Фізика. 8 клас. Максимович
Розділ IV. З'єднання провідників. Робота і потужність. Закон Джоуля — Ленца
§ 28. Послідовне з’єднання провідників
Тихий зимовий вечір. Під ногами поскрипує сніг, легенький мороз ледь пощипує щоки. Але потроху холод стає відчутнішим — хочеться зігрітися. І що може бути краще, ніж чашка запашного чаю в затишному кафе? Вхід до нього і великі вікна прикрашені яскравими гірляндами, що підморгують різнокольоровими вогниками. Але інколи одна-єдина лампочка, що перегорить, може «загасити» всю гірлянду. Що робити? Бігти в магазин за новою чи знову фізика може стати в нагоді?
Дізнайтеся про...
- послідовне з’єднання провідників;
- закони послідовного з’єднання.
Пригадайте вивчене
Для проходження електричного струму в колі необхідно, щоб воно було замкнуте.
Виконаємо дослід. Дві електричні лампочки приєднаємо до джерела струму двома способами: послідовно (мал. 28.1, а) та паралельно (мал. 28.1, б).
Мал. 28.1. З'єднання лампочок
Поміркуйте і дайте відповідь
1. Що відбудеться в обох колах, зображених на малюнку 28.1, якщо одна з лампочок, приєднана до них, перегорить?
Щоб пояснити спостережувані явища, вивчимо з’єднання провідників.
1. Послідовне з’єднання провідників
У першому колі (мал. 28.1, а) лампочки з’єднані послідовно. Їх дві, але в такий спосіб можна з’єднувати значно більше і не лише лампочок, а й інших споживачів.
На малюнку 28.2 зображено схему послідовно з’єднаних резисторів.
Мал. 28.2. Послідовне з'єднання провідників
Як бачимо, послідовне з’єднання провідників — таке з’єднання, за якого до кінця першого провідника приєднують початок другого, до кінця другого провідника — початок третього і т. д.
2. Закони послідовного з’єднання
Для дослідження послідовного з’єднання провідників проведемо експеримент. Складемо електричне коло з послідовно з’єднаних джерела струму, двох резисторів, ключа та трьох амперметрів, під’єднаних у різні ділянки кола (мал. 28.3, а). Замкнемо коло та спостерігаємо за показниками всіх трьох амперметрів — вони однакові (мал. 28.3, б).
Мал. 28.3. Вимірювання сили струму в колі з послідовно з'єднаними провідниками
Отже, сила струму за послідовного з’єднання провідників однакова в усіх ділянках кола: I = I1 = I2.
Для довільної кількості провідників: І = I1 = І2 = І3 = ... = Іn, де n — кількість провідників.
Продовжимо наше дослідження. Складемо електричне коло з послідовно з’єднаних джерела струму, двох резисторів і ключа. Під’єднаємо до кінців кожного резистора та ділянки кола з двох резисторів вольтметри. Під час замикання кола спостерігаємо за показниками всіх трьох вольтметрів. Вольтметр, який під’єднаний до кінців ділянки кола з двох резисторів, показує значення напруги, що дорівнює сумі значень напруг двох вольтметрів, під’єднаних до кожного резистора окремо (мал. 28.4).
Мал. 28.4. Вимірювання сили струму в колі з послідовно з'єднаними провідниками
Отже, загальна напруга на ділянці кола з послідовно з’єднаних провідників дорівнює сумі напруг на окремих провідниках: U = U1 + U2.
Для довільної кількості провідників: U = U1 + U2 + U3 + ... +Un, де n — кількість провідників.
Поміркуйте і дайте відповідь
1. Чому вольтметри, зображені на малюнку 28.4, показують різні значення напруги?
Пригадайте вивчене
З’єднуючи провідники послідовно, ми збільшуємо довжину ділянки кола (довжину провідника), а це означає, що опір буде зростати:
Перевіримо експериментально. За показниками амперметра та вольтметрів (мал. 28.5) розрахуємо опір кожного резистора та ділянки кола з двох резисторів, використовуючи закон Ома.
Мал. 28.5. Електричне коло
Отже, загальний опір ділянки кола з послідовно з’єднаних провідників дорівнює сумі цих опорів: R = R1 + R2.
Для довільної кількості провідників: R = R1 + R2 + R3 + ... + Rn, де n — кількість провідників.
3. Приклад розв’язування задачі
Задача. З’єднані послідовно електричні лампи, опір яких 480 Ом і 800 Ом, увімкнули до джерела струму напругою 220 В. Визначте загальний опір ділянки кола, значення сили струму в кожній лампі та напруги на кожній з них.
Запам'ятайте
Послідовне з’єднання провідників — таке з’єднання, за якого до кінця першого провідника приєднують початок другого, до кінця другого провідника — початок третього і т. д.
Сила струму за послідовного з’єднання провідників однакова в усіх ділянках кола: І = I1 = I2 = I3 = ... = Іn.
Загальна напруга на ділянці кола з послідовно з’єднаних провідників дорівнює сумі напруг на окремих провідниках: U = U1 + U2 + U3 + ... + Un.
Загальний опір ділянки кола з послідовно з’єднаних провідників дорівнює сумі цих опорів: R = R1 + R2 + R3 + ... + Rn.
Перевірте себе
1. Чому одна лампочка, що перегоріла на гірлянді, «загасила» всю гірлянду? Як з’єднані між собою лампочки в гірлянді?
2. Загальний опір двох послідовно з’єднаних резисторів-спіралей 3 Ом. Опір першого резистора 2 Ом. Визначте опір другого резистора.
3. Резистори опорами 100 Ом, 50 Ом і 150 Ом з’єднані так, як показано на малюнку 28.6. Визначте загальний опір ділянки кола з трьох резисторів.
Мал. 28.6. Схема електричного кола
4. Із скількох лампочок складається гірлянда, увімкнена в мережу 220 В, якщо опір кожної з них 110 Ом, а сила струму в кожній 0,1 А?
5. Використавши дані малюнка 28.7, заповніть таблицю 1.
Мал. 28.7. Схема електричного кола
Таблиця 1
|
Резистор № 1 |
Резистор № 2 |
Резистор № 3 |
|
|
Опір |
5 Ом |
||
|
Сила струму |
2 А |
||
|
Напруга |
2 В |
Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)
|
Послідовне з’єднання провідників |
Serial connection of conductors |
