Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Параллельное и последовательное соединение проводников в электрической цепи

Параллельное и последовательное соединение проводников в электрической цепи

При монтаже электрических цепей в электротехнике применяют последовательное и параллельное соединение проводников. От выбранного способа соединения источников и потребителей в значительной мере зависят рабочие параметры подключенного оборудования. Поэтому особенности обоих методов построения схемы обязательно должны учитываться при проектировании электроцепей.

Параллельное и последовательное подключение проводов в электроцепи: обложка

Что такое параллельное соединение проводников

При данном способе в составе схемы в крайних точках соединяются начала и концы всех нагрузок, подключенных к источнику электротока. Сами же нагрузки размещаются параллельно по отношению друг к другу. Количество подключенных по такой схеме компонентов не ограничивается. Схема используется во многих сферах, позволяя решать разные задачи компоновки сетей. Например, часто задействуют параллельное соединение аккумуляторов.

Включение параллельной цепи

При контрольном измерении значения вольтажа электроприборов вольтметр будет показывать одинаковые величины. Это означает, что электронапряжение на каждой нагрузке будет равняться общей величине вольтажа, действующего в электрической цепи.

Схема и формулы параллельного соединения приборов

Особенностью схемы параллельного соединения можно назвать разветвление цепи. В месте разветвления происходит деление заряда с направлением его частей по отдельной линии к соответствующему проводнику. Поэтому общая величина тока будет равна суммарному значению токов на каждой из включенных нагрузок.

Совокупное электрическое сопротивление всей электроцепи имеет меньшее абсолютное значение, по сравнению с каждым из приборов.

Что такое последовательное соединение проводников

Суть этого способа заключается в том, что компоненты цепи подключаются друг к другу поочередно. Первый проводник одним проводом подключается к источнику питания. Второй его провод соединяется со вторым проводником, от которого идет конец на третий проводник и т.д., пока цепь не будет замкнута. Классическим примером последовательной электроцепи можно назвать подключение лампочек в гирлянде.

Выключенное последовательное соединение

Ток проходит по цепи приборов, состоящей из резисторов, ламп или других нагрузок, протекая через каждый включенный в электроцепь прибор. В собранной таким способом цепи отсутствует эффект деления и накопления заряда на разных ее участках. Соответственно, физическая величина ампеража будет на всех участках одинаковой.

Схема последовательного соединения

Совокупное электросопротивление всех последовательно соединенных нагрузок, приборов и устройств любого типа равняется сумме их индивидуальных сопротивлений. Таким образом, его значение прямо зависит от количества подключенных приборов и их параметров.

Аналогично рассчитывается и совокупный вольтаж. Он равняется сумме напряжений, действующих на каждом отдельном электроприборе.

Разница между последовательным и параллельным соединением, преимущества и недостатки

Принципиальные отличия между последовательным и параллельным соединение проводников по ключевым электротехническим параметрам приведены в таблице:

Параметр/тип соединенияПоследовательноеПараллельное
ЭлектросопротивлениеРавняется сумме электросопротивлений всех электропотребителей.Меньше значения электросопротивления каждого отдельного из подключенных электроприборов.
НапряжениеРавняется совокупному вольтажу всех электропотребителей.Одинаковая величина на всех участках электроцепи.
Сила токаОдинаковая величина на всех участках электроцепи.Равняется совокупному значению токов на каждом из приборов.

Сравнение свечения ламп при разном соединении

Плюсы и минусы последовательного соединения

Основными преимуществам электроцепей из последовательно соединенных приборов являются их следующие особенности:

  • простота проектирования и построения схемы;
  • низкая стоимость комплектации;
  • возможность подключения приборов, рассчитанных на меньшее рабочее напряжение, по сравнению с номинальным напряжением сети;
  • выполнение функции регулирования тока – обеспечивает равномерные нагрузки на все приборы.

Аккумуляторы соединенные последовательно

Однако у этого способа компоновки электросхемы есть и серьезные недостатки. Главным из них является ненадежность цепи из последовательно соединенных проводников. При выходе из строя любого из подключенных приборов, происходит отключение всей цепи.

Лампочки соединенные в цепь. Одна перегорела

Кроме того, минусом является снижение напряжения при увеличении количества подключенных потребителей. Примером может служить последовательное соединение нескольких ламп. Чем больше осветительных приборов подключено таким способом к источнику электропитания, тем менее яркий свет они будут давать.

