Текущая версия на 15:57, 8 июля 2012

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 9 клас>> Закон Ома для однорідної ділянки електричного кола. З’єднання провідників. Розрахунки простих електричних кіл

Формулюємо закон Ома для ділянки кола.

Усе те, що ви дізналися про опір провідника та про залежність сили струму в провіднику від напруги на його кінцях, справджується і для ділянки кола, яка містить будь-яку кількість провідників. Отже, закон Ома для ділянки кола формулюється так:
Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки.
Закон Ома — один із найважливіших фізичних законів, і більша частина розрахунків електричних кіл в електротехніці ґрунтується саме на ньому.

ПОСЛІДОВНЕ З'ЄДНАННЯ ПРОВІДНИКІВ
Уявіть плеєр без кнопки «Включення/виключення», тобто такий, який можна, наприклад, виключити, тільки витягнувши з його корпусу акумулятор. Дуже незручно, справді? Але відсутність вимикача — це тільки незручності у користуванні, а от неправильне підключення вимикача до електричного кола може призвести до неприємності (плеєр може вийти з ладу). Про те, як потрібно підключати вимикач до пристроїв та приладів і які особливості має таке з'єднання, ви дізнаєтеся з цього параграфа.

Вивчаємо характерні риси та властивості кола, яке складається з послідовно з'єднаних провідників.
Електричне коло, подане на рис. 13.1, не має розгалужень, тобто елементи кола розташовані послідовно один за одним. Таке з'єднання називають послідовним.

Рис. 13.1. Електричне коло. Послідовне з'єднання.

Зверніть увагу: якщо один із послідовно з'єднаних провідників вийде з ладу, то решта теж не працюватимуть, бо коло буде розімкненим.
Ви вже використовували послідовне з'єднання провідників, коли вимірювали силу струму за допомогою амперметра (див. лабораторну роботу № 2), отже, без особливих зусиль можете передбачити результати досліду, поданого на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Вимірювання сили струму в різних ділянках електричного кола, яке складене з послідовно з'єднаних провідників: а — загальний вигляд; б — схема електричного кола.

Сила струму в кожному провіднику однакова
Дійти такого висновку можна шляхом простих розмірковувань. Оскільки коло з послідовним з'єднанням провідників не містить розгалужень, то заряд, який пройшов через поперечний переріз будь-якого провідника за певний час І, буде однаковим: д = д1 = д2- Поділивши цей вираз на і, отримуємо: ~ =    Отже, 1 = 1^ = 1%.
Щоб з'ясувати, яким співвідношенням пов'язані загальна напруга II на двох послідовно з'єднаних провідниках та напруги 17, і С/2 на першому та другому провідниках відповідно, згадаємо формулу для обчислення напруги .
Одержаний висновок легко перевірити експериментально (рис. 13.3).

Рис. 13.3. Експеримент.
Щоб краще зрозуміти властивості послідовного з'єднання провідників, скористайтеся механічною аналогією (рис. 13.4); відповідні паралелі проведіть самостійно.

Рис. 13.4. Механічна аналогія.

Виводимо формулу для розрахунку опору
Для обчислення загального опору ділянки кола, яка складається з двох послідовно з'єднаних провідників, скористаємося співвідношенням 17 = 17х + 172.
Якщо коло складається з кількох послідовно з'єднаних провідників, їхній загальний опір дорівнює сумі опорів окремих провідників.
Аналізуючи останню формулу, можна зробити такі висновки: — загальний опір провідників, з'єднаних послідовно, більший за опір кожного з цих провідників;
загальний опір В послідовно з'єднаних провідників, що мають однаковий опір В', дорівнює: Е - пЕ', де п — кількість провідників.

Знайомимося з потенціометром
Той факт, що в разі послідовного з'єднання провідників напруга на кожному з них менша, ніж загальна напруга, використовують у пристроях для регулювання напруги. Ці пристрої називають дільниками напруги або потенціометрами. У § 12 вже йшлося про те, що як дільник напруги можна використовувати повзунковий реостат із трьома клемами. Електричне коло, що містить реостат, який працює в режимі дільника напруги, зображено на рис. 13.5.

Рис. 13.5. Електричне коло, що містить реостат, який працює в режимі дільника напруги.
На клеми А і £> реостата подається напруга 17 від джерела струму (напруга на вході). Клеми В і О з'єднано зі споживачем (резистором), напругу 171 на якому необхідно регулювати. Цю на-пругу зазвичай називають напругою на виході.
Пересуваючи повзунок реостата праворуч, змінюємо опір Д, активної частини р

Підбиваємо підсумки
Електричне коло, що складається з послідовно з'єднаних провідників, не має розгалужень. Провідники включаються до кола послідовно, один за одним. Вимикання одного зі споживачів спричинить розмикання кола.
Якщо ділянка кола складається тільки з послідовно з'єднаних провідників (п — кількість провідників), то справджуються такі твердження.

