Soros/Párhuzamos kapcsolások

Figyelem! 

Az alábbi méréseknél az ampermérő és a voltmérő bekötésének szabályait ismertnek tekintjük. A videókban mutatjuk a helyes bekapcsolást, de az Ön műszere eltérő lehet a bemutatott eszközöktől.

Eszközök: áramforrás (9 V), izzók izzófoglalattal, vezetékek, próbapanel .

Kísérlet: Óvatosan dugjuk be az izzófoglalatokat a próbapanelbe! Hozzuk létre az alábbi kapcsolási rajzon látható áramkört az izzók, vezetékek és az áramforrás segítségével! Ha kész a kapcsolás és világítanak az izzók, csavarjuk ki az egyik izzót, majd csavarjuk vissza! Mi történt?

Tapasztalat: Az egyik izzó kicsavarása után a többi izzó se világított. Ha visszacsavartuk az izzót, mindegyik világított.

Magyarázat: Az egyik izzó kicsavarásával megszakad az áramkör és a többi izzóhoz sem jut áram. Visszacsavaráskor újra záródik az áramkör.

A kísérlet az alábbi videón megtekinthető. 

Eszközök: áramforrás (9 V), 270 Ω-os és 499 Ω-os ellenállások, ampermérő, voltmérő, vezetékek, próbapanel.

Mérés: Állítsuk össze a 2.a. ábrán látható kapcsolást! (A kapcsolási rajzon szaggatott vonallal jelölt mérőműszerek a műszerek bekötési helyét jelölik, a különböző lépéseknek megfelelően. Mivel csak egy-egy amper-, illetve voltmérő áll rendelkezésre, ezért a többi helyre később kell áthelyezni a műszereket az alábbi utasításoknak megfelelően.) 

Mérjük meg az egyes ellenállások előtt, között, illetve mögött az áramerősséget! Az ampermérőt sorosan kell kapcsolni a mérendő ellenállásokkal. Ezt úgy valósíthatjuk meg, hogy a mérendő helyen az összekötő zsinórokat az ampermérővel helyettesítjük. Figyeljünk a polaritásra és a méréshatárra!!! Vigyázzunk, az ampermérőt ne kössük be párhuzamosan!!! A voltmérőt kapcsoljuk párhuzamosan az áramforrásra és mindvégig hagyjuk ott az áramerősség mérése során! Méréseinket célszerű feljegyezni. A rajzon a szaggatott vonalakkal jelölt ampermérő, illetve a voltmérő a műszerek egy másik lehetséges bekötési helyét jelöli.

Ha megmértük az áramerősségeket, akkor a voltmérő segítségével először mérjük meg az áramforrás feszültségét, majd meg az egyes ellenállásokon eső feszültséget! A voltmérőt párhuzamosan kell kötni a mérendő eszközre, vagyis a két kivezetését a mérendő eszköz két kivezetésére kapcsoljuk. Figyeljünk a polaritásra és a méréshatárra!!! Vigyázzunk, ne kössük be sorosan!!! Az ampermérőt mindvégig hagyjuk az egyik bekötött helyen! Méréseinket jegyezzük fel!

Az alábbi táblázat egy mérés eredményeit foglalja össze:

Tapasztalat: Az áramerősség nagysága minden esetben majdnem ugyanakkora. Az egyes ellenállásokon eső feszültségek nagysága eltérő, de arányos az ellenállás nagyságával. A két ellenálláson eső feszültség összege közel egyenlő a két ellenálláson együttesen eső feszültséggel.

Magyarázat: Mivel nincs elágazás az áramkörben, a töltések csak egy úton, az ellenállások által meghatározott erősséggel tudnak áramlani. Ezért az áramerősségek mindenhol megegyeznek az áramkörben. A feszültségeséseket az ellenállások nagysága befolyásolja, ezért lesz eltérő az egyes ellenállásokon a feszültség. Az összegük - az energiamegmaradás törvényének értelmében is - meg kell egyezzen az ellenállásokra kapcsolt feszültséggel. A kis különbség oka lehet a próbapanelen, illetve az összekötő vezetékeken eső feszültség, érintkezési hiba, továbbá, hogy magának a mérőműszernek is van ellenállása.

A kísérlet az alábbi videón megtekinthető. 

Eszközök: áramforrás (2×1,5 V), izzók izzófoglalattal, vezetékek, próbapanel .

Kísérlet: Óvatosan dugjuk be az izzófoglalatokat a próbapanelbe! Hozzuk létre a 3.a. ábrán látható kapcsolási rajzon látható áramkört az izzók, vezetékek és az áramforrás segítségével! Ha kész a kapcsolás és világítanak az izzók, csavarjuk ki az egyik izzót, majd csavarjuk vissza! Mi történt?

Tapasztalat: Az egyik izzó kicsavarása után a többi izzó tovább világít, legfeljebb a teljesítményük változik meg egy kicsit. Ha visszacsavartuk az izzót, mindegyik világított.

Magyarázat: Ebben a kapcsolásban az izzó kitekerésével csak abban az ágban szakad meg az áram, ahol az izzót kicsavartuk, a többiben nem. Párhuzamos kapcsolásnál minden izzó külön-külön kapcsolódik az áramforráshoz.

A kísérlet az alábbi videón megtekinthető. 

Eszközök: áramforrás (9 V), 270 Ω-os és 499 Ω-os ellenállások, ampermérő, voltmérő, vezetékek, próbapanel.

Mérés: Állítsuk össze a 4.a. ábrán látható kapcsolást! (A kapcsolási rajzon szaggatott vonallal jelölt mérőműszerek a műszerek bekötési helyét jelölik, a különböző lépéseknek megfelelően. Mivel csak egy-egy amper-, illetve voltmérő áll rendelkezésre, ezért a többi helyre később kell áthelyezni a műszereket az alábbi utasításoknak megfelelően.) 

Mérjük meg az egyes ellenállások előtt, illetve a főágban az áramerősséget! Az ampermérőt sorosan kell kapcsolni a mérendő ellenállásokkal. Ezt úgy valósíthatjuk meg, hogy a mérendő helyen az összekötő zsinórokat az ampermérővel helyettesítjük. Figyeljünk a polaritásra és a méréshatárra!!! Vigyázzunk, az ampermérőt ne kössük be párhuzamosan!!! 

A főág  áramerősségének mérésekor ügyeljünk, hogy ne kapcsoljuk párhuzamosan az ampermérőt az áramforrásra! Javasolt bekötés a 4.b. ábrán látható. Amikor az ampermérőt más helyre rakjuk, akkor helyére rakjunk egy vezetéket!

A voltmérőt kapcsoljuk párhuzamosan az áramforrásra és mindvégig hagyjuk ott az áramerősségek mérése során! Méréseinket célszerű feljegyezni.

Ha megmértük az áramerősségeket, akkor a voltmérő segítségével először mérjük meg az áramforrás feszültségét, majd meg az egyes ellenállásokon eső feszültséget! A voltmérőt párhuzamosan kell kötni a mérendő eszközre, vagyis a két kivezetését a mérendő eszköz két kivezetésére kapcsoljuk. Figyeljünk a polaritásra és a méréshatárra!!! Vigyázzunk, ne kössük be sorosan!!! Az ampermérőt mindvégig hagyjuk az egyik bekötött helyen! Méréseinket jegyezzük fel!

Az alábbi táblázat egy mérés eredményeit foglalja össze:

Tapasztalat: A feszültség nagysága minden esetben majdnem ugyanakkora. Az egyes ellenállásokon átfolyó áramok erőssége eltérő, de arányos az ellenállás nagyságával. A két ellenálláson átfolyó áramok erősségének összege közel egyenlő a főág áramerősségével.

Magyarázat: Mindkét ellenállás közvetlenül az áramforráshoz kapcsolódik, ezért feszültségük egyenlő és megegyezik a kapocsfeszültséggel. Az elágazásnál viszont az áram az ellenállások nagyságának arányában kettéoszlik. Az áramerősségek nagysága fordítottan arányos az ellenállások nagyságával. Az összegük - a töltésmegmaradás értelmében is - megegyezik a főágban folyó áram erősségével. 

A kísérlet az alábbi videón megtekinthető.