Плюсы и минусы параллельного соединения

При использовании параллельного соединения проводников обеспечиваются такой набор преимуществ:

  • стабильность напряжения на электроприборах, вне зависимости от их числа;
  • возможность включения или отключения отдельных участков в нужный момент без нарушения работы всей электроцепи;
  • надежность – при выходе одного или нескольких компонентов из строя сама электроцепь продолжает сохранять работоспособность.

Аккумуляторы подключенные параллельно

Недостатком является более сложный расчет и сложная схема, использование которой повышает стоимость комплектации электросети.

Закон Ома для участка цепи

Одним из ключевых электротехнических законов можно назвать закон Ома для участка цепи. Именно этим законом объясняются отличия, которые существуют для параллельного и последовательного соединения проводников.

Формулируется он таким образом:

Записывается он следующей формулой:

I = U/R, где

I – сила тока, (А);

U – вольтаж, (В);

R – электросопротивление, (Ом).

Закон Ома. Человечки толкают, сопротивление сжимает

Смешанное соединение проводников в электрической цепи

На практике сборку электроцепей, как правило, проводят таким метод, который предусматривает смешанное соединение проводников. Это комбинированное решение, которое сочетает оба способа. Обычно для монтажа основной сети используют параллель, а отдельные потребители при необходимости объединяют в последовательную сеть.

Смешанное соединение, резисторы и формулы расчета

При расчете и сборке смешанных соединений сопротивлений обязательно должны учитываться особенности, преимущества и недостатки обоих методов подключения. В ходе проектирования, схему целесообразно разбить на отдельные части и выполнить расчет в по физическим законам, которые справедливы для последовательного и параллельного соединения. После этого, составные части объединяют в единую схему.

Как соединить вольтметр и амперметр в цепь

К числу основных электротехнических параметров относятся сила тока и вольтаж. Для контроля этих величин используют приборы – амперметры и вольтметры. Требования по подключению этих приборов в цепь определяются, исходя из законов, которые действуют для последовательного и параллельного соединения.

Читайте так же:
Электрическая схема два выключателя одна лампочка

Схема подключенного вольтметра и амперметра

Для измерения величины тока производится включение амперметра в цепь строго последовательно с рабочей нагрузкой. Важно, чтобы сопротивление самого прибора было минимальным, чтобы не допустить его влияние на работу электрооборудования. Если амперметр подключить параллельно, это приведет к выходу амперметра из строя.

Для измерения напряжения вольтметр в цепь подключается строго параллельно источнику или приемнику тока. Сам измерительный прибор должен иметь довольно высокое собственное сопротивление. Это требуется, чтобы при измерении можно было пренебречь величиной тока, который отбирается через вольтметр.

Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике

Параллельное соединение активно применяется для монтажа проводки и цепей в различных видах электрического оборудования и приборов. Оно дает возможность подключить электрические устройства к электросети независимо друг от друга.

Подключенные электроприборы и лампочки в квартире по разной схеме подключения

Последовательное соединение используют, когда нужно обеспечить включение и отключение определенных приборов. Именно по этой схеме подсоединяются выключатели и тумблеры. Также схема хорошо подходит в тех случаях, когда необходимо сформировать электроцепь из потребителей с малым значением номинального напряжения.

Простая схема подключения с тумблером

При параллельном соединении конденсаторов совокупная емкость равняется сумме емкостей каждого полупроводника. В случае применения последовательного соединения конденсаторов, результирующая емкость уменьшается вдвое. Это свойство также используется при формировании электроцепей.

Последовательное соединение проводников: видео

Параллельное соединение проводников: видео

Способы соединения резисторов, решение задачи смешанного соединения проводников: видео

Последовательное и параллельное соединение проводников

Если подсоединить электрическим проводом полюса источника тока, в проводнике начнется движение электронов по электрической цепи: плюс-минус источника по электрическому проводнику. Если разорвать провод в нескольких местах и подсоединить в разрыв нагрузку, например, две или три электрические лампочки, то подобное соединение будет называться последовательным. Последовательное соединение – это когда нагрузка включена в один провод, без ответвлений, выход от одной нагрузки является началом для другой. При такой комбинации напряжение источника будет равняться его сумме на нагрузке. Сила тока распределиться по источникам нагрузки одинаково.
Это отличительная черта данной комбинации.

