видах соединения проводников.
Электрический ток – упорядоченное движение
заряженных частиц.
Для существования электрического
тока необходимы следующие условия:
1. Наличие свободных электрических
зарядов в проводнике;
2. Наличие внешнего электрического поля
для проводника.
Электрическое поле.
Майкл Фарадей
английский физик и химик
(22 сентября 1791 - 25 августа
1867)
Джеймс Клерк Максвелл
известный английский
физик
(13 июня 1831 - 5 ноября
1879)
Чтобы электрический ток
в проводнике существовал
длительное время,
необходимо все это время
поддерживать в нем
электрическое поле. Для
этой цели используют
различные источниками
тока.
Устройства, разделяющие
заряды, т.е. создающие
электрическое поле,
называют источниками
тока.
Источник тока - это
устройство, в котором
происходит
преобразование какоголибо вида энергии в
электрическую энергию.
Классификация источников тока
Источник тока
Способ разделения
зарядов
Применение
Фотоэлемент
Действие света
Солнечные батареи
Термоэлемент
Нагревание
спаев
Измерение температуры
Электромеханический генератор
Совершение
механической
работы
Производство
промышленной эл. энерг.
Гальванический
элемент
Химическая
реакция
Фонарики,
радиоприемники
Аккумулятор
Химическая
реакция
Автомобили
ДЛЯ
ТОГО, ЧТОБЫ ДОСТАВИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ
ОТ ИСТОЧНИКА К ПОТРЕБИТЕЛЮ ,ИХ СОЕДИНЯЮТ МЕЖДУ
СОБОЙ ПРОВОДНИКАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
Для того , чтобы в цепи
проходил ток , она
должна быть замкнутой,
то есть состоять только из
проводников
электрического тока
Основные элементы
электрической цепи


Потребители
электроэнергии
Источники тока
Соединительные
провода


Выключатели
Основные величины,
характеризующие электрическую
цепь.
Название
Что
характеризует?
Напряжение
Характеризует
электрическое
поле.
Сила тока
Характеризует
электрический
ток в
проводнике.
Характеризует
Сопротивление сам проводник.
Обозначение
U
Единицы
измерения
вольт
[В]
I
ампер
[А]
R
ом
[Ом]
Электрическое напряжение. Единицы
напряжения. Вольтметр.
Вольтметр –
электрический
прибор для
измерения
напряжения.
Схема включения:
вольтметр включается в
электрическую цепь
параллельно тому
элементу, на котором он
измеряет напряжение.
Условное обозначение на
схемах
ВОЛЬТА Алессандро
(1745-1827)
Итальянский физик и
физиолог
Вольтметр технический
Вольтметр
лабораторный
Вольтметр лабораторный
Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр.
Заряд, протекающий через данное поперечное сечение
проводника в единицу времени, характеризует силу тока.
Силу тока в цепи измеряют специальным прибором амперметром.
Схема включения: амперметр включается в
электрическую цепь последовательно с
элементом, в котором он измеряет силу тока.
Амперметр
лабораторный
Амперметр
технический
Амперметр
демонстрационный
АМПЕР Андре Мари
(22.I.1775-10.VI.1836)
французский
физик, математик и
химик
Условное
обозначение на
схемах
Электрическое сопротивление. Единицы
сопротивления.
Сопротивление- мера противодействия
проводника установлению в нем
электрического тока.
Обозначение: R.
Единица измерения: 1 Ом.
Омметр -- электрический прибор для
измерения сопротивления проводника.
Схема включения:
омметр включается
аналогично
амперметру вместе с
источником тока и
переменным
резистором,
необходимым для
установки нуля шкалы.
Ом Георг Симон
(1787-1854 гг.)
немецкий физик
Условное
обозначение на
схемах
Омметр
лабораторный
Закон Ома для участка цепи
U
I
R
где U - напряжение на концах участка
цепи, R - сопротивление участка цепи.
Сила
тока
на
участке
цепи
прямо
пропорциональна напряжению на концах
этого участка и обратно пропорциональна
его сопротивлению
Удобно запомнить!
U
I
R
1 Ом - это сопротивление
проводника с разностью
потенциалов на его концах в 1 В
и силой тока в нем 1 А.
Сопротивление зависит только от
свойств проводника:
где :
S - площадь поперечного
сечения проводника,
L - длина проводника,
- удельное
сопротивление,
характеризующее свойства
вещества проводника.
Определение последовательного
соединения проводников.
Лампочки соединены в
цепь друг за другом.
Такое поочередное
соединение в электрической
цепи проводников один за
другим, без разветвлений
проводов между ними,
называется
последовательным
Определение параллельного
соединения проводников.
Соединение проводников в
электрической цепи, когда
выводы каждого из них
присоединяют к общей для
всех паре зажимов ( точек или
узлов цепи) называется
параллельным
Свойства соединений проводников
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
Сила тока :
Сила тока во всех
участках цепи
одинакова.
Сила тока в неразветвлённой
части цепи равна сумме сил
токов в отдельных
параллельно соединённых
проводниках.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКОВ
Напряжение :
Полное напряжение в цепи
равно сумме напряжений на
отдельных участках цепи.
Напряжение на концах
параллельно соединённых
проводников одно и то же.
U = U1 = U2
Сопротивление :
Общее сопротивление цепи
равно сумме сопротивлений
отдельных проводников.
При параллельном включении
резисторов их общее
сопротивление всегда меньше чем,
сопротивление любого отдельно
взятого резистора.
В любой науке,
в любом искусстве
лучший учитель - опыт...
Мигель де Сервантес
Экспериментальная часть
Экспериментально проверим
свойства последовательного и
параллельного соединения
проводников в электрической
цепи.
Порядок выполнения
работы :
• Выбираем способ соединения проводников в
электрической цепи, к изучению которого
собираемся приступить.
• Решаем, каким образом можно определить,
например, силу тока на различных участках
цепи. Рисуем соответствующую схему
электрической цепи.
• Определяем, какие приборы нам нужны, и в
каком количестве.
• На экране считываем показания приборов.
Показания приборов записываем в тетрадь.
Делаем соответствующие выводы.
• Аналогичным способом определяем другие
электрические величины для исследуемого
способа соединения проводников в
электрической цепи.
Проверим опытным путем правило для напряжения
при последовательном соединении проводников.
3В
Правило6для
В
напряжения
U =U1+ U2
выполняетсяПолное
напряжение в
цепи равно сумме
напряжений на
отдельных
3 В цепи.
участках
Проверим опытным путем правило для
сопротивления электрической цепи при
параллельном соединении проводников.
Принципиальная схема
Монтажная схема
•Измерим вольтметром напряжение на лампах.
•Воспользуемся амперметром и измерим поочередно силу
тока, протекающего по спирали ламп и по неразветвленной
части электрической цепи.
•Воспользуемся омметром и, подсоединив его аналогично
амперметру, измерим поочередно сопротивление спиралей
ламп и участка цепи, содержащего обе лампы.
Все данные, полученные в результате
измерений, занесем в таблицу:
Параллельное
Измерения
для
1лампочки
соединение
Измерения Измерения
для
для двух
2лампочки лампочек.
Сила тока I (А)
1,2
2,2
3,4
Напряжение
U(В)
5
5
5
Сопротивление
R (Ом)
4,2
2,3
1.5
Вычислим сопротивление спиралей лампы 1 и
лампы 2 по формуле закона Ома:
R 1 = U1 / I1 = 5B / 1, 2 A = 4,2 Oм
R2 = U2 / I2 = 5 B / 2, 2A = 2,3 Oм
Сопротивления спиралей ламп 1 и 2, полученные
в результате расчета по формуле закона Ома,
соответствуют значению, полученному путем
экспериментальных измерений.
Вычислим сопротивление участка цепи,
содержащего обе лампы:
R2  R1
1
1
1



