Фізика. Повторне видання. 8 клас. Барʼяхтар (2025)

§ 34. Електричне коло та його елементи

ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ. Що, на ваш погляд, зображено на рисунку? Які реальні об'єкти можуть «ховатися» за кожним позначенням?

1. Як скласти найпростіше електричне коло?

Будь-який електричний пристрій має певний набір обов’язкових елементів: джерело струму, споживач електричної енергії, з’єднувальні проводи, замикальний (розмикальний) пристрій. Щоб виділити ці елементи та зрозуміти їхнє призначення, створимо модель найпростішого електричного пристрою — кишенькового ліхтарика (рис. 34.1).

Рис. 34.1. Модель найпростішого електричного пристрою (ліхтарика)

* У поданій моделі довжину з’єднувальних проводів штучно зроблено надмірною. На практиці конструктори максимально зменшують усі «зайві» елементи.

** У лампі виводи розташовані на цоколі — металевому циліндрі з нарізкою, що з’єднаний зі скляним балоном.

Рис. 34.2. Різні затискачі (клеми) для з'єднування проводів: акумуляторні (а); високовольтні (б); заземлення (в); ножові (г); приладні (д)

З’єднані провідниками в певному порядку джерело струму, споживачі, замикальні (розмикальні) пристрої складають електричне коло.

• Знайдіть на рисунку всі обов'язкові елементи електричного кола ліхтарика.

Зверніть увагу: в реальному пристрої важливим є певний порядок з’єднання елементів електричного кола.

На рис. 34.3 зображено два найпростіші електричні кола, які містять однакові елементи. При цьому спосіб з’єднання деяких елементів (ламп) є різним. На рис. 34.3, а лампи з’єднані послідовно, на рис. 34.3, б — паралельно.

Рис. 34.3. Два способи з'єднання ламп в електричному колі: а — послідовне; б — паралельне

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...

Більша частина пасажирського міського транспорту, а також міжміські поїзди використовують електричну енергію для свого руху. Обов'язкові елементи електричного кола, без яких транспортний засіб не поїде, — це джерело струму (міська електростанція), споживач — елементи конструкції (двигун, освітлення тощо) та з'єднувальні проводи. Останні — це проводи електромережі, пантограф і рейки (див. рисунок).

2. Як накреслити електричну схему?

Щоб показати, які саме електричні пристрої необхідні для одержання певного електричного кола і як їх потрібно з’єднувати, використовують електричні схеми (часто їх називають просто схемами).

Електрична схема — це креслення, на якому умовними позначеннями показано, з яких елементів складається електричне коло і в який спосіб ці елементи з'єднані між собою.

Умовні позначення деяких елементів електричного кола наведено в таблиці.

Деякі умовні позначення, застосовувані на схемах

Зверніть увагу на позначення джерел струму (гальванічного елемента або акумулятора та батареї гальванічних елементів або акумуляторів): прийнято, що довга риска позначає позитивний полюс джерела струму, а коротка — негативний. Напрямок струму показують на схемах стрілкою.

За напрямок струму в колі прийнято напрямок, у якому рухалися б по колу частинки, що мають позитивний заряд, тобто напрямок від позитивного полюса джерела струму до негативного.

Зверніть увагу: в металевому провіднику електрони під дією електричного поля джерела струму рухаються від негативного полюса до позитивного, тобто напрямок руху електронів є протилежним прийнятому напрямку струму.

На рисунку до питання для обговорення та рис. 34.4 наведено схеми електричних кіл, зображених на рис. 34.1 і 34.3 відповідно, та показано напрямок струму в колах.

Рис. 34.4. Схеми деяких електричних кіл: а — схема послідовного з'єднання двох ламп (див. рис. 34.3, а); б — схема паралельного з'єднання двох ламп (див. рис. 34.3, б). Стрілками позначено напрямок струму в разі замкнення ключа

Розглянемо схему складнішого електричного кола (рис. 34.5).

Рис. 34.5. Схема вмикання електричної лампи та обігрівача

Коло має три замикальні пристрої (ключі), два споживачі струму (електричну лампу та електрообігрівач) і джерело струму (акумуляторну батарею).

Якщо замкнути ключі К₁ і К₂, а ключ К₃ розімкнути, то коло, споживачем у якому є лампа, буде замкнене на джерело струму — і лампа світитиметься. Якщо замкнути ключі К₁ і К₃, а ключ К₂ розімкнути, то працюватиме електрообігрівач, а лампа світитися не буде. Якщо ж замкнути всі три ключі, то одночасно світитиметься лампа і працюватиме електрообігрівач.

• Чи буде працювати хоча б один споживач, якщо розімкнути тільки ключ К₁? якщо замкнути тільки ключ К₁? Якщо буде, то який?

А ЯК НАСПРАВДІ?

Блогер на своему каналі ініціював обговорення власної ідеї: замінити сталеві рейки для поїздів на бетонні. На його думку, це дозволить у стислі строки подвоїти довжину «залізничної» колії. Блогер навів такі аргументи: а) Україна виготовляє бетону більше, ніж сталі; б) бетон значно дешевший.

У ході обговорення практично всі опоненти сумнівалися в тому, що бетон витримає тиск важких залізничних вагонів. Дехто навіть припустив думку, що новітні рейки будуть зруйновані вже при першому проїзді поїзда.

Як ви вважаєте, можливе руйнування бетону під час руху поїздів — це єдиний аргумент «проти» запропонованої ідеї? Чи існують більш переконливі?

ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Назвіть основні елементи електричного кола. 2. Наведіть приклади споживачів електричної енергії. 3. З якою метою в електричних колах використовують ключ? 4. Що називають електричною схемою? 5. Як на електричних схемах зображують гальванічний елемент? батарею гальванічних елементів? електричний дзвінок? ключ? 6. Який напрямок прийнято за напрямок струму в електричному колі?

ВПРАВА № 34

1. На рис. 1 зображено схему електричного кола. Перенесіть схему до зошита, знаками «+» і «-» позначте полюси джерела струму, стрілками покажіть напрямок електричного струму. Підпишіть назву кожного елемента кола.

Рис. 1

2. Накресліть схему електричного кола, зображеного на рис. 2, стрілками покажіть напрямок струму в колі.

Рис. 2

3. Накресліть схеми електричних кіл, зображених на рис. 3, а-в, стрілками покажіть напрямок струму в колах.

Рис. 3

4. Електричне коло складається з батареї акумуляторів, двох ключів, дзвінка та лампи. Один ключ може вмикати тільки лампу, а другий — тільки дзвінок. Накресліть схему електричного кола.

5. Накресліть схему електричного кола, яке містить два дзвінки, що вмикаються одночасно одним ключем, і батарею гальванічних елементів. (Зверніть увагу: завдання можна виконати двома способами.) Де можна застосувати таке з’єднання?

6. Електричне коло складається з батареї акумуляторів, дзвінка, ключа та лампи, причому лампа світиться весь час, а дзвінок вмикається тільки в разі замкнення ключа. Накресліть схему електричного кола.

7. Ознайомтеся з матеріалом «Механічний аналог електричного кола» (див. інтерактивний електронний додаток) і дайте відповіді на такі запитання: а) механічним аналогом якого елемента електричного кола є трубка з водою? б) як пояснити роль джерела струму, використовуючи механічну аналогію?

Ключові терміни

Електричне коло • Електрична схема