Підручник Фізика 8 клас - В.Д. Сиротюк - Генеза 2016 рік

Розділ 2 ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

§ 32. ПАРАЛЕЛЬНЕ З’ЄДНАННЯ ПРОВІДНИКІВ

Послідовно з’єднані прилади працюють усі разом у замкнутому колі або всі не працюють у незамкнутому, а це не завжди зручно. Наприклад, для освітлення будинку або кімнати немає потреби, щоб одночасно світили всі лампи. У разі їх послідовного з’єднання, вимикаючи одну з ламп, ми вимикаємо й решту. Якщо треба, щоб прилади працювали в колі незалежно, то використовують паралельне з’єднання провідників.

При паралельному з’єднанні споживачів (провідників) виводи кожного з них приєднують до спільної для всіх пари затискачів (точок або вузлів кола).

Мал. 187

На малюнку 187, а показано паралельне з’єднання двох електричних ламп, а на малюнку 187, б - схему цього з’єднання (у точках А і В - вузли кола). Якщо одну лампу викрутити, то друга продовжуватиме світитися.

Виконавши подібні досліди, переконаємося, що напруга на ділянці кола АВ і на кінцях усіх паралельно з’єднаних провідників однакова, тобто

U = U1= U2.

У побуті й техніці зручно застосовувати паралельне з’єднання споживачів, оскільки вони розраховані на однакову напругу.

При паралельному з’єднанні струм І у точці А (мал. 187, б) розгалужується на два струми - І1 та І2, які сходяться знову в точці В, подібно до того, як потік води в річці розділяється на два рукави, що потім знову сходяться (мал. 187, в). Стає очевидним зв’язок між значеннями сили струму в гілках паралельного кола.

Сила струму в нерозгалуженій ділянці кола дорівнює сумі струмів в окремих паралельно з’єднаних провідниках, тобто

І = І1 + І2.

При паралельному з’єднанні ніби збільшується товщина провідника, тому загальний опір кола зменшується і стає меншим від опору кожного з провідників, увімкнених у коло. Використовуючи закон Ома, можна вивести співвідношення для визначення загального опору кола при паралельному з’єднанні:

Якщо коло складається з двох паралельно з’єднаних однакових ламп з опором Rл кожна, то загальний опір кола R буде вдвічі менший від опору однієї лампи: R = Rл/2.

В електричних колах часто зустрічається також змішане, або складне, з’єднання, яке є комбінацією послідовного й паралельного з’єднань. У випадку трьох резисторів можливі два варіанти змішаного з’єднання.

Мал. 188

У першому випадку (мал. 188, а) є дві послідовно з’єднані ділянки, одна з яких є паралельним з’єднанням. Загальний опір кола в цьому випадку

У другому випадку (мал. 188, б) все коло слід розглядати як паралельне з’єднання, у якому одна гілка сама є послідовним з’єднанням. Загальний опір кола в цьому випадку

Для більшого числа резисторів можуть бути складені різні, складніші схеми змішаного з’єднання.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Чому при паралельному з’єднанні двох провідників справджується форму.

2. Чому на практиці паралельне з’єднання провідників є найпоширенішим з’єднанням?

3. Поясніть, чому закон загального опору для паралельного з’єднання двох провідників має такий вид:

4. Доведіть, що при паралельному з’єднанні сила струму в кожному з будь-якої пари провідників та їх опори пов’язані співвідношенням

5. Чому паралельне з’єднання провідників є економічнішим, ніж послідовне?

Лабораторна робота № 5

Дослідження електричного кола з паралельним з’єднанням провідників

Мета роботи: дослідити електричні кола з паралельним з’єднанням провідників, перевірити закони паралельного з’єднання провідників.

Прилади і матеріали: джерело струму, набір дротяних резисторів: 1, 2, 4 Ом, низьковольтна лампа на підставці (на 2,5 або 3,5 В), амперметри, вольтметр, реостат лабораторний (6 Ом), ключ, з’єднувальні проводи.

Xід роботи

1. Визначте ціну поділки шкал амперметрів і вольтметра.

2. Накресліть схему електричного кола, що складається з джерела струму, двох опорів і електричної лампи, з’єднаних паралельно, амперметрів, вольтметра і ключа.

3. Складіть електричне коло за накресленою схемою.

4. Виміряйте силу струму в електричному колі й напругу на опорах та електричній лампі. Результати запишіть у таблицю.