Последовательное и параллельное соединение проводников | 1

Рис.1. последовательное соединение нагрузки

Практическое использование

Последовательно проводники соединяются если есть необходимость подключить несколько потребителей одним устройством включения. Классический пример включения гирлянды лампочек выключателем или кнопкой звонка и световой сигнализации. При замыкании контактов включением клавиши выключателя ток одновременно появляется на всех подключенных на этом проводе токоприемников.
Последовательное соединение является слишком прямолинейным и не может соответствовать всем необходимым потребностям. Включение освещения в жилых помещениях может иметь несколько ступеней, от подсветки до яркого верхнего света, раздельное включение в комнатах.
Включение различных нагрузок в производственных помещениях требует смешанного либо параллельной схемы соединения. Схема последовательного соединения на Рис. 1

Параллельное подключение

Этот вид соединения характерен тем, что вся нагрузка соединяется параллельно друг другу, т.е. начало и окончания проводников всех нагрузок соединены в одну точку. Электроны, двигающиеся по проводнику, доходя до общего соединение разделяются по количеству ветвей. Проводя параллель с водопроводными трубами, то можно сказать, что от одной общей трубы отходят несколько ответвлений. Количество воды, попадающие в них зависит от силы потока в основной трубе и диаметра отводов, в нашем случае, количество электронов в проводники от мощности, подключенной к ним нагрузки. Схема подключения на Рис. 2

Практическое применение параллельного соединения

В параллель нагрузка соединяется при необходимости раздельного подключения нескольких потребителей в одном помещении. При бытовой сети 220 В – это могут быть: люстра, телевизор, холодильник, электроплита и многие другие бытовые приборы.
При таком подключение напряжение 220В не делится на количество потребителей , а подключается к источнику напряжения каждый отдельно со своим выключателем.

Последовательное и параллельное соединение проводников | 2Рис.2. Параллельное подключение нагрузки

Для понимания проходящих действий с током и напряжением в проводниках при подсоединении нагрузки все процессы обобщены в единые правила, которые получили статус закона и называются Законом последовательного и параллельного соединения проводников.
Одним из основных законов участка цепи является закон Ома. Закон ома для параллельного и последовательного соединения проводников выражает зависимость тока от сопротивления на участке и его напряжения: I=U/R – чем больше сопротивление, тем меньше ток. закон ома параллельное и последовательное подключения проводников.

При последовательном подключении общее значение тока распределяется по каждому участку: I = I1 = I2;

напряжение распределяться по количеству элементов нагрузки: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR;
Сопротивление элементов нагрузки в цепи будет просто складываться в общую сумму: R = R1 + R2.
Параллельное подключение проводников характеризует цепь, в которой напряжение равно на всех нагрузках: U = U1 = U2.
Количество тока равно сумме потребляемого тока в каждой нагрузки цепи с параллельного расположения I = I1 + I2.
Изучение последовательного и параллельного соединения проводников и понимание законов распределения токов дает необходимую основу для дальнейшего изучения электротехники и применения этих знаний на практике.

Для закрепления материала и лучшего понимания последующего рекомендуется посмотреть видеоурок последовательное и параллельное соединение проводников

Применение изученного материла на практике

Последовательное и параллельное соединение проводников | 3

Рис. 3 схемы последовательного и параллельного соединения проводников

Первое знакомство с практическим применением этих правил может состояться уже на лабораторной работе по изучению последовательного и параллельного соединения проводников.

Сбор схема состоит из нескольких этапов:
Первый этап – подготовка элементов к сборке схемы, (источник питания, соединительные провода, резьбовые зажимы клемм, источник нагрузки – лампочки).

Читайте так же:
Удар током от лампочки

Второй этап – изучения схемы. На этом этапе нужно чётко представить схему коммутации проводов.

Третий этап: сбор схемы, последовательность подключения для этого – сначала подсоединяются провода к клемме рубильника, затем от клеммы рубильника провод соединяется с минусом 1 нагрузки, затем подсоединяется клеммы плюс 2 нагрузки.
После окончания сборки нагрузки производится подключение источника питания: провод от рубильника подсоединяется к клемме + батареи и – к свободной клемме 2 нагрузки.

Правильность сборки проверяется преподавателем, после чего производится включение рубильника, при этом должны обе лампочки загореться равномерным свечением. Это говорит о том, что напряжение и ток на лампочках одинаковый, схема последовательного подключения собрана правильно.