ПАРАЛЕЛЬНЕ З'ЄДНАННЯ ПРОВІДНИКІВ
На практиці до елекіричного кола часто доводиться приєднувати відразу кілька споживачів. Так, електричне коло освітлення класу обов'язково містить декілька ламп, і при цьому вихід із ладу однієї лампи майже не впливає на роботу решти. Фізики у такому випадку кажуть, що лампи з'єднані паралельно. Про те, як розрахувати силу струму, напругу та опір за умови паралельного з'єднання провідників, ви дізнаєтеся з цього параграфа.

Вивчаємо коло, що складається з паралельно з'єднаних провідників Розглянемо електричне коло, яке містить дві паралельно з'єднані лампи (рис. 14.1, а). Звернувшись до схеми цього кола (рис. 14.1, б), бачимо: по-перше, для проходження струму в колі є два шляхи — дві вітки, кожна з яких містить одну лампу; по-друге, обидві вітки мають спільну пару точок — А і В. Такі точки називають вузловими точками (вузлами)*. У вузлових точках відбувається розгалуження кола. Отже, розгалуження є характерною ознакою кола з паралельним з'єднанням провідників.

Рис. 14.1. Електричне коло, яке містить дві паралельно з'єднані лампи.

Схема кола може містити не одну, а декілька пар вузлових точок. При цьому всі провідники, що приєднані до будь-якої пари вузлових точок, вважаються з'єднаними паралельно (рис. 14.2).

Рис. 14.2. Паралельне з'єднання.
З'ясовуємо, як розрахувати силу струму та напругу в разі паралельного з'єднання провідників
Щоб визначити напругу на кожному із паралельно з'єднаних провідників, достатньо виміряти напругу між вузловими точками. Так, приєднавши вольтметр до пари вузлових точок А і В (рис. 14.3), одразу виміряємо напругу і на ділянці АВ, і на кожній лампі. Таким чином, загальна напруга на ділянці та напруга на кожному із паралельно з'єднаних провідників є однаковою.
Уже зазначалося, що при паралельному з'єднанні провідників є декілька шляхів для проходження струму. Дійсно, струм, дійшовши до розгалуження (вузлова точка В), розтікається по двох вітках. Оскільки заряд у вузловій точці не накопичується, то заряд д, який надійшов у вузол за певний час і, дорівнює сумі зарядів, які вийшли із цього вузла за той же час.
Наведені співвідношення справджуються для будь-якої кількості паралельно з'єднаних провідників. Отже, у разі паралельного з'єднання провідників сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів у відгалуженнях (окремих вітках).
Це твердження можна довести експериментально, підключивши в електричне коло, що зображене на рис.14.4

Рис. 14.3. Вольтметр, приєнанний до пари вузлових точок.
Зверніть уувагу якщо один із паралельно з'єднаних .нами вийде з ладу, то інші продовжать світитися, По через їхні волоски розжарювання все одно буде проходити струм. З останнього стає зрозумілим, чому зазвичай споживачі вмикають у коло паралельно.

Виводимо формулу для розрахунку загального опору ділянки кола з паралельним з'єднанням провідників
Для обчислення загального опору В ділянки кола АВ (див. рис. 14.1), що складається з паралельно з'єднаних ламп, скористаємося співвідношенням І = І1+І2.

Дізнаємося про деякі важливі факти
Якщо ви уважно прочитали попередню частину параграфа, то легко зможете пояснити, чому різноманітні побутові пристрої вмикають в електромережу паралельно. Дійсно, тільки в разі такого підключення на кожному пристрої буде та напруга, на яку він розрахований, і, наприклад, вимикання одного із споживачів не спричинить відключення решти.
На рис. 14.5, б наведена частина схеми електричної проводки у квартирі. Горизонтальні лінії показують проводи електромережі, на яких існує напруга 220 В. Ці приховані в стінах проводи охоплюють усю квартиру. Позначення проводів — Ф і 0 — випливають з їхніх назв: фазний та нульовий відповідно. Напруга між фазним і нульовим проводами становить 220 В. До нульового проводу приєднують усі споживачі. Кожний вимикач розташовують на відрізку між фазним проводом та споживачем. Таке з'єднання забезпечує найбільшу безпеку (спробуйте пояснити чому). Зверніть увагу на те, що всі споживачі у квартирній електричній проводці або потенційні споживачі (розетки) з'єднані з проводами Ф і 0 паралельно.

Рис. 14.5. Частина електричної проводки у квартирі: а - зовнішній вигляд, б - схематичне зображення.

Фізика 9 клас. Ф.Я.Божинова, М.М.Кірюхін О.О.Кірюхіна

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.