 |
Лекция 43. Последовательное и параллельное соединение проводников.
|
|
|
|
Цель занятия: закрепить и углубить знания студентов о закономерностях, существующих в цепях с последовательным и параллельным соединением проводников.
Тип занятия: занятие изучения нового материала.
ПЛАН ЗАНЯТИЯ
| Контроль знаний | 1. Возможен ли электрический ток при отсутствии электрического поля? 2. Каково назначение источника тока в электрической цепи? Можно сказать, что он создает заряды на полюсах? 3. Что такое сила тока? Единица силы тока. 4. Закон Ома для участка цепи. |
| Демонстрации | 1. Измерения силы тока и напряжения в цепи с последовательно соединенными проводниками. 2. Измерения силы тока и напряжения в цепи с параллельно соединенными проводниками. |
| Изучение нового материала | 1. Последовательное соединение проводников. 2. Параллельное соединение проводников. 3. Измерения силы тока и напряжения. |
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
1. Последовательное соединение проводников
Соединение проводников называют последовательным, если оно не содержит разветвлений, т.е. проводники расположены последовательно один за другим.
Рассмотрим участок цепи, содержащий два резисторы:
1. Сила тока в каждом из проводников одинакова: І1 = І2 = И.
2. Напряжение на двух проводниках: U = U1 + U2.
3. Общее сопротивление проводников: R = R1 + R2.
4. За последовательного соединения двух проводников напряжение на каждом проводнике прямо пропорциональна его сопротивлению: 
При последовательном соединении n проводников выполняются следующие соотношения:
Необходимо обратить внимание:
• общее сопротивление проводников, соединенных последовательно, больше сопротивления каждого из этих проводников;
• общее сопротивление R последовательно соединенных проводников, каждый из которых имеет сопротивление R', равен R = nR', где n - число проводников.
|
|
|
2. Параллельное соединение проводников
Соединение проводников называют параллельным, если для протекания тока есть два или более пути ветки и все эти ветви имеют одну пару общих точек - узлов.
В узлах происходит разветвление цепи (в каждом узле соединяются не менее трех проводов). Таким образом, разветвление является характерным признаком цепи с параллельным соединением проводников.
Рассмотрим участок цепи, содержащий два параллельно соединенных резисторов:
1. Общее напряжение на участке и напряжение на каждом из двух резисторов одинаковы: U = U1 = U2.
2. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных ветвях: I = I1 + I2.
3. Общее сопротивление проводников: 
4. В случае параллельного соединения двух проводников сила тока в каждой ветви обратно пропорциональна ее сопротивлению: 
За параллельного соединения n проводников выполняются следующие соотношения:
Необходимо обратить внимание:
• общее сопротивление проводников, соединенных параллельно, меньше сопротивления каждого из этих проводников;
• общее сопротивление R параллельно соединенных проводников, каждый из которых имеет сопротивление R', равен R = R’/n, где n - число проводников.
В случае двух проводников их общее сопротивление 
3. Измерения силы тока и напряжения
Для измерения силы тока и напряжения используют рассмотренные выше соединения. Так, например, во время измерения силы тока в резисторе сила тока в амперметре должна быть такой же, как и в резисторе. Следовательно, амперметр стоит присоединять последовательно к резистору. Включение амперметра для измерения силы тока не должно существенно изменять эту силу тока. Следовательно, сопротивление участка цепи после включения амперметра (R + RA) должен быть очень близким к сопротивлению резистора R, а для этого сопротивление амперметра должен быть намного меньше, чем сопротивление резистора: RA R. Такой маленький сопротивление делает амперметр очень «уязвимым»: амперметр нельзя подключать напрямую к источнику тока без нагрузки, потому что через маленькое сопротивление сила тока в амперметре будет слишком большой и он выйдет из строя.
|
|
|
Измеряя напряжение на резисторе с помощью вольтметра, напряжение на вольтметре должна быть такой же, как на резисторе. Поэтому вольтметр следует подключать к резистору параллельно. Общее сопротивление Ryч участка цепи в этом случае не может существенно отличаться от сопротивления R резистора. Из соотношения 
следует, что 
то есть RV >> R.
Следовательно, сопротивление вольтметра должно быть очень значительным. Поэтому его можно подключать непосредственно к источнику тока.
Решение задач:
1. Четыре одинаковых резисторы соединили сначала последовательно, а затем параллельно. За которого соединение общее сопротивление резисторов больше? Во сколько раз?
2. Пять резисторов соединены так, как показано на рисунке. Определите общее сопротивление цепи, если
3. На рисунке приведена схема участка электрической цепи. Определите общее сопротивление этого участка.
Контрольные вопросы:
1. Какое соединение проводников называют последовательным?
2. Какое соединение проводников называют параллельным?
3. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных последовательно? параллельно?
4. Какое сопротивление должен иметь амперметр? вольтметр?
5. Три проводника, сопротивления которых R, 2R и 3R, включили в круг последовательно. Одинаковой силы ток пройдет по этих проводниках? Одинаковая ли напряжение на каждом из них?
6. Три проводника, сопротивления которых R, 2R и 3R, включили в круг параллельно. Одинаковая ли напряжение на каждом из них? Одинаковой силы ток пройдет по этих проводниках?
7. Елочная гирлянда спаяна из лампочек для карманного фонарика. При включении этой гирлянды в сеть на каждую из лампочек приходится напряжение 6 В. Почему же опасно, выкрутив одну из лампочек, сунуть в патрон палец?
8. Кусок проволоки разрезали на две части и скрутили по всей длине вместе. Как изменилось сопротивление проволоки?
|
|
|
9. Студент, измеряя силу тока в лампочке, по ошибке включил вольтметр вместо амперметра. Что при этом произошло?
Домашнее задание
1. Учебник-1: § 9 (п. 5, 6); Учебник-2: § 5 (п. 3, 4).
2. Сборник задач.:
Ур1 № 4.20; 4.22; 4.23; 4.24.
Ур2 № 4.34; 4.35; 4.43; 4.44.
Ур3 № 4.53, 4.54; 4.55; 4.56.
Список использованной литературы
1. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 366 с.: ил.
2. Марон А.Е., Марон Е.А. «Сборник задачорник качественных задач по физике 11 кл, М.: Просвещение,2006
3. Л.А. Кирик, Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Методические материалы для преподавателя 10 класс,М.:Илекса, 2005.-304с:, 2005
4. Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Физика 11 класс.-М.: Мнемозина,2010
|
|
|