Подключение источников нагрузки при параллельном подключении: для этого нагрузка соединяется двумя проводами плюс с плюсом минус с минусом, получается своеобразный квадрат. Далее все как в первом варианте. При этом если электрические параметры лампочек разные, то светиться они должны и разной яркостью.

Формулы последовательного и параллельного соединения в проводниках
При последовательном подключении:

1. Сила тока в них одинакова.

2. Разность потенциалов каждого участка складывается в общую сумму

3. Сопротивление участка равно сумме сопротивлений каждого проводника.

4. Напряжение на участке пропорционально его сопротивлению.

При параллельном подключении:

1. Напряжение на каждой ветви одинаково и равно напряжению на неразветвленной части цепи.

2. Сила тока каждого участка цепи равна суммарного значения тока каждой ветке участка

3. Общее сопротивление участка равно сумме величин, обратных сопротивлениям ветвей

1/R = 1/R1 + /1R2 + . . . + 1/Rn.

Из этого вытекает другая формула: R = (R1 х R2) / (R1 + R2).

4. Сила тока на участке пропорциональна его сопротивлению

Как это будет выглядеть в лабораторной работе?
Лабораторная работа :
Практическое подтверждение законов последовательного и параллельного подключения проводников.

Последовательная комбинация сопротивлений

Цель: экспериментально подтвердить теоретические выводы, закрепленные в законах.
Оборудование: батарея источника тока, переменный реостат, два резистора, рубильник включения, кабеля коммутации, которые подключены по схеме на рисунке.

Последовательное и параллельное соединение проводников | 4

Рис . 4

Результаты измерений и вычислений сводятся таблицы последовательного и параллельной комбинации подключения сопротивлений

Таблица вычислений для последовательной комбинации резисторов

ИзмереноВычислено
U1, ВU2, ВU, ВI1, AI2, AR1, ОмR2, ОмR, ОмU1/U2, ВR1/R2, Ом
22,54,511124,54,5/2,5 =1,84,5/2,5 =1,8
Параллельное включение

Последовательное и параллельное соединение проводников | 5

Рис. 5

Таблица вычислений для параллельного включения резисторов

ИзмереноВычислено
U1, ВU2, ВU, ВI1, AI2, AI, AR1, ОмR2, ОмR, ОмI1/I2, ВR1/R2, Ом
22210,81,822,51,111,251,25
Смешанное включение резисторов

Последовательное и параллельное соединение проводников | 6

Рис.6. Смешанное комбинации проводников.

Кроме параллельного и последовательного существует смешанное соединение проводников.

Такое сочетание, понятно из названия – является совокупностью любых комбинаций в состав которой могут входить единичные резисторы, а также их отдельные составные части составляя сложную схему, чем больше деталей, тем сложнее схема.
Чтобы рассчитать смешанное сочетание необходимо хорошо знать и применять формулы расчета сопротивления при последовательном и параллельном соединении проводников научастке цепи, ничего особенного в расчетах нет, нужно только правильно увидеть и расчленить существующие схемы на элементарные участки.
Рассмотрим пример расчета смешанной комбинации проводников (рис. 6)

Пусть U = 14 В, R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 3 Ом, R4 = 5 Ом, R5 = 2 Ом.

Необходимо найти величину тока цепи и каждого резистора.
Показанная на рисунке цепь состоит из двух последовательно соединённых участков ab и bc. Сопротивление участка ab: Rab = (R1 х R2) / (R1 + R2) = (2 · 3) / (2 + 3) = 1,2 Ом.
На участке b.c. четко видно параллельное сочетание: два последовательно включённых резистора R3 и R4 подключены параллельно к резистору R5.
Тогда: Rbc = (R3 + R4) х R5 / (R3 + R4) + R5 = (3 + 5) х 2 / (3 + 5) + 2 = 1,6 Ом.
Сопротивление цепи: R = Rab + Rbc = 1,2 + 1,6 = 2,8 Ом.
Теперь находим силу тока в цепи: I = U R = 14 х 2,8 = 5 A.
Для нахождения тока в каждом резисторе вычислим напряжения на обоих участках:
Uab = I х Rab = 5 · 1,2 = 6 B; Ubc = I х Rbc = 5 · 1,6 = 8 B.

Теперь сложив полученное данные получим напряжение цепи 14 В, именно столько должно быть на последовательном участке.
Оба резистора R1 и R2 находятся под напряжением Uab, поэтому:

I1 = Uab / R1 = 6/ 2 = 3 A;

I2 = Uab R2 = 6 / 3 = 2 A.

