Підручник Фізика 8 клас - М. I. Шут - Перун 2016 рік

ЧАСТИНА II ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

Розділ 5. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ. ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ІЗ ПОСЛІДОВНИМ З’ЄДНАННЯМ

Приклад 1. Три резистори з опорами R₁ = 2 Ом, R₂ = 3 Ом і R₃ = 5 Ом з’єднані послідовно. Амперметр, увімкнений у коло, показує 1 А. Визначити опір кола, напругу на кожному резисторі і повну напругу всієї ділянки кола (рис. 139)

Розв’язування

Сила струму в усіх послідовно з’єднаних резисторах одна й та ₍сама і дорівнює силі струму в колі:

I₁= I₂ = I₃ = I = 1А.

Загальний опір кола:

R = R₁ + R₂ + R₃,

R = 20м + 30м + 50м = 100м

За законом Ома знаходимо напругу в кожному з резисторів:

U₁ = IR₁, U₁ = 1 А ∙ 2 Ом = 2 В;

U₂ = IR₂, U₂ = 1 А ∙ 3 Ом = 3 В;

U₂ = IR₃, U₃ = 1 А ∙ 5 Ом = 5 В.

Повна напруга в колі

U = U₁+ U₂ + U₃, або U = IR.

U = 2B + 3B + 5B = 10B,

або U = 1 A ∙ 10 OM = 10 B.

Рис. 139

Відповідь: R = 10 OM, U₁ = 2B, U₂ = 3B, U₃ = 5B, U = 10B.

Приклад 2. Коло складається з трьох послідовно з’єднаних провідників, приєднаних до джерела струму з напругою 24 В. Опір першого провідника 4 Ом, другого 6 Ом, напруга на кінцях третього провідника 4 В. Визначити силу струму в колі та опір третього провідника (рис. 140).

Розв’язування

Скористаємося формулами для послідовного з’єднання провідників:

R = R₁+ R₂ + R₃

I₁ = І₂ = І₃ = І

За законом послідовного з’єднання:

IR₁ + IR₂ + IR₃ = U. (1)

Оскільки напруга на третьому опорі:

U₃ = IR₃, (2)

то (1) можна записати так:

IR₁+ IR₂+ U₃= U,

І ∙ (R₁+ R₂) = U - U₃.

Звідси сила струму у колі рівна

З формули (2) знаходимо опір третього провідника

Відповідь: сила струму в колі становить 2 А, а опір третього провідника 2 Ом.

Рис. 140

Приклад 3. Ділянка ланцюга складається із стального дроту завдовжки 2 м і площею поперечного перерізу 0,48 мм², з’єднаного послідовно з нікеліновим дротом завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 0,21 мм². Яку напругу треба підвести до ділянки, щоб дістати силу струму 0,6 А? (рис. 141)

Рис. 141

Розв’язування

За законом Ома для ділянки кола:

За послідовного з’єднання загальний опір кола:

Згадаємо, що опір провідника довжиною І і площею поперечного перерізу S:

I = .

Отже, струм у колі: R = R_ст + R_нiк;

Відповідь: напруга, яку треба підвести до ділянки - 1,5 В.

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 38

1. Коло складається з двох послідовно з'єднаних провідників, опір яких 4 і 6 Ом. Сила струму в колі 0,3 А. Знайдіть напругу на кожному з провідників та загальну напругу.

2. Електричне коло складається з джерела струму - батареї акумуляторів, яка створює в колі напругу 6 В, лампочки від кишенькового ліхтарика опором 13,5 Ом, двох спіралей опором 3 і 2 Ом, вимикача і з’єднувальних проводів. Усі деталі кола з’єднані послідовно. Накресліть схему кола. Визначте силу струму в колі і напругу на кінцях кожного із споживачів струму.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням провідників

Мета роботи.

Навчитись з’єднувати провідники, прилади, резистори послідовно, визначати опір такого сполучення та розподіл напруг в ньому.

Прилади і матеріали: джерело струму, вимикач, амперметр і вольтметр постійного струму, два резистори R₁ і R₂, реостат, з’єднувальні провідники (Рис. 142).

Рис. 142. Прилади і матеріали до лабораторної роботи

Порядок виконання роботи.

1. Самостійно накресліть схему електричного кола з послідовно з’єднаними джерелом струму, вимикачем, двома резисторами R₁ і R₂, амперметром, реостатом.

2. Замкніть електричне коло. Реостатом відрегулюйте силу струму в колі. Вкажіть напрям струму та полярність. Вольтметр спочатку приєднайте паралельно до резистора R₁, потім до резистора R₂. Таблицю для результатів складіть самостійно.

3. Виміряйте силу струму в колі і напругу спочатку на першому, потім другому резисторах.

4. Перевірте виконання законів послідовного з’єднання:

U = U₁ + U₂; R = R₁+ R₂; I = I₁ = I₂ = const;

5. Зробіть висновки.

Контрольні запитання

1. Сформулюйте закони послідовного з’єднання.

2. Як залежить загальний опір кола від опору окремих ділянок кола?