Изучение последовательного соединения проводников

I = I₁ = I₂, U = U₁ + U₂, R = R₁ + R₂

Цель работы

Исследовать последовательное соединение двух резисторов и установить, как связаны напряжение на всём участке с напряжениями на отдельных резисторах.

Теоретические сведения

Ток в последовательной цепи

При последовательном соединении проводники включены друг за другом без разветвлений. Через каждое сечение за одно и то же время проходит одинаковый заряд, поэтому:

I = I_{1} = I_{2}

Здесь $I$ — ток в общей цепи, $I_{1}$ и $I_{2}$ — токи через отдельные проводники; все значения измеряют в амперах.

Напряжение на участке

Работа электрического поля на всём участке складывается из работ на отдельных проводниках. Поэтому общее напряжение равно сумме:

U = U_{1} + U_{2}

$U$ — напряжение на всём участке (В);
$U_{1}$ , $U_{2}$ — напряжения на первом и втором резисторах (В).

При одинаковом токе напряжение на каждом резисторе равно $I R_{i}$ . На резисторе с большим сопротивлением падение напряжения больше.

Общее сопротивление

Применение закона Ома ко всему участку даёт:

R = R_{1} + R_{2}

Здесь $R_{1}$ , $R_{2}$ — сопротивления резисторов (Ом). Вольтметр подключают к концам того участка, напряжение которого измеряется. В модели его влияние на цепь и сопротивление проводов не учитываются; сопротивления резисторов постоянны.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

В списках «Резистор 1» и «Резистор 2» выберите пару резисторов, например № 1 и № 3. Ползунком «Напряжение источника» установите напряжение $6 В$ .
В списке «Вольтметр подключён к» выберите «Резистор 1». Нажмите «Измерить», чтобы записать показания вольтметра и амперметра.
Не меняя напряжение источника, подключите вольтметр к «Резистор 2» и снова нажмите «Измерить».
Подключите вольтметр к «Весь участок» и запишите показания.
Повторите измерения пунктов 2–4 при другом напряжении источника, а затем — с другой парой резисторов.
Сравните показания амперметра во всех измерениях одной серии, когда вольтметр подключался к разным точкам цепи.
Для каждой серии найдите сумму напряжений $U_{1} + U_{2}$ и сопоставьте её с напряжением на всём участке.
Постройте график зависимости показания вольтметра $U$ от силы тока $I$ , откладывая силу тока по горизонтальной оси. Отметьте точки для отдельных резисторов и для всего участка и сравните их положение.
Сформулируйте вывод о силе тока в разных точках последовательной цепи и о связи напряжения на всём участке с напряжениями на отдельных резисторах.

Подготавливаем формулы…

Эксперимент

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	U, В	I, А	t, с	E, Дж	№	№	№	№	№	l, м	S, мм²	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

Соедините последовательно резисторы 1 и 3, задайте источнику 6 В. Измерьте напряжение на каждом резисторе. Сколько вольт приходится на резистор 3? Ответ до десятых.

Вопрос для размышления

Почему напряжение на резисторе с большим сопротивлением больше, хотя ток через оба резистора одинаков?