(В сумме имеем 5 А, как и должно быть при параллельном сочетании.)
Сила тока в резисторах R3 и R4 одинакова, так как они расположены последовательно:
I3 = I4 = Ubc / (R3 + R4) = 8/ (3 + 5) = 1 A. Стало быть, через резистор R5 течёт ток

I5 = I − I3 = 5 − 1 = 4 A

В таком ключе на последовательное и параллельное соединение проводников происходит решение большинства задач.

Более четкое понимание материала и представление о физических процессах, происходящих в цепях постоянного тока при последовательном и параллельном соединении проводников дает презентация, выполненная в программе Power Point.
Выполнение слайдов в программе рекомендуется выполнять, разделив лист на 2 части. В левой части половины листа схемы электрических цепей, во второй – пояснительная часть с примерами расчёта.

Основным материалом для подготовки презентации должны стать учебники физики, в которых есть разделы для изучения последовательного и параллельного соединения проводников – это учебные пособия за 8 и 10 классы, в которых подробно расписана теория и примеры решения задач.

Читайте так же:
Схема две лампочки одинарный выключатель

Последовательное и параллельное подключение светодиодов

При конструировании различных электронных устройств часто возникает необходимость в последовательном, параллельном или комбинированном включении элементов. Не стали исключением и светодиоды. Учитывая их небольшие размеры, а также с целью повышения яркости, в одном корпусе осветительного прибора можно разместить несколько LED-чипов.

Как правильно собрать электрическую цепь, чтобы надёжность схемы была на высоком уровне? Что нужно знать о светодиодах, соединяя их параллельно или последовательно?

Параллельное соединение

Необходимость в параллельном включении возникает в случае, когда напряжения источника питания недостаточно для запитки нескольких последовательно соединённых светодиодов. Теоретически, в самом простом варианте можно было бы отдельно объединить все аноды и все катоды излучающих диодов. После чего подключить их к источнику напряжения с соблюдением полярности. простой неправильный вариантНо такая схема не работоспособна, так как дифференциальное сопротивление открытого светодиода чрезмерно мало, что провоцирует режим короткого замыкания. В результате все светодиоды в цепи единожды вспыхнут и навсегда погаснут.

Но как говорят: «Правило без исключений не бывает». В китайских игрушках и зажигалках с подсветкой можно увидеть, что светодиоды запитаны прямо от батареек без каких-либо промежуточных элементов. Почему они не перегорают? Дело в том, что ток в цепи ограничен внутренним сопротивлением круглых батареек типа AG1. Их мощности недостаточно, чтобы нанести вред светодиоду.

неправильная схема

Ограничить резкое нарастание тока в нагрузке можно с помощью резистора. О том, как это грамотно сделать с одним светодиодом, подробно написано в данной статье. Для цепи из нескольких параллельно подключенных LED с одним резистором схема примет следующий вид. Но и этот вариант не пригоден для конструирования осветительных устройств с высокой надёжностью. Почему? Ответ на этот вопрос кроется в особенностях строения полупроводников. В процессе производства полупроводниковых элементов невозможно получить два абсолютно одинаковых прибора. Даже у светодиодов из одной партии будет разное дифференциальное (внутреннее) сопротивление, от которого зависит величина прямого напряжения. Это касается не только светодиодов, но и других полупроводников. Среди диодов, транзисторов и тиристоров тоже не найти двух приборов с равными электрическими параметрами.

Из второй схемы видно, что резистор R1 ограничивает только суммарный ток цепи, который затем распределяется по ветвям со светодиодами в зависимости от их сопротивления. По закону Ома светодиод с наименьшим сопротивлением p-n-перехода получит наибольшую порцию тока. И скорее всего он будет больше номинального значения, что ускорит деградацию кристалла. Работа светодиода в режиме перегрузки по току рано или поздно приведёт к выходу из строя на обрыв. Оставшиеся в работе светодиоды распределят между собой ток сгоревшего элемента, что также приведёт к резкой потере яркости.

Как и в первом варианте, китайцы не стесняются конструировать светильники на базе «полурабочих» схем. Схему с одним резистором часто можно встретить в дешёвых фонариках и маломощных светильниках на пальчиковых батарейках. А чтобы светодиоды проработали хотя бы год, сопротивление резистора умышленно завышают, как бы, исключая возможные перегрузки.

