Последовательная цепь

Программы: KS3, GCSE (Resistance), cycle 4, Sek I, AP2, IB B.5

Открыть полную версию ↗

Цель

Проверить, что в последовательной цепи сила тока везде одинакова, а напряжения на участках и сопротивления складываются.

Установка

Источник 9 В, амперметр и резисторы 100 Ом, 220 Ом и 470 Ом, соединённые последовательно. Над каждым резистором — свой вольтметр.

Ход работы

1. Запишите показания амперметра и трёх вольтметров.
2. Сложите напряжения на резисторах и сравните сумму с напряжением источника.
3. Для каждого резистора вычислите силу тока \(I = U / R\) и сравните её с показанием амперметра.
4. Вычислите общее сопротивление \(R = (U_1 + U_2 + U_3) / I\) и сравните его с суммой \(R_1 + R_2 + R_3\).
5. Уменьшите напряжение источника до 4,5 В и повторите.

Ожидаемый результат

Сила тока около 11,4 мА. Напряжения 1,14 В, 2,50 В и 5,35 В; в сумме около 8,99 В — почти всё напряжение источника. \(U / R\) для всех трёх резисторов даёт те же 11,4 мА. Общее сопротивление 8,99 В / 11,4 мА ≈ 790 Ом — сумма 100 + 220 + 470 Ом. Напряжения распределяются пропорционально сопротивлениям. При 4,5 В напряжения и сила тока вдвое меньше, а их отношения и общее сопротивление те же.

Вопросы

1. На каком резисторе напряжение наибольшее и почему?
2. Чему равно общее сопротивление двух резисторов по 100 Ом, соединённых последовательно?

Ответы

1. На резисторе 470 Ом, около 5,35 В. Через все три резистора идёт один и тот же ток, около 11,4 мА, поэтому по \(U = I \cdot R\) напряжение наибольшее на наибольшем сопротивлении.
2. При последовательном соединении сопротивления складываются: \(R = R_1 + R_2\) = 100 + 100 = 200 Ом.