№ досліду

Напруга U, А

Напруга, В

Опір, Ом

I1в резисторі R1

І2 в резисторі R2

І3 в лампі R3

І врезисторах і лампі R

R1

R2

R3

R

5. Визначте опори резисторів, електричної лампи та загальний опір кола.

6. Перевірте закони паралельного з’єднання провідників. Зробіть висновки.

Для допитливих

Складіть електричне коло з гальванічного елемента або батареї гальванічних елементів, електричної лампочки відповідної напруги і трьох вимикачів, увімкнених у коло так, щоб унаслідок замикання кожного з них окремо лампочка світилась. Перед тим як замикати другий вимикач, розмикайте перший. Накресліть схему такого кола, де використовується цей спосіб з’єднання вимикачів.

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

Розв’язуємо разом

1. Два провідники опорами R1 = 2 Ом і R2 = 3 Ом з’єднані послідовно. Сила струму в колі дорівнює 1 А. Визначте опір кола та напругу, прикладену до всіх ділянок кола.

Розв’язання

Сила струму в усіх послідовно з’єднаних провідниках однакова:

І1 = І2 = І = 1 А.

Загальний опір кола становить:

R = R1 + R2;

R = 2 Ом + 3 Ом = 5 Ом.

За законом Ома: U = IR, U = 1 А ∙ 5 Ом = 5 В.

Відповідь: загальний опір кола 5 Ом, напруга 5 В.

2. В освітлювальну мережу кімнати ввімкнено дві однакові електричні лампи. Опір кожної лампи дорівнює 440 Ом, напруга в мережі - 220 В.

Визначте загальний опір кола та силу струму в підвідних проводах.

Розв’язання

Якщо опір ламп однаковий, то при паралельному з’єднанні провідників він дорівнюватиме R = Rл/2.

R = 440 Ом : 2 = 220 Ом.

За законом Ома:

I = ;

І = 220 В : 220 Ом = 1 А.

Відповідь: загальний опір кола 220 Ом, сила струму 1 А.

Рівень А

255. Для новорічної ялинки потрібно виготовити гірлянду з однакових 12-вольтних ламп, щоб увімкнути її в освітлювальну мережу 220 В. Скільки треба взяти таких ламп?

256. В освітлювальну мережу 220 В увімкнули послідовно дві електричні лампи з однаковим опором. Якою буде напруга на кожній з ламп?

257. Опір кола, що складається з двох послідовно з’єднаних однакових ламп і реостата, дорівнює 1020 Ом. Який опір кожної лампи, якщо опір реостата дорівнює 120 Ом?

258. Накресліть схему кола, що складається з акумулятора, електричної лампи, реостата і вимикача, з’єднаних за допомогою провідників послідовно.

259. Як зміниться сила струму в ялинковій гірлянді, якщо до неї послідовно приєднати ще одну лампу? Як зміниться світіння ламп?

260. Яка ялинкова гірлянда зручніша: з послідовним чи паралельним з’єднанням? Чому?

Рівень Б

261. В освітлювальну мережу ввімкнули послідовно дві лампи з різним опором. Яка з них світитиметься яскравіше? Чому?

262. Для освітлення трамвайного вагона використовують 120-вольтові електричні лампи, хоча напруга в контактній мережі трамвая становить 600 В. Як мають бути ввімкнені в таку мережу лампи, щоб на кожну з них припадала нормальна напруга?

263. Салон тролейбуса освітлюється 14-ма плафонами, у кожному з яких є лампа, розрахована на напругу 120 В. Ще одна така лампа слугує для освітлення номера маршруту. Накресліть схему вмикання всіх ламп у контактну мережу тролейбуса, напруга в якій становить 600 В.

264. Складіть найпростішу схему пожежної сигналізації з 5 ключами в різних пунктах, джерелом струму й одним дзвінком.

265. Один з учнів вважає, що шнур, який з’єднаний з електричною плиткою, - це два паралельно з’єднаних провідники, а інший учень доводить, що ці провідники послідовно з’єднані з електричною плиткою. Чия думка правильна і чому?

266. Гірлянда кімнатної ялинки має 24 лампи. Якщо одна з ламп цієї гірлянди перегорить, то решта ламп перестають світитися. А якщо перегорить одна з ламп гірлянди шкільної ялинки, то решта ламп продовжують світитися. Поясніть чому.

267. В освітлювальну мережу напругою 220 В треба ввімкнути 4 однакові лампи, що дають повне розжарення при напрузі 110 В. Як з’єднати лампи, щоб вони не перегоріли під час вмикання їх у мережу?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити