Підручник Фізика 8 клас - Т.М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 2 ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

§ 42 Паралельне з'єднання провідників

Ви дізнаєтесь

- Як визначається загальний опір паралельно з’єднаних елементів електричного кола, як розподіляється сила струму й напруга в такому з’єднанні

Пригадайте

- Яке з’єднання елементів електричного кола називають паралельним

Паралельне з’єднання елементів електричного кола. Паралельним називають таке з’єднання елементів електричного кола, за якого перші кінці всіх провідників приєднують до однієї точки електричного кола, а другі кінці — до іншої.

У розгалужених колах є так звані вузлові точки (точки, у яких з’єднуються три і більше провідників). Вузлові точки розділяють електричне коло на окремі гілки. Особливістю розгалужених електричних кіл є те, що сила струму в кожній гілці може відрізнятися за значенням. Паралельно полюсам джерела струму або затискачам споживача електричної енергії вмикається в електричне коло вольтметр.

Напруга на ділянці кола з паралельним з’єднанням провідників. Розглянемо електричне коло, що складається з двох паралельно з’єднаних низьковольтних електроламп, джерела струму, вольтметра та вимикача.

Умикаючи вольтметр так, як показано на малюнку 168, а-в, переконуємось, що напруга на кінцях кожного паралельно з’єднаного провідника та напруга на джерелі струму є однаковими.

Мaл. 168. Вимірювання напруги в колі з паралельним з’єднанням провідників: а — на джерелі; б — на першій лампі; в — на другій лампі

Напруга на кожному паралельно приєднаному провідникові є однаковою й дорівнює напрузі на всій ділянці кола:

U = U1 = U2 = ... = Un.

Завдяки цій властивості паралельного з’єднання його широко використовують у техніці та побуті. Усі побутові споживачі електричного струму (електричні освітлювальні лампи в квартирі, телевізор, холодильник, мікрохвильова піч) розраховані на однакову робочу напругу 220 В, тому в електромережу квартири їх вмикають паралельно.

Сила струму на ділянці кола з паралельним з’єднанням провідників. Розглянемо те саме електричне коло й будемо вимірювати амперметром силу струму на різних ділянках кола (мал. 169). Замкнемо електричне коло та виміряємо силу струму I до розгалуження (повну силу струму в колі), силу струму I1 у першій електролампі, силу струму I2 у другій електролампі. Порівняємо виміряні значення сили струму. Зробимо висновок, що сила струму до розгалуження дорівнює сумі сил струму в електролампах:

І = І1 + І2.

Мaл. 169. Вимірювання сили струму в колі з паралельним з’єднанням провідників: а — у загальній частині кола; б — у першій лампі; в — у другій лампі

Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струму в окремих паралельно з’єднаних елементах електричного кола:

I = I1 + I2 +... + In.

Опір на ділянці кола з паралельним з’єднанням провідників. Продовжуємо досліджувати електричне коло з паралельно з’єднаних елементів. Сила струму в такому колі I = I1 + I2, напруга — U1 = U2 = U.

За законом Ома, I = ,

відповідно:

Тоді

.

Спростивши вираз, отримаємо:

За паралельного з’єднання елементів електричного кола величина, обернена до повного опору з’єднання, дорівнює сумі величин, обернених до опорів розгалужень:

Підбиваємо підсумки

- Паралельним називають таке з’єднання елементів електричного кола, за якого одні кінці всіх провідників приєднують до однієї точки електричного кола, а інші кінці — до другої.

- Напруга на кожному паралельно приєднаному провідникові є однаковою й дорівнює напрузі на всій ділянці кола:

U = U1 = U2 =... = Un.

- Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струму в окремих паралельно з’єднаних елементах електричного кола:

I = I1 + I2 +... + In.

- За паралельного з’єднання елементів електричного кола величина, обернена до повного опору з’єднання, дорівнює сумі величин, обернених до опорів розгалужень:

Я знаю, вмію й розумію

1. Яке з’єднання елементів електричного кола називають паралельним?

2. Яким чином вимірюють напругу на різних ділянках електричного кола, що з’єднані паралельно?

3. Як співвідноситься сила струму в нерозгалуженій частині електричного кола із силами струму в його елементах, з’єднаних паралельно?

