Лабораторная работа №6. Изучение параллельного соединения проводников
В работе два проводника (резистора или лампы) соединяют параллельно и амперметром измеряют силу тока в каждой ветви и в неразветвлённой части цепи, а вольтметром — напряжение на каждом проводнике. По результатам проверяют закономерности параллельного соединения для напряжения, силы тока и сопротивления.
Цель работы. Экспериментально получить закономерности параллельного соединения проводников: сравнить напряжения на проводниках, силу тока в ветвях и в общей части цепи, найти общее сопротивление.
Сделать ҚМЖ по этой темеЦели обучения
- 8.4.2.10экспериментально получить закономерности параллельного соединения проводников
- 8.1.3.3знать и соблюдать технику безопасности в кабинете физики
Оборудование
- источник тока (4–6 В)
- ключ
- два резистора (например, 3 Ом и 6 Ом) или две лампы на подставках
- амперметр
- вольтметр
- соединительные провода
Ход работы
- 1
Начерти схему: два проводника соединены параллельно, а последовательно с ними — источник, ключ и амперметр.
- 2
Определи цену деления и погрешности амперметра и вольтметра.
- 3
Собери цепь при разомкнутом ключе и покажи её учителю.
- 4
Замкни ключ и запиши силу тока I в неразветвлённой части цепи.
- 5
Разомкни ключ, включи амперметр в ветвь с первым проводником, замкни ключ и запиши I₁. Так же измерь ток во второй ветви — I₂.
- 6
Подключи вольтметр поочерёдно к первому и ко второму проводнику и запиши U₁ и U₂.
- 7
Подключи вольтметр к узлам (к обоим проводникам сразу) и запиши U.
- 8
Повтори опыт с другой парой проводников или другим напряжением источника.
- 9
Вычисли R₁, R₂ и общее сопротивление и проверь закономерности.
Краткая теория
При параллельном соединении начала проводников соединяют в одной точке, концы — в другой. Точки, где сходятся три провода и больше, называют узлами. Между узлами цепь разветвляется на ветви, а ток в неразветвлённой части делится между ними.
Все параллельно соединённые проводники подключены к одним и тем же двум узлам, поэтому напряжение на них одинаково: U = U₁ = U₂. Заряд в узле не накапливается и не исчезает, поэтому сила тока в неразветвлённой части равна сумме сил тока в ветвях: I = I₁ + I₂.
Из закона Ома I = U / R получаем правило для сопротивлений: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂, или для двух проводников R = R₁·R₂ / (R₁ + R₂). Общее сопротивление параллельного участка меньше самого маленького из сопротивлений ветвей. Токи в ветвях обратно пропорциональны сопротивлениям: I₁ / I₂ = R₂ / R₁ — через проводник с меньшим сопротивлением идёт больший ток. Для n одинаковых проводников сопротивлением R₁ каждый R = R₁ / n.
Параллельно подключают приборы в квартире: каждый получает одно и то же напряжение сети, и его можно включать и выключать независимо от других.
Виртуальный опыт
В симуляции «Электрическая лаборатория» открой схему «Две лампы параллельно». Переставляй амперметр в неразветвлённую часть цепи и в каждую ветвь, подключай вольтметр к каждой лампе и записывай показания. Проверь, выполняются ли равенства U = U₁ = U₂ и I = I₁ + I₂.
Ещё одна симуляция по теме: Последовательное и параллельное соединение
Таблица измерений
Лабораторная работа №6 · Физика, 8 класс. Изучение параллельного соединения проводников
Фамилия, имя, класс: ____________________ Дата: __________
| № опыта | U₁, В | U₂, В | I₁, А | I₂, А | I, А | R₁, Ом | R₂, Ом | R, Ом |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 |
Расчёт и вывод
Сопротивления: R₁ = U₁ / I₁, R₂ = U₂ / I₂, общее R = U / I.
Например, U = U₁ = U₂ = 3,0 В, I₁ = 0,50 А, I₂ = 1,0 А, I = 1,5 А. Тогда R₁ = 3,0 / 0,50 = 6,0 Ом, R₂ = 3,0 / 1,0 = 3,0 Ом, R = 3,0 / 1,5 = 2,0 Ом.
Проверка: I₁ + I₂ = 1,5 А = I; по формуле R = 6,0 · 3,0 / (6,0 + 3,0) = 2,0 Ом — совпадает с измеренным.
Погрешность прибора — половина цены деления. Если I₁ + I₂ отличается от I меньше, чем на сумму погрешностей, закономерность подтверждена.
Шаблон вывода: В ходе работы я изучил(а) параллельное соединение проводников. Напряжение на проводниках … (U₁ = … В, U₂ = … В). Сила тока в неразветвлённой части I = … А, а сумма I₁ + I₂ = … А, значит … . Общее сопротивление R = … Ом, оно … каждого из сопротивлений ветвей.
Контрольные вопросы
Какие закономерности выполняются при параллельном соединении?
Показать ответ
Напряжение одинаково: U = U₁ = U₂; сила тока в неразветвлённой части равна сумме токов в ветвях: I = I₁ + I₂; 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.
Почему общее сопротивление параллельного участка меньше сопротивления любой ветви?
Показать ответ
Каждая новая ветвь — ещё один путь для тока. При том же напряжении общий ток растёт, значит, общее сопротивление уменьшается.
Через какую ветвь идёт больший ток?
Показать ответ
Через ветвь с меньшим сопротивлением, так как I₁ / I₂ = R₂ / R₁.
Чему равно общее сопротивление двух параллельно соединённых резисторов по 10 Ом?
Показать ответ
R = 10 · 10 / (10 + 10) = 5 Ом — вдвое меньше одного резистора.
Что будет со второй лампой, если одна из параллельно соединённых ламп перегорит?
Показать ответ
Вторая продолжит светиться: её ветвь не разорвана, и напряжение на ней сохраняется.
Техника безопасности
- Собирай и меняй цепь только при разомкнутом ключе, замыкай — после проверки учителем.
- Никогда не подключай амперметр параллельно проводнику или источнику: это короткое замыкание.
- Не касайся оголённых проводов и клемм при замкнутой цепи.
- Лампы и резисторы нагреваются — не трогай их во время опыта.
- Если стрелка прибора зашкаливает или появился запах, сразу разомкни ключ и сообщи учителю.
Учителю
ҚМЖ и СОР по теме этой работы ИИ собирает в кабинете Bilim Plus Ұстаз по кодам целей обучения. Симуляцию можно выдать классу или вывести на доску.
Вопросы
- Можно ли выполнить работу без приборов?
- Да, можно провести виртуальную лабораторную работу в симуляции «Электрическая лаборатория» со схемой «Две лампы параллельно». Результаты в журнал записывай так, как требует учитель.
- Как записать вывод?
- Сформулируй три закономерности параллельного соединения и подтверди каждую своими числами: равенство напряжений, сумму токов и общее сопротивление.
- Почему при параллельном подключении многих приборов к одной розетке может сработать автомат?
- Каждый новый прибор добавляет свой ток, и общий ток в проводке растёт. Когда он превышает допустимый, автоматический выключатель размыкает цепь.