Лабораторная работа № 4 - Казанская банковская школа

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКАЯ БАНКОВСКАЯ ШКОЛА (КОЛЛЕДЖ) ЦЕНТРАЛЬНОГО БАНКА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
ОДОБРЕНО
УТВЕРЖДЕНО
на заседании комиссии математического и общего
Заместитель директора
естественнонаучного цикла
Протокол № 8 от «14 »мая2013 г.
Председатель комиссии
__________ Р.У. Тихонова
_________________ А. Я. Драпкин
Пр. № от «» 2013 г.
Методические рекомендации
по выполнению лабораторной работы №4
По дисциплине: «Естествознание»
Наименование работы: «Сборка электрической цепи и измерение силы тока и
напряжения на ее различных участках»
По специальности:080110 «Банковское дело» (базовая и углубленная подготовка)
Работа рассчитана на 2 часа
Казань 2013
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.
Тема: Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения на ее
различных участках.
Цели урока:
1. Образовательная: изучить законы протекания тока через последовательно и
параллельно соединенные проводники и определить формулы расчета сопротивлений
таких участков.
2. Развивающая: ввести законы последовательного соединения проводников на основе
имеющихся знаний об электрических величинах, научить решать задачи на данное
соединение проводников. Формирование умений пользоваться теоретическими и
экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой
теме и для решения задач.
3. Воспитательная: развитие самостоятельности, взаимопомощи.
Формируемые компетенции: ОК 2, ОК 4, ОК 5, ОК 11.
Литература. Пинский А.А., Граковский Г.Ю. Физика: Учебник для студентов учреждений
среднего профессионального образования. – М.:ФОРУМ:ИНФРА-М, 2013, Гл.9, §§ 1-7,
стр.219-238.
Инструктаж по технике безопасности и проведению эксперимента. (5 мин.)
Оборудование: источник тока, два резистора, реостат, два
амперметра,
вольтметр,
соединительные провода.
Контрольные вопросы допуска
1. Может ли сопротивление участка двух параллельно соединенных проводников быть
больше (меньше) любого из них? Объясните ответ.
2. Какие законы сохранения используются для вывода формул сопротивления
параллельного и последовательного соединения проводников?
3. Как изменится сопротивление проводника, если площадь поперечного сечения
уменьшить вдвое, а длину проводника увеличить в четверо?
Порядок выполнения работы:
Проводники в схемах могут соединяться последовательно (Рис 1.) и параллельно (Рис.2.).
А) Последовательное соединение двух резисторов
1. Собрать электрическую цепь.
2. Начертить таблицу для измеренных и расчетных данных.
3. Замерить силу тока в цепи. Записать в таблицу.
4
Замерить напряжение резисторе. Записать в таблицу.
5. Определите общее напряжение
U= U1+U2 Записать в таблицу.
6. Определите общее сопротивление R= R1+ R 2 .Записать в таблицу.
7. Подсоединить вольтметр к концам участка , состоящего из двух резисторов и
замерить общее напряжение. Записать в таблицу.
8. Определите общее сопротивление R
R= U / I Записать в таблицу.
9. Сравните полученные результаты и сделать вывод .
10. Ответить на контрольные вопросы.
В) Параллельное соединение
1. Собрать электрическую цепь в соответствии с приведенной схемой,
2. Начертить таблицу для записи измеренных параметров и для расчетных данных,
3. Замерить силу тока, проходящего через каждый резистор и напряжение. Записать в
таблицу.
4. Найти сопротивление каждого проводника, используя закон Ома для участка цепи
I =U/R,
R = U /I.
5. Вычислить общую силу тока I= I1+I2 и рассчитать общее сопротивление
R= R1*R2 / (R1+R2)
6. Подключить амперметр в общую цепь и замерить общую силу тока I (I = I1+I2),
7. Определить общее сопротивление R . R = U/ I
1. Сравните полученные результаты
2. Сделайте выводы.
Теоретическая часть
А) Параллельное соединение
При параллельном соединение проводников общая сила тока I= I 1 + I 2. Общее
напряжение U = U1 = U2 Общее сопротивление ( R ) участка цепи рассчитывается
по формуле : 1/ R = 1/R1 + 1 / R2 , которая после преобразования дает :
R = R1*R2 / (R1 + R2).
Эта формула справедлива для расчета суммарного сопротивления только двух
параллельно подключенных проводников.
В) Последовательное соединение двух резисторов
При последовательном соединении резисторов общая сила тока I= I1 = I2 остается
неизменной , а общее напряжение U= U1+U2 , т.е. равно сумме напряжений на каждом
из резисторов. Общее сопротивление R= R1+ R2, то есть равна сумме сопротивлений
каждого резистора
Для определения сопротивления каждого резистора можно использовать закон
Ома для участка цепи I =U/ R отсюда
R= U / I
С) Определение ЭДС и внутреннего сопротивления
источника тока
Определите ЭДС ( Е ) и внутреннее сопротивление ( R o ) источники тока можно
с помощью закона Ома для полной цепи : I = E / ( R = Ro )
Ro = ( U1-U2 ) / (I1- I2)
E1= I R1 + I Ro
Рассмотрим схему последовательного соединения проводников, изображенную на Рис. 1.
Напряжение на концах всей цепи складывается из напряжений на каждом проводнике:
U = U1 + U2 + U3,
(1)
По закону Ома для участка цепи:
U1 = R1I; U2 = R2I; U3 = R3I; U = RI,
(2)
где R - полное сопротивление цепи,
I - общий ток, текущий в цепи.
Из выражений (1) и (2), получаем:
RI = R1I + R2I + R3I,
(3)
откуда полное сопротивление цепи последовательно соединенных проводников:
При последовательном соединении проводников их общее сопротивление равно сумме
электрических сопротивлений каждого проводника.
Рассмотрим теперь схему параллельного соединения проводников, изображенную на Рис.
2.
Через цепь течет полный ток I :
I = I1 + I2 + I3.
(4)
По закону Ома для участков цепи:
U = R1I1; U = R2I2; U = R3I3; U = RI,
(5)
Из выражений (4) и (5), получаем:
I = U/R = U/R1 + U/R2 + U/R3
(6)
При параллельном соединении проводников величина, обратная сопротивлению цепи,
равна сумме обратных величин сопротивлений всех параллельно соединенных
проводников.