Номер 6, страница 33 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Шабусов, Дубина

Лабораторная работа № 6

Изучение параллельного соединения проводников (урок 41)

Немного теории

Соединение, при котором все входящие в него проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи (A), а вторым концом — к другой точке (B) называют параллельным (рис. 1)

Рис. 1

Закономерности параллельного соединения проводников

В отличие от последовательного при параллельном соединении, если один из проводников вышел из строя, остальные все равно будут находиться под напряжением. Кроме того, при подключении к источнику дополнительного проводника напряжение на остальных проводниках не изменяется. При этом, общее сопротивление цепи уменьшается, так как это не меняет длину участка цепи, но увеличивает площадь поперечного сечения цепи.

Собираем электрическую цепь и проводим измерения

Соберите электрическую цепь по схеме, которая изображена на рис. 2, но без вольтметра. Измерьте силу тока, например, $I_0 = 2,2$ А. Это сила тока на всем участке цепи, которая равна сумме токов в резисторах.

Подключите вольтметр и снимите его показания. Например, $U_0 = 4,6$ В. Это значение напряжения как на всем участке цепи, так и на каждом резисторе.

Рис. 2

Обратите внимание. При включении приборов в цепь необходимо соблюдать полярность.

По закону Ома рассчитайте сопротивление участка цепи MN. Например,

$$R_0 = \frac{U_0}{I_0} = \frac{4,6 \text{ В}}{2,2 \text{ А}} = 2,1 \text{ Ом}.$$

Проверяем закономерность параллельного участка цепи

Запишите паспортные значения сопротивлений, указанные на резисторах. Например, $R_1 = 6,0$ Ом, $R_2 = 3,0$ Ом. Тогда

$$R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = \frac{6,0 \text{ Ом} \cdot 3,0 \text{ Ом}}{6,0 \text{ Ом} + 3,0 \text{ Ом}} = 2,0 \text{ Ом}.$$

Сравнивая с полученным ранее результатом, мы можем сделать вывод, что значения практически равны. Небольшое расхождение объясняется погрешностями измерений.

Для измерения силы тока в отдельных резисторах нужно собрать следующие схемы (рис. 3-4).

Рис. 3

Рис. 4

Исходя из закономерностей параллельного соединения: $I_0 = I_1 + I_2$. Например, $I_1 = 0,8$ А, $I_2 = 1,5$ А. Тогда

$$I_0 = I_1 + I_2 = 0,8 \text{ А} + 1,5 \text{ А} = 2,3 \text{ А}.$$

Полученные результаты подтверждают: сила тока в параллельном участке цепи равна сумме токов в отдельных проводниках. Небольшое расхождение объясняется погрешностями измерений.

Полученные результаты занесите в таблицу. Например:

Пишем выводы

Данная работа во многом схожа с предыдущей, только вместо последовательного соединения изучалось параллельное. Поэтому и выводы аналогичны выводам к предыдущей работе. Напишите их самостоятельно.

Как сделать из параллельного соединения последовательное?

Если перенести провод из точки M (рис. 5) на ключ (рис. 6), то получим последовательное соединение резисторов*. Интересно, что если замкнуть ключ, то ток пойдет не через резистор 1, а напрямую, то есть ключ подключает и выключает резистор 1.

Рис. 5

Рис. 6

Пишем выводы

Проведенная лабораторная работа позволяет сделать следующие выводы о закономерностях параллельного соединения проводников:

1. При параллельном соединении напряжение на всех участках цепи одинаково. Измерения подтверждают, что $U = U_1 = U_2$ в пределах погрешности измерений.

2. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельных ветвях. Экспериментально подтверждается закон $I = I_1 + I_2$.

3. Общее сопротивление цепи при параллельном соединении оказывается меньше наименьшего из сопротивлений отдельных ветвей. Экспериментально определенное значение общего сопротивления $R_0$ по закону Ома для участка цепи совпадает (в пределах погрешности) с теоретическим значением $\text{R}$, рассчитанным по формуле $1/R = 1/R_1 + 1/R_2$.

Таким образом, все основные закономерности для параллельного соединения проводников были подтверждены экспериментально.

Ответ: В ходе работы было экспериментально подтверждено, что при параллельном соединении напряжение на всех ветвях одинаково ($U = U_1 = U_2$), сила тока в общей цепи равна сумме токов в ветвях ($I = I_1 + I_2$), а общее сопротивление меньше наименьшего из сопротивлений ветвей и определяется формулой $1/R = 1/R_1 + 1/R_2$.

Как сделать из параллельного соединения последовательное?

Чтобы изменить схему с параллельным соединением резисторов (рис. 5) на схему с последовательным соединением (рис. 6), необходимо перестроить цепь таким образом, чтобы ток проходил через оба резистора поочередно, без разветвлений. Для этого нужно:

1. Устранить узел разветвления тока (точка М). Для этого отключается провод, идущий от точки М к началу резистора $R_2$ (точка L).

2. Устранить узел слияния токов. Для этого отключается провод, соединяющий конец резистора $R_1$ с концом резистора $R_2$.

3. Соединить конец резистора $R_1$ с началом резистора $R_2$ (точкой L).

После этих изменений будет собран единый контур, в котором ток от источника проходит через амперметр, затем последовательно через резистор $R_1$ и резистор $R_2$, а затем через ключ N возвращается к источнику. Это и есть последовательное соединение.

Ответ: Для перехода от параллельного соединения (рис. 5) к последовательному (рис. 6) нужно устранить узлы разветвления и слияния тока, а затем соединить конец первого резистора с началом второго, чтобы создать единый путь для протекания тока через оба элемента.