R R1 R2
R1 R2
R1  R2
R
R2  R1
4,2  2,3
R
 1.5Îì
4,2  2,3
Общее сопротивление в электрической цепи,
полученное в результате расчета соответствует
полученному путем измерений, и равно 1,5 Ом
Для закрепления теоретических
знаний решим задачу.
Задание : Определить общее сопротивление участка
цепи. Цифрами на схеме указаны сопротивления для
каждого резистора в цепи.
5
1
4
5
2
3
Решение.
В данном случае представлена часть электрической
цепи со смешанным соединением, то есть с
комбинацией последовательного и параллельного
соединений.
Решаем задачу пошагово, применяя следующие
формулы для расчета общего сопротивления:
- если
имеем два последовательно соединенных
резистора-
R =R1 +R2
- если
имеем два параллельно соединенных
резистора:
R2  R1
1
1
1
R

R1

R2

R1 R2
Шаг 1.
1/R = 1/5+1/5 =2/5
R = 2,5 Ом
5
4
1
2
5
3
Шаг 2. R = 4 +2,5 = 6,5 Ом
1
4
2,5
2
3
Шаг 3. R = 2+3 =5 Ом
6,5
1
2
3
Шаг 4. 1/R = 1/6,5 + 1/5 = 35/100
R =100/35 = 2,86 Ом
6,5
1
5
Шаг 5. R = 1 + 2,86 = 3,86 Ом
1
2,86
Ответ: 3,86 Ом
Знание есть то, что остается
после того, когда забывается
все, чему нас учили…»
«
А. Эйнштейн
Литература
1. Перышкин А.В., Физика: учебник для
8-го класса средней школы. Дрофа, М.,
2007г.
2. Перышкин А.В. и др. “Преподавание
физики в 6-8 классах средней школы”
3. Сиротюк В.Д. Физика: учебник для 9го класса общеобразовательных
учебных учреждений. «Зодиак-ЭКО»,
К.,2009г.
4. Томилин А.Н. Рассказы об
электричестве
5. Материалы сети Интернет.