Отримання знань

Лабораторна робота № 2

Теоретичні відомості

Електричний струм - це напрямлений рух заряджених частинок (носіїв електричного заряду). Носіями електричного заряду в твердих тілах є електрони, а в розчинах - іони. Розглянемо струм в твердих тілах. Згідно положень класичної електронної теорії носіями заряду в твердих тілах є електрони, які вільно і хаотично рухаються. Рух електронів нагадує рух молекул газу, тому вільні електрони в металах ще називають електронним газом. При внесенні цих електронів у зовнішнє електричне поле на хаотичний рух електронів накладається ще й напрямлений, впорядкований рух проти ліній напруженості поля.

Основними умовами існування електричного струму є:

• → Існування вільних носіїв заряду (електронів, іонів);
• → Наявність джерела струму (джерела зовнішнього поля);
• → Замкненість провідників, по яким поширюється струм.

Кількісно електричний струм характеризують силою струму, яку позначають І та вимірюють в SI у амперах (А). Ампер - це основна одиниця SI. Сила електричного струму вимірюється приладом, який називається амперметр.

Напруга є енергетичною характеристикою електричного поля, яке створюється (як правило) джерелом струму.

Напруга визначає роботу, яку виконує електричне поле при перенесенні заряду 1 Кл на даній ділянці кола (між двома його точками). Напруга позначається U та в SI вимірюється у вольтах (В). Для вимірювання напруги призначений прилад, який називається вольтметр.

Електричне коло - це з'єднання елементів кола (джерела струму, споживачів, вимірювальних приладів, вимикачів) з допомогою з'єднувальних провідників у замкнутий ланцюжок.

Електрична схема - креслення, на якому умовними позначеннями показано, з яких елементів складається електричне коло і в який спосіб ці елементи з'єднані між собою.

На електричній схемі, для спрощення, елементи електричного кола позначаються умовними символами. Деякі з таких позначень наведені нижче.

Приклад зображення електричного кола з допомогою умовних позначень наведений нижче.

На схематичному зображені позначають додатній і від'ємний полюси джерела струму. Причому «+» позначають довшою і тоншою вертикальною рискою, а « - » коротшою і товстішою рискою (див попередню схему).

Як же вмикаються вимірювальні прилади в електричне коло?

Амперметр вмикається в електричне коло послідовно і на схемах позначається літерою А в кружку. Тобто до клеми амперметра з підписом «+» слід приєднати з'єднувальний дріт, який іде від клеми джерела з підписом «+», а до клеми амперметра з підписом «-», дріт, який іде від клеми джерела з підписом «-» (див рис.).

Що стосується вольтметра, то він вмикається в коло паралельно, а на схемах позначається V в кружку. Тобто клему «+» вольтметра слід з'єднати з клемою «+» джерела, а клему « - » вольтметра слід з'єднати з клемою « - » джерела. (див рис)

Контрольні запитання

1. Сформулюйте означення електричного струму та напруги. Вкажіть одиниці вимірювання цих фізичних величин.
2. Назвіть прилади, з допомогою яких вимірюються електричний струм і напруга наведіть їх умовні позначення на схемах.
3. Вкажіть особливості ввімкнення амперметра і вольтметра в електричне коло.
   4. Які властивості ідеального амперметра і чому? ідеального вольтметра ?

Розв'яжіть тренувальні задачі

1. Накресліть електричне коло, яке складається з джерела постійного струму, ключа та лампочки. Покажіть рисунком, як необхідно ввімкнути амперметр в коло, щоб визначити силу електричного струму, який протікає через лампочку. Як необхідно ввімкнути в це коло вольтметр, щоб виміряти напругу на кінцях лампочки?
2. Накресліть електричне коло, яке складається з джерела постійного струму, ключа та трьох споживачів (наприклад лампочок). На схемі покажіть, як необхідно ввімкнути

• 1) Амперметр, щоб виміряти силу струму на кожній лампочці;
• 2) Вольтметри, щоб виміряти напругу на кінцях кожної лампочки окремо;
• 3) Вольтметр, щоб виміряти напругу на кінцях всіх лампочок разом;
  3. Після зміни конструкції вольтметра ціна поділки приладу змінилась, тому на нього треба нанести нову шкалу.Як це зробити, використовуючи інший вольтметр?
  4. Запропонуйте схеми підключення вимірювальних приладів для вимірювання сили струму через кожний з трьох резисторів (див. рисунок) і напруги на кожному з цих резисторів.

Хід роботи

І. Вимірювання сили струму в різних ділянках електричного кола.

1. Розгляньте наданий Вам у роботі амперметр. Визначте його характеристики:

• - межу вимірювання;
• - ціну поділки;
• - призначений для використання у колах змінного чи постійного струму;

           Всі ці характеристики запишіть у зошит.

2. Складіть електричне коло, яке показане на  рис.1. Замкніть коло ключем.  Запишіть покази амперметра.

3. Увімкніть амперметр так, як показано на рис 2, рис 3, рис 4 і щоразу записуйте покази амперметра.

4. Накресліть у зошиті схему з'єднання приладів. Та складіть таблицю даних.

5. Порівняйте всі знайдені покази амперметра. Зробіть висновок.

ІІ. Вимірювання напруги на різних ділянках кола.

1. Розгляньте наданий Вам у роботі амперметр. Визначте його характеристики:

• - межу вимірювання;
• - ціну поділки;
• - призначений для використання у колах змінного чи постійного струму;

            Всі ці характеристики запишіть у зошит.

2. Складіть електричне коло, яке показане на  рис.5. Замкніть коло ключем.  Виміряйте напругу   на кінцях першої спіралі - .

3. Складіть електричне коло, яке показане на  рис.6. Замкніть коло і виміряйте напругу    на кінцях другої спіралі - .

4. Складіть електричне коло (рис 7) та визначте сумарну напругу  на двох спіралях. Порівняйте значення  з сумою напруг на двох спіралях .

5. Накресліть в зошиті схеми складених Вами кіл.

6. Виміряйте напругу на полюсах джерела струму і затискачах лампи. Порівняйте ці напруги. Накресліть в зошиті схеми складених Вами для цього електричних кіл, показавши на кожній, як треба вмикати вольтметр для вимірювання напруги на лампочці і на джерелі.

Рис 5	Рис 6
Рис 7