Л.р. №3. "Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ней"
Цель: познакомиться с амперметром, научиться собирать электрическую цепь и измерять силу тока в ней
Что представляет собой электрическая цепь?
Электрическая цепь - совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока. Обязательными элементами электрической цепи являются источник тока, нагрузка, ключ и соединительные провода
2. Каким прибором и в каких единицах в СИ измеряется сила тока?
Сила тока измеряется амперметром, амперметр обладает очень маленьким сопротивлением и включается в цепь последовательно. Сила тока измеряется в Амперах (А)
Ход работы
I. Знакомство с амперметром.
Рассмотрите внимательно амперметр
Что обозначают знаки "+" и "-" возле клемм амперметра?
Амперметр имеет две клеммы (обозначенные "+" и "-") , которыми он подключается в электрическую цепь. При включении в цепь необходимо соблюдать полярность: к клемме "+" подключается провод, идущий от положительной клеммы источника тока, к клемме "-" - провод от отрицательной клеммы источника
2. Какова цена деления шкалы амперметра?
3. Какую наименьшую и наибольшую силу тока можно измерить данным амперметром.
Вам необходимо записать величины, соответствующие амперметру, предложенному учителем для выполнения работы. Ниже приведены расчеты для амперметров, приведенных на фотографиях выше.
На фотографии 1 амперметр имеет одну шкалу С = (2-1,5)/10 = 0,05 А/дел. Следовательно минимальное значение силы тока, которое может измерить данный амперметр I min = 0,05 А. Максимальное I max = 2 А.
На фотографии 2 амперметр имеет две шкалы
Верхняя шкала С = (2-1)/10 = 0,1 А/дел. Минимальное значение силы тока, которое может измерить данный амперметр I min = -1 А. Максимальное I max = 3 А.
Нижняя шкала С = (0,4-0,2)/10 = 0,02 А/дел. Минимальное значение силы тока, которое может измерить данный амперметр I min = -0,2 А. Максимальное I max = 0,6 А.
Не забудьте уточнить у учителя, какой шкалой вы будете пользоваться. От этого зависит подключение второй клеммы: 0,6А или 3А
II. Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ней
Соберите электрическую цепь (не забудьте проверить полярность подключения амперметра)
2. Нарисуйте схему. Укажите направление тока в цепи сплошной стрелкой (от клеммы "+" источника тока (длинная линия) к клемме "-" (короткая линия). Пунктирной линией укажите направление движения носителей заряда (от "-" к "+").
3. Измените на противоположное направление тока в цепи
Для изменения направления тока в цепи нужно поменять местами подключение проводов к клеммам источника тока и провода, подключенные к амперметру. Значение силы тока и свечение лампочки измениться не должно!
4. Измерение силы тока на различных участках.
Для измерения силы тока на других участках цепи необходимо отключить амперметр, соединить место разрыва, включить амперметр в новое место. Если вы все правильно сделали, то показания амперметра не изменятся
Вывод: Показания силы тока на различных участках цепи одинаковые, так как через любой участок цепи за одно и то же время протекает одинаковый электрический заряд
5. Начертите схемы электрических цепей для измерения I 3 и I 4
6. Замените лампочку резистором. Сначала одним, затем другим
7. Внесите данные показаний амперметра в таблицу
Вывод: Сопротивления лампочки и резисторов (скорее всего) отличаются, а значит другими будут и показания амперметра. Делаем вывод, в каком случае сила тока была максимальной (при включении лампочки или резистоа), в каком минимальной.
Контрольные вопросы
Почему сила тока на различных участках рассмотренной цепи одинакова?
Показания силы тока на различных участках цепи одинаковые, так как через любой участок цепи за одно и то же время протекает одинаковый электрический заряд
Отразится ли на свечении лампочки исключение из электрической цепи амперметра? Почему?
Нет. Не отразится. Амперметр имеет очень маленькое сопротивление и не влияет на величину силы тока в цепи
Какой заряд прошел через поперечное сечение нити спирали лампочки за 1 мин. свечения
q=It Подставьте данные силы тока и не забудьте перевести время в с (секунды)
Выводы: В ходе работы познакомились с амперметром и определили его цену деления и предел измерения (укажите ваши полученные числовые данные). Собрали электрическую цепь и измерили силу тока в ней (укажите ваше числовое значение). При изменении направления тока в цепи сила тока и свечение лампочки не изменилась. На разных участках цепи сила тока была одинаковой. При замене лампочки резисторами сила тока уменьшилась (увеличилась, запишите ваш результат)
Суперзадание
Перенесите провод 3 с клеммы С ключа на клемму В. Освободившуюся клемму С ключа соедините дополнительным проводом с клеммой "+" источника. Включив (только с разрешения учителя!) цепь, объясните, как влияет положение ключа на режим работы лампочки и амперметра.
При незамкнутом ключе ток идет по контуру 1-2-3-4. Лампочка светится так же, как и до изменения цепи. Если ключ замкнуть, то ток пойдет не через лампочку, а через клемму С по дополнительному проводу. Мы убрали нагрузку (лампочку), а сопротивление амперметра очень мало. В этом случае сила тока резко возрастает и может привести к выходу из строя амперметра.