правильный вариант

Ниже приведен единственно верный вариант параллельного включения светодиодов. Здесь последовательно с каждым светодиодом подключен ограничительный резистор. Такое схемотехническое решение позволяет выровнять токи в каждой отдельной ветви, не позволяя им превышать рабочее значение.

Подключать светодиоды через резистор рекомендуется только от стабилизированного источника постоянного напряжения.

Пример расчета

Для закрепления теоретических знаний параллельное соединение светодиодов рассмотрим на конкретном примере. примерВ схеме включены два светодиода: слаботочный красный и мощный одноваттный белый, которые для удобства можно запитать от разных выключателей.

  • источник напряжения U = +5 В;
  • LED1 – красного свечения с ULED1 = 1,8 В и ILED1 = 0,02 А;
  • LED2 – белого свечения с ULED2 = 3,2 В и ILED2 = 0,35 А.

Требуется рассчитать параметры и выбрать резисторы R1 и R2.

При параллельном включении к обеим ветвям (R1-LED1 и R2- LED2) прикладывается одинаковое напряжение, равное 5 В. Сопротивление каждого резистора определим по формуле: расчет сопротивленийОкругляем полученное значение R2 до ближайшего большего значения из стандартного ряда E24 – 5,1 Ом. Подставив его обратно в формулу, находим реальный ток во второй ветви: расчет реального токаС учетом возможного отклонения сопротивления выбранного резистора, которое для ряда Е24 может достигать 5%, ток 0,33 А является оптимальным. Снижение рабочего тока примерно на 4% сильно не повлияет на яркость, но позволит светодиоду работать без перегрузок.

Мощность, которую должны рассеивать резисторы, определим с учетом пересчёта тока LED2 по формуле: расчет токаРезистор R1 подойдёт любой как планарный, так и с выводами сопротивлением 160 Ом и мощностью 0,125 Вт. Корпус резистора R2 должен эффективно отводить тепло в течение длительной работы светильника. Поэтому его выбираем с двойным запасом по мощности, а именно: 5,1 Ом – 1 Вт.

Последовательное соединение

В последовательном включении светодиодов нужно соблюдать правило: «Напряжение источника питания должно быть больше суммы падений напряжений на светодиодах». соответствие напряженийОстаток напряжения в неравенстве гасится одним единственным резистором R, правильное включение которого показано на схеме. правильное последовательное подключениеВсе светодиоды подключаются поочередно от анода к катоду. Сопротивление резистора задаёт ток цепи. Это значит, что соединять последовательно можно светодиоды только с одинаковым рабочим током.

Читайте так же:
Патроны для ламп с розеткой

Пример расчета

Расчет сопротивления и мощности резистора проведём на примере включения трёх белых светодиодов из серии Cree XM-L, для которых характерным является ток ILED = 0,7 А и прямое напряжение ULED = 2,9 В. Взяв за основу цветовую температуру и требуемую яркость, можно последовательно подключать светодиоды из разных групп в пределах серии XM-L. Например, один Cree XM-L-T6 с ТС=5000°K и два Cree XM-L-T2 с ТС=2600°K, которые в итоге дадут мощный поток нейтрального света. пример 2Питание на схему поступает от блока стабилизированного напряжения U = +12 В. Сопротивление резистора находим по закону Ома: расчет сопротивленияБлижайший стандартный номинал – 4,7 Ом, при котором ток теоретически будет равен 0,702 А. Это не критично, но следует быть уверенным, что сопротивление резистора не изменится под влиянием температуры во время работы. Поэтому устанавливать нужно либо прецизионный резистор с допуском менее 1%, либо последовательно с R1 = 4,7 Ом запаять ещё одно сопротивление 0,1-0,2 Ом такой же мощности.

Найдём мощность резистора: расчет мощностиПо аналогии с расчётами для первой схемы устанавливать нужно резистор примерно с двойным запасом по мощности, то есть один на 5 Вт. Можно его заменить на два штуки по 2 Вт, но тогда придётся пересчитать сопротивление.

Два важных момента

В момент первого включения желательно измерить мультиметром ток в цепи и падение напряжения на каждом светодиоде. Если полученные данные будут отличаться от расчётных, то нужно пересчитать сопротивление резистора. Иначе, ток в схеме может оказаться слишком заниженным (с потерей яркости) или завышенным (с перегревом чипа светодиода).

