Физический практикум для инженерного класса, практическая работа № 5 "Исследование электрической цепи с последовательным и параллельным соединением проводников"

Практическая работа № 5

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ и ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ПРОВОД­НИКОВ

Цель: проверить законы для последовательного и параллельного соединения проводников.

Оборудование: источник тока, резисторы, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода

Теоретические сведения

Последовательным считают такое соединение проводников, при котором конец первого проводника соединяется с началом второго, конец второго - с началом третьего и т. д.

При последовательном соединении проводников:

I_о = I₁= I₂ - сила тока в любых частях цепи одна и та же;

U_o = U₁ + U₂ - полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи;

R_o = R₁ + R₂ - общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников;

– по закону Ома, тогда

Параллельным называется такое соединение проводников, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке электрической цепи, а их концы - к другой.

U_о = U₁ = U₂- напряжение на участке цепи и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и тоже;

I_о = I₁ +I₂ - сила в неразветвленной части цепи равна сумме сил в отдельных параллельно соединённых проводниках;

общее сопротивление при параллельном соединении проводников;

Или - общее сопротивление при параллельном соединении 2х проводников;

– по закону Ома, тогда

Ход работы

1. Соберите схему, состоящую из соединенных последовательно: источника тока, реостата, амперметра, первого резистора (с меньшим сопротивлением) (см. схему)

2. Подключите к точкам С и D вольтметр параллельно резистору

3. Все измеряемые значения заносите в таблицу 1

4. Замкните цепь и измерьте силу тока I₁, (А) и напряжение U₁, (В)

5. Замените первый резистор вторым (с большим сопротивлением) и измерьте силу тока I₂, (А) и напряжение U₂, (В)

6. Подключите между точками С и D оба резистора последовательно, измерьте силу тока I₃, (А) и напряжение U₃, (В) (экспериментальные значения при последовательном соединении)

7. Подключите между точками С и D оба резистора параллельно, измерьте силу тока I₄, (А) и напряжение U₄, (В) (экспериментальные значения при параллельном соединении)

Таблица 1. Измеренные значения

1. Произведите расчеты сопротивления по закону Ома и по законам последовательного и параллельного соединения, заполнить таблицу 2:

Таблица 2. Вычисленные значения

1. Вычислите относительную погрешность определения каждого сопротивления

10. Вычислите абсолютную погрешность определения каждого сопротивления

11. Сравните значения эквивалентных (расчетных) сопротивлений при последовательном и параллельном соединениях резисторов с экспериментальными значениями, а также выполнение соотношений и .

12. Сделать вывод к работе, в котором проанализируйте, выполняются ли правила последовательного и параллельного соединения проводников, которые вы проверяли на опыте.

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры последовательного и параллельного соединения проводников, лампочек.

2. Какая электрическая величина одинакова для всех проводников, соединённых последовательно, параллельного?

3. Сила тока в настольной лампе равна 0,6А. Чему равна сила тока в каждом из двух изолированных проводов шнура, которые подводят к лампе напряжение от гнезда розетки? Ответ поясните.

4. Начертите схему включения люстры из трёх ламп, если с помощью одного выключателя включается одна лампа, а с помощью второго - две другие.