«Смешанное соединение проводников». Видеоурок. Физика 8 Класс
На уроке приведены формулы для расчета цепей при последовательном и параллельном соединениях. Решены задачи на смешанное соединение проводников, то есть на такие цепи, в которых присутствует и параллельное, и последовательное соединения проводников.
Под соединением проводников подразумевается соединение резисторов – приборов, сделанных на основе сопротивления проводников. На предыдущих уроках были рассмотрены параллельное и последовательное соединения. На данном уроке будут рассмотрены задачи на смешанное соединение проводников, то есть когда в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.
Для решения задач сначала рассмотрим формулы для связи различных величин при параллельном и последовательном соединениях:
Если проводники соединены последовательно, то сила тока в них одинакова и равна силе тока в цепи. При этом общее напряжение в цепи будет состоять из суммы напряжений на каждом проводнике. А если говорить о сопротивлении этого участка цепи, в котором проводники соединены последовательно, то оно равно сумме сопротивлений проводников.
В параллельном соединении все по-другому. Сила тока в каждой ветке этой цепи будет различной, при этом общая сила тока в цепи будет вычисляться как сумма сил токов в проводниках. Напряжение на проводниках, соединенных последовательно, будет одинаковым. Общее сопротивление этого участка цепи, так называемое «эквивалентное сопротивление» R, будет вычисляться по следующей формуле: 
.
Также стоит отметить, что параллельное соединение обычно применяется при включении бытовых приборов, а последовательное – для того, чтобы создать длинную неразветвленную цепь.
Рассмотрим следующую задачу. Участок цепи состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений, каждое из которых равно 1 Ом. К этим двум резисторам параллельно подключают еще одно сопротивление, значение которого составляет 2 Ом. Всю эту цепь подключают к источнику тока, который создает на концах данного соединения напряжение 2,4 В. Необходимо определить силу тока во всей электрической цепи (рис. 1).
Рис. 1. Условия и рисунок задачи № 1
Как видим, резисторы R1 и R2 соединены последовательно, резистор R3 – параллельно к ним. Источник дает напряжение 2,4 В, соответственно, на участке АВ напряжение будет также 2,4 В. Сила тока, которую требуется найти, – это сила тока, протекающая через амперметр А.
Такое соединение проводников называется неразветвленным. В промышленности обычно изготавливается набор резисторов с четко определенными сопротивлениями, но для экспериментов могут понадобиться любые различные сопротивления. Тогда с помощью таких схем можно создавать нужное сопротивление для эксперимента или прибора.
Далее требуется определить эквивалентное сопротивление неразветвленной части. Сначала посмотрим, чему равно сопротивление R’ участка цепи АВ, который содержит только резисторы R1 и R2. Они соединены последовательно, тогда R′=R1+R2=2 [Ом]. Теперь можно перерисовать электрическую цепь, заменив сопротивления R1 и R2 эквивалентным им сопротивлением R’ (рис. 2).
Рис. 2. Первая замена эквивалентным сопротивлением
Теперь можно сказать, что участок АВ включает в себя не три, а два сопротивления: R3 и R’. Эти два сопротивления соединены параллельно, соответственно, можно найти общее сопротивление электрической цепи по формуле 
. Выразив R и подставив значения 
, получаем:
Стоит отметить, что сопротивления были соединены, но общее сопротивление получилось все равно равным 1 Ом. Теперь электрическую цепь можно заменить следующей (рис. 3):
Рис. 3. Вторая замена эквивалентным сопротивлением
На рис. 3 сопротивление R=1 Ом называется эквивалентным сопротивлением, поскольку три сопротивления были заменены на одно. Чтобы рассчитать силу тока в цепи, надо использовать закон Ома для участка цепи: 
. Напряжение на сопротивлении R – это напряжение на участке АВ (Рис. 1), которое, в свою очередь, равно 2,4.Тогда 
Теперь рассмотрим задачу, в которой также будет три сопротивления, но соединены они будут по-другому (рис. 4):
Рис. 4. Условие задачи № 2
Два сопротивления R1 и R2 соединены параллельно (R1=R2=2 Ом), к ним еще последовательно присоединено сопротивление R3=1 Ом. Амперметр показывает силу тока в цепи, равную I=0,5 А. Требуется определить напряжение на концах участка этой цепи, то есть на участке АВ.
Для начала определим сопротивление участка цепи, содержащего сопротивления R1 и R2. Эти два сопротивления соединены параллельно, значит, их эквивалентное сопротивление R’ можно найти из формулы 
Теперь можно сказать, что цепь включает в себя только два сопротивления: R’и R3, которые соединены последовательно.
Рис. 5. Замена параллельного соединения эквивалентным сопротивлением
В задаче требуется определить напряжение. Для этого используется прибор, который называется вольтметр. В цепь он включается параллельно. И рассмотрим участок цепи, в котором все три сопротивления уже заменены эквивалентным.
Рис. 6. Включение вольтметра в цепь
Вольтметр включен в месте, соответствующем участку АВ на рис. 4. Соответственно, он измеряет напряжение на это участке цепи. Чтобы найти значения этого напряжения, требуется сначала найти эквивалентное сопротивление. Сопротивления R’ и R3 соединены последовательно (рис. 5), значит, эквивалентное сопротивление определяется по формуле:
Теперь из закона Ома для участка цепи можно найти напряжение:
Значит, вольтметр должен будет показать значения напряжения в 1 В.
На уроке были рассмотрены соединения только трех сопротивлений, когда они были последовательные, к ним параллельно подключается третий, или когда два соединены параллельно, а к ним последовательно подключают третье сопротивление. Но реальные схемы значительно сложнее. Они содержат огромное количество различных элементов, сопротивлений, поэтому имеются достаточно сложные методы расчетов электрических цепей.
Впервые расчетами таких сложных электрических цепей озадачились ученые приблизительно в XIX веке, и появились новые правила, которые используются и по сей день. Немецкий ученый Кирхгоф разработал возможность расчета электрических сложных цепей, поэтому правила, которые используют для сложных цепей, называются «правилами Кирхгофа».
На следующих уроках будет рассмотрено понятие мощности и работы силы тока.
Список литературы
- Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
- Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Festival.1september.ru (Источник).
- Electroandi.ru (Источник).
- Bocharova.ucoz.ru (Источник).
Домашнее задание
- Стр. 117: задачи № 4, 5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- В каком случае эквивалентное сопротивление будет больше: если три проводника с сопротивлениями 1 Ом каждый соединить параллельно или последовательно?
- Два сопротивления R1=1 Ом и R2= 2 Ом соединены последовательно, к ним параллельно присоединено сопротивление 3 Ом. Чему равно эквивалентное сопротивление?
- Сколько различных цепей можно составить из трех резисторов с сопротивлениями 1 Ом каждый так, чтоб их эквивалентные сопротивления была различными?
Физика Параллельное и смешанное соединение проводников
Описание видеоурока
Несколько проводников в электрическую цепь можно включать различными способами: последовательно, параллельно.
При последовательном соединении приборы подключаются один за одним. Рассмотрим другой способ соединения проводников – параллельный. Это, как в сказке про богатыря, которых подъехал к разветвлению дорог: направо пойдешь, налево пойдешь, прямо пойдешь… На экране изображено параллельное соединение электрических лампочек. На схеме это изображается так…
Проведем опыт 1. Составим цепь из источника(6В), двух параллельно соединенных сопротивлений (2 Ом и 3 Ома), трех амперметров и одного вольтметра (вольтметр пока не подключаем), ключа. Амперметры включим последовательно к каждому сопротивлению и один – в общую цепь Включим цепь и замерим силы тока. Получим значения. На первом участке сила тока =3А, на втором сила тока= 2,5A, в общей части- I=5,5 Заметим, что в точке разветвления сила тока разделится: большая часть пойдет через первый участок, где сопротивление меньше. А меньшая – через второй участок, где сопротивление больше. Сделаем вывод:
б) сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.
I= I1+I2
Проведем опыт 2. Соберем цепь , как и первом случае, только амперметры теперь не включаем, а при помощи вольтметра с двумя штекерами замерим напряжение сначала на первом участке цепи: (напряжение равно 6 В) U1= 6B, затем на втором участке цепи: U2=6B. Замерим напряжение на неразветвленном участке цепи: U=6B. Делаем вывод: Напряжение на неразветвленном участке цепи и на концах всех параллельно соединенных сопротивлениях одинаково: U = U1 = U2. Определим общее сопротивление параллельно соединенных сопротивлений. Выразим общую силу тока и силу тока в каждом сопротивлении, используя закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. Выразим силу тока для общего участка цепи: I = U/R.
Для первого участка цепи:
I1 = U1/R1
Для второго участка цепи: I2 = U2/R2
Так как напряжение на неразветвленном участке цепи и на концах всех параллельно соединенных сопротивлениях одинаково U = U1 = U2, то сила тока для всех участков цепи запишем следующим образом:
I = U/R
I1 = U/R1
I2 = U/R2
Подставим данные значения в вывод, сделанный ранее: сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.
I= I1+I2
U/R = U/R1+U/R2 Так как напряжение у нас одинаковое, сократим на него обе части равенства и получим: 1/R = 1/R1+1/R2
Иными словами: общее сопротивление цепи при параллельном соединении определяется через величины, обратные сопротивлениям. Проанализировав все полученное нами, можно сделать выводы:
параллельное соединение сопротивлений позволяет обеспечить независимую работу потребителей. Выход из строя и выключение одного из них не влияет на работу других: если в новогодней гирлянде лампочки подключены параллельно, то, если перегорела одна лампочка, гирлянда продолжает действовать, т.к. цепь остается замкнутой. При включении двух одинаковых сопротивлений параллельно мы получаем одинаковые токи, в два раза меньше, чем в основной цепи. При включении пяти сопротивлений – меньше в пять раз. Значит, параллельное соединение одинаковых сопротивлений позволяет создать делитель токов. Такие устройства широко используются в электротехнике и радиотехнике. Об этом мы будем говорить в старших классах. Разберем важную бытовую проблему. Допустим, что в нашей квартире имеется 15 потребителей электрической энергии. Каждый из них потребляет при работе силу тока 1 А. Можно ли их включать все одновременно, если предельно допустимая сила тока в подводящих электроэнергию проводах 10А? Включить все потребители энергии нельзя, потому что при параллельном включении все 15 потребителей сила тока в общей цепи будет 15 А, что должно привести к выходу из строя специальной защиты: предохранителя. Это в лучшем случае, если он правильно рассчитан! А может и произойти пожар! Поэтому важно знать, какую силу тока потребляет каждый электрический прибор, которым мы пользуемся дома. Часто применяется смешанное соединение проводников: использование последовательного и параллельного соединения проводников в одной цепи.
Расчет значений смешанного соединения проводников опирается на уже известные свойства параллельного и последовательного соединений.
Последовательное, параллельное и смешанное соединение проводников и их признаки
Дата 28.02.14 Урок № ____
Тема урока: «Последовательное, параллельное и смешанное соединения
проводников и их признаки»
Цели обучения:
Знать и понимать, что означает последовательное, параллельное и смешанное соединения проводников, вычислять значение общего сопротивления для каждого типа соединения;
Различать последовательное, параллельное и смешанное соединения проводников, чертить схемы и анализировать их;
Применять законы последовательного, параллельного и смешанного соединения проводников при решении задач.
Цели урока: Учащиеся будут преобразовывать математические выражения
для нахождения общего сопротивления цепи при последовательном,
параллельном и смешанном соединении проводников
Оборудование: портреты ученых, карточки, критерии оценивания, постеры,
маркеры, таблицы, схемы.
Ход урока
Организационный момент урока
Эмоциональный настрой — «ЭХО»
Играющие повторяют слова ведущего не полностью, а только последний слог. Собирайся, детвора! (-ра, -ра) Начинается игра (-ра, -ра) Да ладошек не жалей (-лей, -лей) Бей в ладоши веселей (-лей, -лей) Сколько времени сейчас (-час, -час) Сколько будет через час (-час, -час) И не правда: будет два (-два, -два) Думай, думай, голова (-ва, -ва) Как поет в селе петух (-ух, -ух) Да не филин, а петух (-ух, -ух) Вы уверены, что так? (-так, -так) А на самом деле как? (-как, -как) Сколько будет дважды два? (-два, -два) Ходит кругом голова (-ва, -ва) Это ухо или нос? (-нос, -нос) — показывает на ухо Или, может, сена воз? (-воз, -воз) Это локоть или глаз? (-глаз, -глаз) — показывает на локоть А вот это что у нас? (-нас, -нас) — показывает на нос Вы хорошие всегда? (-да, -да) Или только иногда? (-да, -да).
— А вот сейчас, мы с вами и посмотрим, всегда ли вы хороши на уроке?
II. Проверка домашнего задания
«Пришли пообщаться» (работа в парах)
Задание:
1. каждый учащийся должен рассказать своим товарищам определения
а) электрический ток
б) единица измерения электрического сопротивления
в) единица измерения силы тока, прибор для измерения
г) единица измерения напряжения, прибор для измерения
2. объяснить формулы
а) закона Ома для участка цепи
б) закона Ома для полной цепи
Критерии оценивания:
ответил на все вопросы без помощи товарищей и дополнительных источников — 5
ответил на все вопросы с помощью товарищей или дополнительных источников — 4
ответил на половину вопросов — 3
Изучение нового материала
« Пришли получить новые знания» (работа по группам)
Деление на группы: с помощью конфет трех видов класс делится на
3 группы.
Задание:
Приготовить выступление по §9.4 «Последовательное и параллельное соединение проводников» и по дополнительному материалу (лежат на партах)
1группа — последовательное соединение проводников и их признаки;
2группа — параллельное соединение проводников;
3группа — смешанное соединение проводников
Критерии оценивания:
выступает вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры, выделяется текст для записи — 5
вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры — 4
выступает вся группа, четкий логичный пересказ текста — 3
Первичное применение знаний
«Получить оценку»
Задание:
Составить тест из 3 заданий по данной теме
Критерии оценивания:
ответили группой на все вопросы и составили 3 вопроса теста — 5
ответили на половину вопросов группой, составил 3 вопрос теста — 4
ответили на половину вопросов — 3
Закрепление
«Хочу научиться решать задачи»
Критерии оценивания:
Решены все задачи, составлены схемы -5
Решены 3 задачи, составлены схемы — 4
Решены 2 задачи, составлены схемы – 3
для 1группы:
Три проводника с сопротивлением 7 Ом, 15 Ом и 26 Ом соединены последовательно. Определить сопротивление цепи.
Rобщ= R1+ R2+ R3 Rобщ= 7+15+26 = 48 Ом
Три проводника с сопротивлением 8 Ом и 12 Ом и 24 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление цепи.(ответ: 4Ом )
Сколько одинаковых резисторов было соединено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 600 Ом, а их общее сопротивление составило 50 Ом?
Найдите общее сопротивление
R=R2+ R3+R4
Rобщ = 
для 2группы:
Три проводника с сопротивлением 20 Ом, 15 Ом и 16 Ом соединены последовательно. Определить сопротивление цепи
Rобщ= R1+ R2+ R3 Rобщ= 20+15+16 = 51 Ом
Три проводника с сопротивлением 10 Ом и 15 Ом и 20 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление цепи(ответ: 4Ом)
Сколько одинаковых резисторов было соединено параллельно, если каждый из них имеет сопротивление 600 Ом, а их общее сопротивление составило 50 Ом?
Найдите общее сопротивление
R=R1+ R2+R4
Rобщ = 
для 3группы:
Проводники сопротивлением 17 Ом, 16 Ом и 18 Ом соединили последовательно. Чему равно их общее сопротивление?
Rобщ= R1+ R2+ R3 Rобщ = 17+16+18 = 51Ом
Цепь состоит из 10 параллельно соединенных резисторов с сопротивлением 60Ом каждый. Чему равно общее сопротивление цепи? (ответ: 6 Ом)
Rобщ = 
Как нужно соединить резисторы сопротивлениями R1 =6 Ом,
R2 = 15 Ом и R3 =10 Ом, чтобы общее сопротивление цепи было 12 Ом?
Найдите общее сопротивление
R23=R2+ R3
R14=R1+ R4
Rобщ = 
Физминутка
Учащиеся делают зарядку: «Зимняя физминутка» 
Проверка работы
Каждая группа отчитывается о проделанной работе.
Работу проверяет учитель и учащиеся совместно. Основные моменты урока (решение задач, тест, составленный группами и т.д.) обязательно записываются всеми учащимися в классе.
Рефлексия
Домашнее задание: § 9.4
Для первой группы: «последовательное соединение проводников»
« Пришли пообщаться» (работа в парах)
Задание:
1. каждый учащийся должен рассказать своим товарищам определения
а) электрический ток
б) единица измерения электрического сопротивления
в) единица измерения силы тока, прибор для измерения
г) единица измерения напряжения, прибор для измерения
2. объяснить формулы
а) закона Ома для участка цепи
б) закона Ома для полной цепи
Критерии оценивания:
ответил на все вопросы без помощи товарищей и дополнительных источников — 5
ответил на все вопросы с помощью товарищей или дополнительных источников — 4
ответил на половину вопросов — 3
« Пришли получить новые знания» (работа по группам)
Задание:
Приготовить выступление по §9.4 «Последовательное и параллельное соединение проводников» и по дополнительному материалу (лежат на партах)
Критерии оценивания:
выступает вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры, выделяется текст для записи — 5
вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры — 4
выступает вся группа, четкий логичный пересказ текста — 3
«Получить оценку»
Задание:
Составить тест из 3 заданий по данной теме
Критерии оценивания:
ответили группой на все вопросы и составили 3 вопроса теста — 5
ответили на половину вопросов группой, составил 3 вопрос теста — 4
ответили на половину вопросов — 3
«Хочу научиться решать задачи»
Критерии оценивания:
Решены все задачи, составлены схемы -5
Решены 3 задачи, составлены схемы — 4
Решены 2 задачи, составлены схемы – 3
Три проводника с сопротивлением 7 Ом, 15 Ом и 26 Ом соединены последовательно. Определить сопротивление цепи.
Три проводника с сопротивлением 8 Ом и 12 Ом и 24 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление цепи.
Сколько одинаковых резисторов было соединено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 600 Ом, а их общее сопротивление составило 50 Ом?
Найдите общее сопротивление
Для второй группы: «параллельное соединение проводников»
« Пришли пообщаться» (работа в парах)
Задание:
1. каждый учащийся должен рассказать своим товарищам определения
а) электрический ток
б) единица измерения электрического сопротивления
в) единица измерения силы тока, прибор для измерения
г) единица измерения напряжения, прибор для измерения
2. объяснить формулы
а) закона Ома для участка цепи
б) закона Ома для полной цепи
Критерии оценивания:
ответил на все вопросы без помощи товарищей и дополнительных источников — 5
ответил на все вопросы с помощью товарищей или дополнительных источников — 4
ответил на половину вопросов — 3
2. « Пришли получить новые знания» (работа по группам)
Задание:
Приготовить выступление по §9.4 «Последовательное и параллельное соединение проводников» и по дополнительному материалу (лежат на партах)
Критерии оценивания:
выступает вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры, выделяется текст для записи — 5
вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры — 4
выступает вся группа, четкий логичный пересказ текста — 3
«Получить оценку»
Задание:
Составить тест из 3 заданий по данной теме
Критерии оценивания:
ответили группой на все вопросы и составили 3 вопроса теста — 5
ответили на половину вопросов группой, составил 3 вопрос теста — 4
ответили на половину вопросов — 3
«Хочу научиться решать задачи»
Критерии оценивания:
Решены все задачи, составлены схемы -5
Решены 3 задачи, составлены схемы — 4
Решены 2 задачи, составлены схемы – 3
Три проводника с сопротивлением 20 Ом, 15 Ом и 16 Ом соединены последовательно. Определить сопротивление цепи.
Три проводника с сопротивлением 10 Ом и 15 Ом и 20 Ом соединены параллельно. Определить сопротивление.
Сколько одинаковых резисторов было соединено параллельно, если каждый из них имеет сопротивление 600 Ом, а их общее сопротивление составило 50 Ом?
Найдите общее сопротивление
Для третьей группы: «смешанное соединение проводников»
« Пришли пообщаться» (работа в парах)
Задание:
1. каждый учащийся должен рассказать своим товарищам определения
а) электрический ток
б) единица измерения электрического сопротивления
в) единица измерения силы тока, прибор для измерения
г) единица измерения напряжения, прибор для измерения
2. объяснить формулы
а) закона Ома для участка цепи
б) закона Ома для полной цепи
Критерии оценивания:
ответил на все вопросы без помощи товарищей и дополнительных источников — 5
ответил на все вопросы с помощью товарищей или дополнительных источников — 4
ответил на половину вопросов — 3
2. « Пришли получить новые знания» (работа по группам)
Задание:
Приготовить выступление по §9.4 «Последовательное и параллельное соединение проводников» и по дополнительному материалу (лежат на партах)
3группа —
Критерии оценивания:
выступает вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры, выделяется текст для записи — 5
вся группа, приводятся схемы и формулы, приводятся примеры — 4
выступает вся группа, четкий логичный пересказ текста — 3
«Получить оценку»
Задание:
Составить тест из 3 заданий по данной теме
Критерии оценивания:
ответили группой на все вопросы и составили 3 вопроса теста — 5
ответили на половину вопросов группой, составил 3 вопрос теста — 4
ответили на половину вопросов — 3
«Хочу научиться решать задачи»
Критерии оценивания:
Решены все задачи, составлены схемы -5
Решены 3 задачи,составлены схемы — 4
Решены 2 задачи,составлены схемы – 3
Проводники сопротивлением 17 Ом, 16 Ом и 18 Ом соединили последовательно. Чему равно их общее сопротивление?
Цепь состоит из 10 параллельно соединенных резисторов с сопротивлением 60 Ом каждый. Чему равно общее сопротивление цепи?
Как нужно соединить резисторы сопротивлениями R1 =6 Ом, R2 = 15 Ом и
R3 =10 Ом, чтобы общее сопротивление цепи было 12 Ом?
Найдите общее сопротивление
| 1. | Закономерности физических величин | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Проверка знания закономерностей между физическими величинами при различных видах соединения проводников. |
| 2. | Соединение потребителей в быту | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Проверяются знания о соединении потребителей в быту. |
| 3. | Напряжение на резисторах при параллельном соединении | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Требуется сделать вывод о величине напряжения на резисторе с учётом его подключения. |
| 4. | Сопротивление ступенчатого реостата | 1 вид — рецептивный | лёгкое | 1 Б. | Использование формулы для нахождения сопротивления проводников при последовательном соединении и нахождение сопротивления включённой части ступенчатого реостата. |
| 5. | Расчёт количества потребителей при параллельном соединении | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Требуется рассчитать количество потребителей при их параллельном соединении. |
| 6. | Расчёт количества потребителей при последовательном соединении | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Требуется рассчитать количество потребителей при их последовательном соединении. |
| 7. | Последовательное соединение двух проводников (вычисление величин) | 2 вид — интерпретация | среднее | 6 Б. | Учащиеся вычисляют силу тока, напряжение и сопротивление последовательно соединённых проводников. |
| 8. | Параллельное соединение двух проводников | 2 вид — интерпретация | среднее | 6 Б. | Учащиеся вычисляют силу тока, напряжение и сопротивление параллельно соединённых проводников. |
| 9. | Последовательное соединение трёх проводников 1 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся вычисляют силу тока, напряжение и сопротивление последовательно соединённых проводников. |
| 10. | Последовательное соединение трёх проводников 2 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся вычисляют силу тока, напряжение и сопротивление последовательно соединённых проводников. |
| 11. | Последовательное соединение трёх проводников 3 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся вычисляют силу тока, напряжение и сопротивление последовательно соединённых проводников. |
| 12. | Напряжение на резисторах при последовательном соединении | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Учащиеся делают вывод о величине напряжения на резисторе с учётом его подключения. |
| 13. | Параллельное соединение трёх проводников 1 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся находят силу тока, напряжение и сопротивление параллельно соединённых проводников. |
| 14. | Параллельное соединение трёх проводников 2 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся находят силу тока, напряжение и сопротивление параллельно соединённых проводников. |
| 15. | Параллельное соединение трёх проводников 3 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся находят силу тока, напряжение и сопротивление параллельно соединенных проводников. |
| 16. | Параллельное соединение трёх проводников 4 | 2 вид — интерпретация | среднее | 8 Б. | Учащиеся находят силу тока, напряжение и сопротивление параллельно соединённых проводников. |
| 17. | Сравнение сопротивлений проводников, соединённых последовательно | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Учащиеся сравнивают сопротивление проводников, соединённых последовательно, используя диаграмму напряжений. |
| 18. | Сравнение физических величин при параллельном соединении проводников | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Требуется сравнить силу тока и напряжение на параллельно соединённых потребителях. |
| 19. | Сравнение физических величин при последовательном соединении проводников | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Требуется сравнить силу тока и напряжение на последовательно соединённых потребителях. |
| 20. | Сопротивление второго проводника | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Проверяется умение читать круговую диаграмму и использовать её для нахождения сопротивления проводника. |
| 21. | Последовательное соединение двух проводников | 2 вид — интерпретация | среднее | 6 Б. | Учащиеся находят силу тока, напряжение и сопротивление последовательно соединённых проводников. |
| 22. | Последовательное соединение | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Определение диапазона сопротивления, если в цепи имеется реостат. |
| 23. | Электрические цепи | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Расчёт общей силы тока в цепи (последовательное или параллельное соединение). |
| 24. | Электрические цепи | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Расчёт падения напряжения на каждом проводнике, если дано общее напряжение. |
| 25. | Параллельное соединение | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Вычисление общей силы тока в цепи. |
| 26. | Электрические цепи | 2 вид — интерпретация | среднее | 2 Б. | Расчёт общего сопротивления при смешанном подключении. |
| 27. | Параллельное соединение | 2 вид — интерпретация | среднее | 1 Б. | Расчёт общего сопротивления, если сопротивление всех потребителей одинаково. |
| 28. | Вычисление силы тока в смешанном соединении | 3 вид — анализ | сложное | 1 Б. | Учащиеся вычисляют силу тока в цепи со смешанным соединением проводников. |
Последовательное соединение проводников
На прошлых уроках мы с вами познакомились с электрическими цепями. Вспомним, что электрическая цепь — это совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока.
Электрические цепи, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, чаще всего состоят не из одного потребителя электрического тока, а из нескольких, которые могут соединяться между собой различными способами. Поэтому возникают следующие вопросы: каким закономерностям подчиняются цепи, содержащие несколько потребителей? И как выгодно их соединять?
Одним из видов соединения является последовательное. Мы уже знакомились с ним, когда изучали электрические цепи. Так, в простейшей из них, последовательно соединены источник тока, лампочка, ключ и амперметр.
Если внимательно посмотреть на такую цепь, то не трудно заметить, что при таком соединении конец одного проводника соединяется с началом другого, его конец — с началом третьего и так далее.
Таким образом, последовательное соединение — это такое соединение, при котором проводники (то есть потребители) имеют по одной общей точке. Так, в схеме, представленной на рисунке, для проводников R1 и R2, таковой является точка B, а для R2 и R3 — точка C.
Сравним токи в различных точках цепи. Для чего соберём цепь, состоящую из источника тока, ключа и двух лампочек. С помощью амперметра будем измерять силу тока в различных её участках: например, в точках А, В и С.
Опыт показывает, что при последовательном соединении сила тока во всех проводниках одинакова.
Действительно, при таком подключении один проводник следует за другим и, следовательно, все заряды, проходящие через первый из них, непременно проходят и через второй. Таким образом, в силу закона сохранения заряда, сила тока в каждом проводнике одинакова и равна полному току на рассматриваемом участке цепи: I1 = I2 = … = I.
Теперь сравним напряжение на каждом из проводников и общее напряжение цепи.
Опыт показывает, что при последовательном соединении полное напряжение в цепи, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U = U1 + U2 + ….
Эта закономерность вытекает из физического смысла напряжения. Вспомните, что оно показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении в нём электрического заряда. Как известно, эта работа совершается за счёт энергии электрического поля. А энергия, которая была израсходована на всём участке цепи, равна сумме энергий, расходуемых на отдельных проводниках, которые составляют этот участок.
Теперь, пользуясь результатами наших опытов, сравним сопротивления проводников с общим сопротивлением цепи.
Таким образом, полное сопротивление группы последовательно соединённых проводников равно сумме сопротивлений отдельных проводников: R = R1 + R2 + ….
Рост сопротивления цепи при добавлении в неё новых проводников объясняется увеличением длины проводящей части:
Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника.
На практике последовательное соединение нескольких проводников используется, например, в ёлочной гирлянде. Вы наверняка хорошо знаете, что если гирлянда вдруг гаснет, то это значит, что одна из лампочек либо перегорела, либо у неё отошёл контакт. Это ещё раз подтверждает уже известное вам утверждение, что ток при последовательном соединении проходит через все проводники и сила тока во всех частях одна и та же. Стоит нарушить где-то контакт — и ток прекращается во всей цепи.
Однако последовательное соединение электроприборов в быту не применяется. Предлагаем вам самостоятельно подумать почему.
Пример решения задачи.
Задача. Определите показания приборов в цепи, схема которой представлена на рисунке. Сопротивления резисторов R1 = 40 Ом, R2 = 60 Ом.