Как в последовательном, так и в параллельном включении светодиодов нельзя делать расчеты, ссылаясь исключительно на способность источника питания обеспечить нужный ток или напряжение. Важны оба этих параметра, произведение которых даёт мощность. Мощность блока питания всегда должна быть больше мощности потребления, чтобы гарантировать стабильную и продолжительную работу всего устройства.

Урок для 8-го класса по теме "Последовательное соединение проводников"

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма проведения: исследовательская работа.

Демонстрационный эксперимент:

Демонстрации: демонстрация последовательного соединения проводников.

Оборудование: 2 источника питания, 4 лампочки на подставках, 2 ключа, соединительные провода, 2 планшета из картона.

План занятия:

  1. Организационный этап
  2. Этап постановки целей и задач урока
  3. Этап актуализации опорных знаний
  4. Этап изучения новых знаний и способов деятельности
  5. Этап первичной проверки понимания изученного
  6. Этап закрепления нового материала
  7. Рефлексия
  8. Заключительный этап

Макроструктура учебного занятия:

I. Организационный этап

Учитель: Здравствуйте. Садитесь. Прекрасно! А теперь приступим к работе.

II. Этап постановки целей и задач урока

Проблемная ситуация

На столе собраны две электрические схемы включения двух лампочек:

Как, соединены между собой лампочки, учащиеся не видят (подставки и их соединения закрыты планшетами)

Вопрос 1: Почему накал лампочек не одинаков?

Вопрос 2: Как объяснить наблюдаемое явление с точки зрения физики?

Выслушиваются различные варианты ответов и пояснения к ним.

Учитель: Как видим, тех знаний, что вы усвоили на предыдущих уроках, не совсем достаточно для того, чтобы полно и корректно ответить на поставленные вопросы. Таким образом, мы сталкиваемся с необходимостью пополнения багажа наших знаний о постоянном токе и понятиях и законах, его описывающих. Для того чтобы мы могли полноценно работать, нам необходимо сформулировать цель нашего сегодняшнего занятия. Пожалуйста…

Ученик: Наша цель заключается в выявлении типов соединений проводников в электрической цепи, их качественном и количественном описании, а также в выяснении области применимости полученных знаний и умений на практике.

Учитель: Итак, цель намечена. Теперь необходимо нам остановиться на одном из этих соединений, т.е. последовательном, а параллельное, вы изучите позже.

Ученик: Выяснить, как ведут себя сила тока, напряжение и сопротивление в данном соединении. Определить область применимости полученных знаний и умений. Научиться их применять на практике.

III. Этап актуализации опорных знаний

Учитель: Прежде чем мы приступим к решению наших задач, необходимо восстановить в памяти знания, приобретенные на предыдущих уроках. Предлагаю это сделать в форме «Деловой корзины». Каждый желающий должен вынуть из «корзины» задание-вопрос и достаточно полно ответить на него, а также поучаствовать в эстафете по рядам, выигравший ряд заработает бонус, т.е. к любому ответу 1 балл.

«Деловая корзина»:

1. Электрический ток.Направленное движение заряженных частиц называют электрическим током.
2. Сила тока.Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. , где I – сила тока (А), q – заряд, t – время (с).
3. Электрическое напряжение.Физическая величина, показывающая, какую работу совершает на данном участке ток при перемещении по этому участку единичного заряда, называется электрическим напряжением. , U – электрическое напряжение (В), A – работа электрического тока по перемещению заряда, q – заряд (Кл).
4. Электрическое сопротивление проводника.Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое электрическому току, называется электрическим сопротивлением. Обозначается буквой R. Единица измерения сопротивления проводника – Ом.
5. Закон Ома.Сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению. , где I – сила тока на участке цепи (А), U – напряжение на этом участке (В), R – сопротивление участка цепи (Ом).
6. Каким прибором измеряется сила тока в цепи? Как он включается в электрическую схему?Сила тока в цепи измеряется с помощью амперметра. Для включения амперметра в цепь ее размыкают и свободные концы проводов присоединяют к зажимам: зажим «+» к проводнику, идущему от положительного полюса источника питания, зажим «–» к проводнику, идущему от отрицательного полюса источника питания.
7. Каким прибором измеряется напряжение в цепи? Как он включается в электрическую схему?Напряжение в цепи измеряется с помощью вольтметра. Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение: зажим «+» к проводнику, идущему от положительного полюса источника питания, зажим «–» к проводнику, идущему от отрицательного полюса источника питания.