4. Як розраховують загальний опір розгалуження електричного кола?

5. Чому в житлових приміщеннях споживачі електричної енергії з’єднуються паралельно?

ПОЯСНІТЬ

1. Чому за паралельного з’єднання сила струму в кожному з будь-якої пари провідників та їх опори пов’язані співвідношенням:

2. Два дроти однакової довжини і однакового перерізу (залізний та мідний) увімкнуті в електричне коло паралельно. У якому з дротів сила струму буде більшою?

ВЧИМОСЯ РОЗВЯЗУВАТИ ЗАДАЧІ

Задача. Доведіть, що якщо коло складається з n паралельно з’єднаних однакових провідників з опором R0 кожний, то загальний опір кола R буде в n разів меншим від опору одного провідника: R = .

Розв’язання:

Розглянемо випадок паралельного з’єднання двох однакових провідників (мал. 170, а).

Мал. 170. Паралельне з’єднання провідників: а — двох; б — трьох; в — n провідників

Загальний опір двох паралельно з’єднаних провідників:

Оскільки опори однакові, то

,

звідси R = .

У випадку трьох паралельно з’єднаних однакових провідників (мал. 169, б, с. 203):

звідки R = .

Відповідно для n паралельно з’єднаних однакових провідників (мал. 171, в, с. 203) з опором R0 кожний R = .

Задача. Ділянка електричного кола містить три паралельно з’єднані провідники, опори яких відповідно R1 = 3 Ом, R2 = 5 Ом і R3 = 15 Ом. Визначте загальний опір ділянки кола.

Розв’язання:

Загальний опір трьох паралельно з’єднаних провідників визначається за формулою:

Зведемо до спільного знаменника:

Звідки

Підставляємо числові значення:

Відповідь: ≈ 1,6 Ом.

Зверніть увагу! Значення загального опору ділянки з паралельним з’єднанням є меншим від значення будь-якого з опорів, що складають це паралельне з’єднання.

Два резистори паралельно приєднано до джерела струму, і їх загальний опір дорівнює 7,5 Ом. Сила струму в першому резисторі 400 мА, у другому — 1,2 А. Визначте опір кожного резистора, загальну напругу в колі.

Розв’язання:

Оскільки резистори з’єднано паралельно, то загальна сила струму в колі визначається так:

I = I1 + I2, I = 0,4 А +1,2 А = 1,6 А.

Згідно із законом Ома:

U = I ∙ R,

U = 1,6 А ∙ 7,5 Ом = 12 В.

За умови паралельного з’єднання провідників загальна напруга і напруга на кожному з резисторів однакові: U = U1 = U2.

Відповідно опір резисторів визначається за формулами:

Відповідь: 30 Ом; 10 Ом; 12 В.

Вправа 20

1. Неізольований дріт має електричний опір 1 Ом. Визначте опір цього самого дроту, після того як його посередині розрізали та скрутили отримані половини разом по всій довжині.

2. Ізольований дріт опором 1 Ом розрізали посередині та скрутили отримані половини разом по всій довжині. Визначте опір такого провідника.

3. Ізольований дріт розрізали на три частини і сплели в один. У скільки разів змінився опір такого провідника?

4. Два провідники паралельно приєднано до джерела струму. Опір одного 150 Ом, другого — 30 Ом. Визначте, у якому провіднику сила струму більша й у скільки разів.

5. Амперметр, включений в електричне коло (мал. 171), показує силу струму 1,6 А за напруги 120 В. Опір резистора R1 = 100 Ом. Визначте опір другого резистора R2 й силу струму в кожній ділянці кола.

6. Ділянка електричного кола містить дві однакові паралельно приєднані лампи, три амперметри та два вимикачі (мал. 172). Якщо замкнені вимикачі 1 і 2, амперметр А показує силу струму 1,2 А. Що покажуть амперметри А1і А2, якщо замкнути: лише вимикач 1; лише вимикач 21

Мал. 171. До задачі 5

Мал. 172. До задачі 6

7. До джерела струму приєднано два однакові резистори (мал. 173). За даними малюнка визначте силу струму в колі.

Мал. 173. До задачі 7




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