Головна ⇒ 📌Плани-конспекти уроків по фізиці ⇒ Послідовне й паралельне з’єднання провідників

Послідовне й паралельне з’єднання провідників

1-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

2. Електричний струм

УРОК 2/13

Тема. Послідовне й паралельне з’єднання провідників

Мета уроку: закріпити й поглибити знання учнів про закономірності, що існують у колах з послідовним і паралельним з’єднанням провідників.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Контроль знань	4 хв.	1. Чи можливий електричний струм за відсутності електричного поля? 2. Яке призначення джерела струму в електричному колі? Чи можна сказати, що він створює заряди на полюсах? 3. Що таке сила струму? Одиниця сили струму. 4. Закон Ома для ділянки кола.
Демонстрації	4 хв.	1. Вимірювання сили струму й напруги в колі з послідовно з’єднаними провідниками. 2. Вимірювання сили струму й напруги в колі з паралельно з’єднаними провідниками.
Вивчення нового матеріалу	25 хв.	1. Послідовне з’єднання провідників. 2. Паралельне з’єднання провідників. 3. Вимірювання сили струму й напруги.
Закріплення вивченого матеріалу	12 хв.	1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Послідовне з’єднання провідників

З’єднання провідників називають послідовним, якщо воно не містить розгалужень, тобто провідники розташовані послідовно один за іншим.

Розглянемо ділянку кола, що містить два резистори:

1. Сила струму в кожному із провідників однакова: І1 = І2 = І.

2. Напруга на двох провідниках: U = U1 + U2.

3. Загальний опір провідників: R = R1 + R2.

4. За послідовного з’єднання двох провідників напруга на кожному провіднику прямо пропорційна його опору:

За послідовного з’єднання n провідників виконуються такі співвідношення:

Необхідно звернути увагу:

– загальний опір провідників, з’єднаних послідовно, більший від опору кожного із цих провідників;

– загальний опір R послідовно з’єднаних провідників, кожний з яких має опір R’, дорівнює R = nR’, де n – число провідників.

2. Паралельне з’єднання провідників

З’єднання провідників називають паралельним, якщо для протікання струму є два або більше шляхи вітки і всі ці вітки мають одну пару загальних точок – вузлів.

У вузлах відбувається розгалуження кола (у кожному вузлі з’єднуються не менш трьох проводів). Таким чином, розгалуження є характерною ознакою кола з паралельним з’єднанням провідників.

Розглянемо ділянку кола, що містить два паралельно з’єднаних резистори:

1. Загальна напруга на ділянці й напруга на кожному із двох резисторів однакова: U = U1 = U2.

2. Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих вітках: I = I1 + I2.

3. Загальний опір провідників:

4. У випадку паралельного з’єднання двох провідників сила струму в кожній вітці обернено пропорційна її опору:

За паралельного з’єднання n провідників виконуються такі співвідношення:

Необхідно звернути увагу:

– загальний опір провідників, з’єднаних паралельно, менший від опору кожного із цих провідників;

– загальний опір R паралельно з’єднаних провідників, кожний з яких має опір R’ , дорівнює R = R’/n, де n – число провідників.

У випадку двох провідників їхній загальний опір

3. Вимірювання сили струму й напруги

Для вимірювання сили струму й напруги використовують розглянуті вище з’єднання. Так, наприклад, під час вимірювання сили струму в резисторі сила струму в амперметрі повинна бути такою самою, як і в резисторі. Отже, амперметр варто приєднувати послідовно до резистора. Увімкнення амперметра для вимірювання сили струму не повинне істотно змінювати цю силу струму. Отже, опір ділянки кола після увімкнення амперметра (R + RA) має бути дуже близьким до опору резистора R, а для цього опір амперметра повинен бути набагато менше, ніж опір резистора: RA << R. Такий маленький опір робить амперметр дуже “уразливим”: амперметр не можна підключати безпосередньо до джерела струму без навантаження, тому що через маленький опір сила струму в амперметрі буде надто великою і він вийде з ладу.

Вимірюючи напругу на резисторі за допомогою вольтметра, напруга на вольтметрі повинна бути такою ж, як на резисторі. Тому вольтметр слід підключати до резистора паралельно. Загальний опір Ryч ділянки кола в цьому випадку не може істотно відрізнятися від опору R резистора. Зі співвідношення випливає, що тобто RV >> R.

Отже, опір вольтметра повинен бути дуже значним. Тому його можна підключати безпосередньо до джерела струму.

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. Яке з’єднання провідників називають послідовним?

2. Яке з’єднання провідників називають паралельним?

3. Яка з електричних величин однакова для всіх провідників, з’єднаних послідовно? паралельно?

4. Який опір повинен мати амперметр? вольтметр?

Другий рівень

1. Три провідники, опори яких R, 2R і 3R, увімкнули в коло послідовно. Чи однакової сили струм пройде по цих провідниках? Чи однакова напруга на кожному з них?

2. Три провідники, опори яких R, 2R і 3R, увімкнули в коло паралельно. Чи однакова напруга на кожному з них? Чи однакової сили струм пройде по цих провідниках?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Ялинкова гірлянда спаяна з лампочок для кишенькового ліхтарика. Під час увімкнення цієї гірлянди в мережу на кожну з лампочок припадає напруга 6 В. Чому ж небезпечно, викрутивши одну з лампочок, сунути в патрон палець?

2. Шматок дроту розрізали на дві частини й скрутили по всій довжині разом. Як змінився опір дроту?

3. Учень, вимірюючи силу струму в лампочці, помилково увімкнув вольтметр замість амперметра. Що при цьому відбулося?

2). Навчаємося розв’язувати задачі

1. Чотири однакових резистори з’єднали спочатку послідовно, а потім паралельно. За якого з’єднання загальний опір резисторів більше? У скільки разів?

2. П’ять резисторів з’єднані так, як показано на рисунку. Визначте загальний опір кола, якщо