IV. Этап изучения новых знаний и способов деятельности

Читайте так же:
Почему диодная лампа светится после выключения выключателя

Учитель: Теперь возвратимся к нашему опыту. Нам удалось выяснить, что различие в накале лампочек может быть при различном их соединении. Изобразите на доске, последовательное соединение лампочек.

Учащиеся изображают соединения.

Исследуем параметры последовательного соединения. Для этого разделимся на две группы: одна получает задание исследовать силу тока при последовательном соединение проводников, другая напряжение.
На столе у вас приборы, постарайтесь понять, к какой группе вы относитесь? Как это можно определить?

Группа 1. Исследование силы тока на различных участках цепи и общей силы тока в цепи.

Оборудование: Источник питания, резистор, лампочка, ключ, амперметр, соединительные провода.

  • соберите схему, состоящую из источника питания, ключа и последовательно соединенных резистора и лампочки.
  • измерьте с помощью амперметра силу тока на каждом участке цепи и общую силу тока в цепи.
  • сделайте соответствующий вывод о соотношении между общей силой тока в цепи и силой тока на различных участках.

Группа 2. Исследование общего напряжения и напряжения на различных участках цепи.

Оборудование: Источник питания, резистор, ключ, лампочка, вольтметр, соединительные провода.

  • соберите схему, состоящую из источника питания, ключа и последовательно- соединенных резистора и лампочки;
  • измерьте с помощью вольтметра напряжение на каждом участке цепи и общее напряжение в цепи;
  • сделайте соответствующий вывод о соотношении между общим напряжением в цепи и напряжениям на каждом участке

Физкультминутка

Руки на уровне груди, ладони прижимаем друг к другу. Ладони – это книга. Откройте книгу знаний и разверните её, пусть информация уйдет в мир. Верните свою книгу знаний к себе и закройте. Вы готовы продолжить занятие, желаю удачи.

V. Этап первичной проверки понимания изученного

Учитель: Переходим к следующему этапу нашего занятия – научимся применять полученные знания для расчета сопротивления. Формула для сопротивления получается из того что, соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление цепи становиться больше сопротивления одного проводника и сопротивления складываются.

Преимущества и недостатки последовательного соединения проводников. (Слайд 5)

Применение знаний для расчета схем.

Схема №1.

Какую силу тока показывает амперметр, если показания вольтметра 3В?

Схема №2.

Каковы показания вольтметра, если сила тока в цепи равна 0,5А?

Схема №3.

Каковы показания вольтметров, если амперметр показывает 1,5 А?

VI. Этап закрепления нового материала

Учитель: Молодцы, вы успешно справились с этим заданием. И сейчас пришло время проверить ваше умение применять на практике ваши знания. Делимся 6 групп.

Группа №1

Общее сопротивление трех одинаковых последовательно соединенных ламп составляет 36 Ом. Чему равно сопротивление каждой лампы?

Группа№2

Три проводника сопротивлением 12 Ом, 9 Ом и 3 Ом соединены последовательно. Напряжение на концах цепи 120 В. Найти силу тока в цепи.

Группа №3

Гирлянда из 60 лампочек включена в сеть напряжением 210 В, сила тока в цепи равна 0,5 А. Определить сопротивление каждой лампы, если все они соединены последовательно.

Группа №4

Объясните, как осветить елку 5-вольтовыми лампочками, если напряжение в сети 220В?

Группа №5

В сеть напряжением 120В включены последовательно две электрические лампы сопротивлением по 200 Ом каждая. Определить ток идущий через лампы.

Группа №6

В сеть напряжением 220 В последовательно включены лампа накаливания сопротивлением 400 Ом и электрическая плитка 40 Ом. Определите силу тока в цепи.

У доски защита задач.

VII. Рефлексия

Учитель: Что ж, наш урок подходит к завершению. В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, насколько внутренне комфортно ощущал себя на этом уроке, каждый из вас, все вместе как класс, и понравилось ли вам то дело, которым мы с вами сегодня занимались. Когда, будете выходить из класса прикрепите стрелку, где считаете нужным.

VIII. Заключительный этап

Учитель: Мне очень понравилось с вами работать.
А теперь давайте вместе оценим вашу работу на сегодняшнем уроке. Каждый из вас во время урока находился в составе той или иной рабочей группы, и лучше вас никто не знает, какой вклад внес каждый в общее дело. Поэтому, я предлагаю вам оценить работу своих товарищей по группе. Для этого воспользуйтесь оценочными бланками, лежащими перед вами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector