Підручник Фізика 8 клас - А. М. Сердюченко - Освіта 2016 рік

Розділ 4. Електричний струм

ЧАСТИНА II. ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА

§ 36. Послідовне з'єднання провідників

Думки вголос

Я на дослідах вивчу закони послідовного з’єднання провідників, зможу розв’язувати задачі із застосуванням цих законів.

У побуті в електричне коло вмикають не один споживач, а багато: холодильник, телевізор, електричні лампочки і багато інших необхідних нам побутових приладів. А як вмикають споживачі вдома? Розрізняють такі види з’єднання провідників: послідовне і паралельне. Вивчимо їх особливості.

Кінець провідника лампи Л1, з’єднують з початком провідника Л2(мал. 134). Якщо викрутити одну лампу, то інша не буде горіти — електричне коло розімкнеться.

Підключимо в таке електричне коло відразу три амперметри і три вольтметри за такою схемою (мал. 135).

Амперметри, підключені в різних точках послідовно з’єднаних споживачів, показують одне і те саме значення сили струму:

І1 = І2 = І3.

У всіх точках кола послідовно з’єднаних провідників сила струму однакова.

Загальний вольтметр буде показувати напругу, яка дорівнює сумі напруг на кожній із ламп:

U = U1 + U2.

Повна напруга на послідовно з’єднаних провідниках дорівнює сумі напруг на кожному провіднику окремо.

Мал. 134. Лампочки Л1 і Л2 підключені послідовно

Мал. 135. Підключення трьох амперметрів і трьох вольтметрів

Використаємо закон Ома і запишемо рівність U = U1 + U2. Так IR = IR1 + IR2. Скоротивши рівність на І, одержимо:

R = R1 + R2.

Опір послідовного з’єднання дорівнює сумі опорів провідників.

Всі закономірності справедливі для будь-якої кількості послідовно з'єднаних провідників.

Приклад. Дано три резистори R1 = 2 Ом; R2 = 1 Ом; R3 = 5 Ом. Яким одним еквівалентним резистором можна замінити послідовне з'єднання трьох резисторів?

Розв'язання:

R1 + R2 + R3 = 2 Ом + 1 Ом + 5 Ом = 8 Ом.

Послідовне з'єднання резисторів 2 Ом, 1 Ом, 5 Ом можна замінити одним резистором 8 Ом.

Розв’язуючи задачі, часто використовують пропорцію = .

Напруга на провідниках, з’єднаних послідовно, прямо пропорційна їхнім опорам (на більшому опорі більша напруга).

Для тих, хто хоче знати більше

Гальванічні елементи і акумулятори можна послідовно з’єднувати в батарею (мал. 136).

Мал. 136. Послідовне з'єднання джерел струму в батарею

За послідовного з’єднання гальванічних елементів їх напруга, а отже, і запас електричної енергії, збільшується:

Uзагальне = U1 + U2 + U3.

Приклад. Якщо радіоприймач живиться від джерела струму напругою 9 В, це означає, що можна взяти шість батарей з напругою на вивідних клемах 1,5 В і з’єднати їх (1,5 В ∙ 6 = 9 В): «+» від одного елемента з «-» другого, «+» другого елемента з «-» третього і т. д. Головна незручність послідовно з'єднаних джерел електричного струму (як і споживачів) полягає в тому, що кожен із них є елементом електричного кола. Якщо виходить із ладу одне джерело електроенергії, то електричне коло розмикається.

Ця незручність усувається при паралельному з’єднанні джерел електричної енергії.

Підсумки

• Споживачі електричної енергії та джерела струму можна підключати послідовно.

• В разі послідовного з’єднання провідників є такі закономірності:

І = І1 = І2; І = const; = .

U = U1 + U2; R = R1 + R2.

• Головний недолік послідовного з'єднання: якщо виходить із ладу хоча б один елемент, то електричний струм в усьому колі зникає. Струм всіх споживачів однаковий. Переваги: можна вмикати в коло споживачі різних напруг.

Завдання

1. Резисти з опорами 2 кОм і 8 кОм з'єднані послідовно. На якому із них більша напруга? У скільки разів?

2. Накреслити електричну схему, в яку входить джерело струму, три однакові лампи і три резистори включено послідовно.

3. Два резистори 1 Ом і 4 Ом з’єднані послідовно. Сила струму 1 А. Який опір такої дільниці кола? Яка напруга на кожному резисторі і на всій ділянці?

4. На схемі показано ділянку кола із з’єднання двох резисторів R1 = 8 Ом і R2 = 4 Ом. Вольтметр, підключений до першого резистора, показує U1 = 2 В. Яка сила струму на ділянці кола?

5. Чи можна увімкнути в мережу напругою 220 В реостат, на якому написано: а) 30 Ом 5 А; б) 2000 Ом 0,2 А?

6. Електричне коло складається з трьох послідовно з’єднаних провідників, приєднаних до джерела напругою 36 В. Опір першого 4 Ом, другого — 6 Ом, третього — 2 Ом. Знайти силу струму і напругу на кожному резисторі.

7. Ділянка кола складається зі сталевого 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 отримати силу струму 0,6 А?





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