№5 зертханалық жұмыс. Өткізгіштерді тізбектей қосуды зерделеу
Жұмыста екі өткізгішті (резисторды немесе шамды) тізбектей жалғап, амперметрмен ток күшін, ал вольтметрмен әр өткізгіштегі және екеуіндегі бірге кернеуді өлшейді. Нәтижелер бойынша тізбектей жалғаудың ток күшіне, кернеуге және кедергіге қатысты үш заңдылығын тексереді.
Жұмыстың мақсаты. Өткізгіштерді тізбектей жалғаудың заңдылықтарын эксперимент арқылы алу: тізбектің әр бөлігіндегі ток күшін, өткізгіштердегі кернеулерді және жалпы кедергіні жеке өткізгіштердің кедергілерімен салыстыру.
Осы тақырыпқа ҚМЖ жасауОқу мақсаттары
- 8.4.2.9өткізгіштерді тізбектей жалғаудың заңдылықтарын эксперимент арқылы алу
- 8.1.3.3физика кабинетінде қауіпсіздік ережелерін білу және сақтау
Құрал-жабдықтар
- ток көзі (4–6 В)
- кілт
- екі резистор (мысалы, 2 Ом және 4 Ом) немесе тұғырдағы екі шам
- амперметр
- вольтметр
- жалғағыш сымдар
Жұмыс барысы
- 1
Сұлбаны сыз: ток көзі, кілт, амперметр және екі өткізгіш тізбектей жалғанған.
- 2
Амперметр мен вольтметрдің бөлік құнын және өлшеу қателігін анықта.
- 3
Кілт ажыратулы кезде тізбекті құрастырып, мұғалімге көрсет.
- 4
Кілтті тұйықтап, ток күшін I жаз. Амперметрді өткізгіштердің арасына ауыстырып, көрсетуі өзгермегенін тексер.
- 5
Вольтметрді бірінші өткізгішке параллель жалғап, U₁ мәнін жаз.
- 6
Вольтметрді екінші өткізгішке параллель жалғап, U₂ мәнін жаз.
- 7
Вольтметрді екі өткізгішке бірге жалғап, жалпы кернеуді U жаз.
- 8
Өлшеулерді өткізгіштердің басқа жұбымен немесе ток көзінің басқа кернеуімен қайталап, нәтижелерді кестенің екінші жолына жаз.
- 9
Кілтті ажыратып, R₁, R₂ және жалпы кедергіні R есепте, заңдылықтарды тексер.
Қысқаша теория
Тізбектей жалғағанда өткізгіштер тармақсыз бірінен соң бірі қосылады: біріншісінің соңы екіншісінің басына жалғанады. Әр өткізгіш арқылы бірдей уақытта бірдей заряд өтеді, сондықтан барлық бөлікте ток күші бірдей: I = I₁ = I₂.
Бүкіл бөліктегі электр өрісінің жұмысы жеке өткізгіштердегі жұмыстардың қосындысына тең, сондықтан жалпы кернеу кернеулердің қосындысына тең: U = U₁ + U₂. Әр өткізгіш үшін Ом заңын U = I·R қойсақ, жалпы кедергі шығады: R = R₁ + R₂. Тізбектей жалғанған тізбектің жалпы кедергісі кез келген жеке өткізгіштің кедергісінен үлкен. Әрқайсысының кедергісі R₁ болатын n бірдей өткізгіш тізбектей жалғанса, жалпы кедергі R = n·R₁ болады. Мысалы, үш бірдей 5 Ом резистордың жалпы кедергісі 15 Ом.
Ток күшінің бірдей болуынан тағы бір қасиет шығады: өткізгіштердегі кернеулер олардың кедергілеріне пропорционал, U₁ / U₂ = R₁ / R₂. Кедергісі үлкен өткізгіште кернеу де үлкен. Тізбекті кез келген жерінен үзсе, бүкіл тізбекте ток тоқтайды — сондықтан ажыратқыш пен сақтандырғыш тұтынушымен тізбектей жалғанады. Шамдардың кедергісі қылдың қызуына тәуелді, бірақ ток пен кернеулерге арналған қатынастар олар үшін де орындалады.
Виртуалды тәжірибе
«Электр лабораториясы» симуляциясында «Екі шам тізбектей» сұлбасын аш. Амперметрді тізбектің әр жеріне қойып ток күшін, вольтметрмен әр шамдағы және екі шамдағы бірге кернеуді өлше. Нәтижелерді кестеге жазып, I = I₁ = I₂ және U = U₁ + U₂ теңдіктері орындала ма, тексер.
Осы тақырыптағы тағы бір симуляция: Тізбектей және параллель қосу
Өлшеу кестесі
№5 зертханалық жұмыс · Физика, 8 сынып. Өткізгіштерді тізбектей қосуды зерделеу
Аты-жөні, сыныбы: ____________________ Күні: __________
| Тәжірибе № | I, А | U₁, В | U₂, В | U, В | R₁, Ом | R₂, Ом | R, Ом |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | |||||||
| 2 | |||||||
| 3 |
Есептеу және қорытынды
Кедергілер: R₁ = U₁ / I, R₂ = U₂ / I, жалпы кедергі R = U / I.
Мысалы, I = 0,50 А, U₁ = 1,0 В, U₂ = 2,0 В, U = 3,0 В болсын. Онда R₁ = 1,0 / 0,50 = 2,0 Ом, R₂ = 2,0 / 0,50 = 4,0 Ом, R = 3,0 / 0,50 = 6,0 Ом, ал R₁ + R₂ = 6,0 Ом = R.
Тексеру: U₁ + U₂ = 3,0 В = U; U₁ / U₂ = 0,5 және R₁ / R₂ = 0,5.
Құралдың өлшеу қателігі — бөлік құнының жартысы. U₁ + U₂ қосындысы U-дан құралдардың қателігінен артық айырмашылық бермесе, заңдылық расталды деп есептеледі.
Қорытынды үлгісі: Жұмыс барысында өткізгіштерді тізбектей жалғауды зерделедім. Тізбектің барлық бөлігінде ток күші … (I = … А). Жалпы кернеу U = … В, ал U₁ + U₂ = … В, демек … . Жалпы кедергі R = … Ом, R₁ + R₂ = … Ом, сондықтан … .
Бақылау сұрақтары
Тізбектей жалғағанда қандай заңдылықтар орындалады?
Жауабын көру
Ток күші бірдей: I = I₁ = I₂; кернеулер қосылады: U = U₁ + U₂; кедергілер қосылады: R = R₁ + R₂.
Тізбектей жалғанған екі шамның біреуі жанып кетсе не болады?
Жауабын көру
Тізбек ажырап, ток тоқтайды, екінші шам да сөнеді.
Қай өткізгіште кернеу үлкен?
Жауабын көру
Кедергісі үлкен өткізгіште, өйткені ток күші бірдей болғанда U₁ / U₂ = R₁ / R₂.
Әрқайсысы 10 Ом екі резисторды тізбектей жалғағанда жалпы кедергі неге тең?
Жауабын көру
R = 10 Ом + 10 Ом = 20 Ом.
Тұрмыста тізбектей жалғау қайда қолданылады?
Жауабын көру
Ажыратқыш пен сақтандырғыш бүкіл тізбекті ажырата алуы үшін құралмен тізбектей жалғанады.
Қауіпсіздік техникасы
- Тізбекті тек кілт ажыратулы кезде құрастыр және өзгерт, мұғалім тексергеннен кейін ғана тұйықта.
- Тізбек тұйық кезде жалаңаш сымдар мен қысқыштарды ұстама.
- Шамдар мен резисторлар қызады — тәжірибе кезінде және одан кейін бірден ұстама.
- Құрал тілі шкаладан асса немесе иіс шықса, кілтті ажыратып, мұғалімге айт.
- Ток көзінің кернеуін мұғалім айтқан мәннен асырма.
Мұғалімге
Осы жұмыстың тақырыбына ҚМЖ мен БЖБ-ны Bilim Plus Ұстаз кабинетінде ЖИ оқу мақсаттарының коды бойынша жинайды. Симуляцияны сыныпқа беруге не тақтаға шығаруға болады.
Жиі қойылатын сұрақтар
- Жұмысты құралдарсыз орындауға бола ма?
- Иә, «Электр лабораториясы» симуляциясында «Екі шам тізбектей» сұлбасымен виртуалды зертханалық жұмыс жүргізуге болады. Нәтижені журналға мұғалімнің талабы бойынша жаз.
- Қорытындыны қалай жазу керек?
- Тізбектей жалғаудың үш заңдылығын жазып, әрқайсысын өз сандарыңмен дәлелде: ток күшін, кернеулердің қосындысын және кедергілердің қосындысын.
- Неге U₁ + U₂ қосындысы U-ға дәл тең емес?
- Құралдардың қателігі, шкаладан дәл оқымау және жалғағыш сымдардың аздаған кедергісі әсер етеді. Қателік шегіндегі айырма рұқсат етіледі.