Экспериментальное исследование, страница 116 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 7. Электрический ток. Сила тока. Напряжение. Параграф 31. Электрические цепи - страница 116.

Условие.

Экспериментальное исследование

Соберите две схемы электрических цепей, состоящих из источника тока (гальванического элемента), трёх лампочек, ключа замыкания. В одной схеме лампочки включите последовательно, а в другой — параллельно.

Решение.

Решение

Для выполнения этого экспериментального исследования необходимо собрать две электрические цепи. Обе цепи состоят из одинакового набора элементов: одного источника тока (гальванического элемента), трёх лампочек, одного ключа и соединительных проводов. Разница между схемами заключается в способе подключения лампочек.

Последовательное соединение

При последовательном соединении все элементы цепи включаются друг за другом, образуя один неразветвленный контур, по которому течёт электрический ток.

Порядок сборки схемы:

Необходимо собрать единый контур. От положительного полюса источника тока соединительный провод идёт к одному из контактов ключа. От другого контакта ключа провод идёт к первому контакту первой лампочки. От второго контакта первой лампочки провод идёт к первому контакту второй лампочки. От второго контакта второй лампочки — к первому контакту третьей. Наконец, от второго контакта третьей лампочки провод возвращается к отрицательному полюсу источника тока.

Свойства цепи при последовательном соединении:

1. Сила тока одинакова во всех участках цепи: $I_{общ} = I_1 = I_2 = I_3$.

2. Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех её элементов: $R_{общ} = R_1 + R_2 + R_3$.

3. Общее напряжение на всей цепи равно сумме падений напряжений на каждом из элементов: $U_{общ} = U_1 + U_2 + U_3$.

Наблюдения:

При замыкании ключа все три лампочки загорятся, но, вероятно, будут гореть тускло. Это связано с тем, что общее сопротивление цепи велико, что, согласно закону Ома, ограничивает силу тока. Если одна из лампочек перегорит или её выкрутить, цепь разомкнётся, и ток перестанет течь. В результате все остальные лампочки погаснут.

Ответ: Для сборки схемы с последовательным соединением необходимо соединить три лампочки, ключ и источник тока в один общий неразветвлённый контур. В такой схеме при выходе из строя одной лампочки вся цепь перестаёт работать, а общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех лампочек.

Параллельное соединение

При параллельном соединении все элементы подключаются к одной и той же паре точек (узлов), образуя разветвления (параллельные ветви).

Порядок сборки схемы:

От положительного полюса источника тока провод идёт к ключу, а от ключа — к первой узловой точке. В этой точке основной провод разветвляется на три. Каждая из этих трёх ветвей подключается к одному из выводов каждой из трёх лампочек. Вторые выводы всех трёх лампочек соединяются вместе во второй узловой точке. От этой второй точки общий провод идёт к отрицательному полюсу источника тока.

Свойства цепи при параллельном соединении:

1. Напряжение на всех параллельно соединённых ветвях одинаково и равно напряжению на источнике тока: $U_{общ} = U_1 = U_2 = U_3$.

2. Общая сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в каждой из параллельных ветвей: $I_{общ} = I_1 + I_2 + I_3$.

3. Величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям каждой из ветвей: $\frac{1}{R_{общ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$.

Наблюдения:

При замыкании ключа все три лампочки загорятся ярко (заметно ярче, чем при последовательном соединении). Это происходит потому, что на каждую лампочку подаётся полное напряжение источника, а общее сопротивление цепи меньше сопротивления одной лампочки. Если одна из лампочек перегорит или её выкрутить, две другие продолжат гореть, так как для них цепь останется замкнутой через другие ветви.

Ответ: Для сборки схемы с параллельным соединением необходимо подключить все три лампочки между двумя общими точками цепи, создав три параллельные ветви. В такой схеме выход из строя одной лампочки не влияет на работу остальных, а напряжение на всех лампочках одинаково.