13) draws diagrams of electric circuits consisting of one energy source, one electrical receiver, meters and switches; uses graphical symbols of these elements.
In a series connectionseries connectionseries connection of resistors, the sum of voltages on individual resistors is equal to the voltage supplying the circuit.
1. You will need several different resistors, an ammeter, a voltmeter and a voltage source to perform the experiment.
2. Build the system according to the diagram below.
[Illustration 2]
3. Perform voltage measurements on individual resistors and supply voltage
4. Measurements results should be entered into the measurement table.
[Table 1]
5. In order to eliminate errors during the experiment, perform several measurements, preferably each time rearranging the order of the resistors.
6. After completing the experiment, draw the appropriate conclusions.
Conclusion:
In a series connectionseries connectionseries connection of resistors, the sum of voltages on individual resistors is equal to the supply voltage:
The equivalent resistance of the resistors circuit is equal to the resistance of such a resistor which used instead of the resistor circuit will not change the current flowing from the voltage source.
Derivation of the formula for equivalent resistance in a series connection.
Consider a circuit of resistors connected in series.
[Illustration 3]
Let the voltages on the resistors equal respectively: . The current flows in the system with the intensity I. Under Ohm's law we have:
If we use substitute equivalent resistanceequivalent resistanceequivalent resistance instead of all resistors, then:
Substituting above relations into the formula:
after simplification it leads to the final result:
In a series connection of resistors, equivalent resistanceequivalent resistanceequivalent resistance is the sum of resistances of individual resistors.
1. You will need several different resistors, an ammeter, a voltmeter and a voltage source to perform the experiment.
2. Build the system according to the diagram below.
[Illustration 4]
3. In the way known to you, determine the resistances of individual resistors.
4. Calculate the total resistance of the resistor system.
5. Enter the results into the measurement table.
[Table 2]
6. In order to eliminate errors during the experiment, perform several measurements, preferably each time rearranging the order of the resistors.
7. After completing the experiment, draw the appropriate conclusions.
Conclusion:
If the experiment was performed correctly, then within the limits of measurement errors:
It is, therefore, a confirmation of the formula derived theoretically.
- In the series connectionseries connectionseries connection, a current I flows through the closed electrical circuit. It is the same in any point of the serial circuit.
- The voltage between the ends of the resistors connected in series is equal to the sum of the voltages between the ends of each of them.
- The total resistance (equivalent resistanceequivalent resistanceequivalent resistance) in the series connection is the sum of the resistances of individual resistors:
Selected words and expressions used in the lesson plan
Połączenie szeregowe wymusza stałe natężenie prądu. Nie ma możliwości aby przez wybrane dwa oporniki płynął prąd o innym natężeniu. Byłoby to sprzeczne z zasadą zachowania ładunku.
W połączeniu szeregowym oporników opór zastępczy jest sumą oporów poszczególnych oporników.
mc83df464fe5a53e9_1528449000663_0
Połączenie szeregowe odbiorników
mc83df464fe5a53e9_1528449084556_0
Drugi
mc83df464fe5a53e9_1528449076687_0
VI. Elektryczność. Uczeń:
13) rysuje schematy obwodów elektrycznych składających się z jednego źródła energii, jednego odbiornika, mierników i wyłączników; posługuje się symbolami graficznymi tych elementów.
mc83df464fe5a53e9_1528449068082_0
45 minut
mc83df464fe5a53e9_1528449523725_0
Wyprowadzenie wzoru na opór zastępczy w połączeniu szeregowym.
mc83df464fe5a53e9_1528449552113_0
1. Zdefiniowane oporu zastępczego.
2. Doświadczalne badanie napięć na opornikach połączonych szeregowo.
3. Doświadczalna weryfikacja wzoru na opór całkowity w połączeniu szeregowym.
mc83df464fe5a53e9_1528450430307_0
Uczeń:
- definiuje pojęcie oporu zastępczego,
- zna i stosuje wzór na opor zastępczy w połączeniu szeregowym.
mc83df464fe5a53e9_1528449534267_0
1. Dyskusja rozwijająca się w toku wspólnego rozwiązywania problemu przez klasę lub grupę.
2. Porządkowanie i stosowanie uzyskanych wyników w nowych zadaniach o charakterze praktycznym lub teoretycznym.
mc83df464fe5a53e9_1528449514617_0
1. Praca w grupach podczas wykonywania eksperymentu.
2. Praca w grupach nad formułowaniem i weryfikacją hipotezy badawczej.
mc83df464fe5a53e9_1528450127855_0
Przygotuj odpowiedzi na pytania wprowadzające do lekcji.
1. Co to jest prąd elektryczny?
2. Przedstaw prawo Ohma.
3. Zdefiniuj opór przewodnika.
4. Jak/Czy zmieni się wartość oporu przewodnika, gdy zwiększymy napięcie do niego przyłożone?
mc83df464fe5a53e9_1528446435040_0
Kiedy oporniki połączone są ze sobą szeregowo?
[Ilustracja 1]
Połączenie szeregowe wymusza takie samo natężenie prądu płynącego przez wszystkie oporniki połączone szeregowo. Nie ma możliwości, aby przez wybrane dwa oporniki płynął prąd o innym natężeniu. Byłoby to sprzeczne z zasadą zachowania ładunku.
[Slideshow]
Doświadczenie 1
Hipoteza badawcza:
W połączeniu szeregowym oporników suma napięć na poszczególnych opornikach jest równa napięciu zasilającemu układ.
1. Do wykonania doświadczenia będziesz potrzebował kilku różnych oporników, amperomierza, woltomierza i źródła napięcia.
2. Zbuduj układ zgodnie ze schematem poniżej.
[Ilustracja 2]
3. Wykonuj pomiary napięcia panującego na poszczególnych opornikach oraz napięcia zasilającego
4. Pomiary wpisuj do tabeli pomiarowej.
[Tabela 1]
5. W celu wyeliminowania błędów podczas wykonywania doświadczenia wykonaj po kilka pomiarów, najlepiej za każdym razem przestawiając kolejność oporników.
6. Po przeprowadzeniu doświadczenia wyciągnij odpowiednie wnioski.
Wniosek:
W połączenie szeregowym oporników suma napięć na poszczególnych opornikach jest równa napięciu zasilającemu:
Definicja oporu zastępczego.
Oporem zastępczym układu oporników nazywamy opór takiego opornika, który użyty zamiast układu oporników nie zmieni natężenia prądu wypływającego ze źródła napięcia.
Wyprowadzenie wzoru na opór zastępczy w połączeniu szeregowym.
Rozpatrzmy układ szeregowo połączonych ze sobą oporników.
[Ilustracja 3]
Niech napięcia na opornikach wynoszą odpowiednio: . W układzie płynie prąd o natężeniu I. Na mocy prawa Ohma mamy:
Jeżeli zamiast wszystkich oporników użyjemy oporu zastępczego, to:
Wstawiając powyższe zależności do wzoru:
otrzymamy:
po uproszczeniu prowadzi to do wyniku końcowego:
Wniosek końcowy:
W połączeniu szeregowym oporników opór zastępczy jest sumą oporów poszczególnych oporników.
Doświadczenie 2
Hipoteza badawcza:
W połączeniu szeregowym oporników opór zastępczy jest sumą oporów poszczególnych oporników.
1. Do wykonania doświadczenia będziesz potrzebował kilku różnych oporników, amperomierza, woltomierza i źródła napięcia.
2. Zbuduj układ zgodnie ze schematem poniżej.
[Ilustracja 4]
3. W znany Tobie sposób wyznacz opory poszczególnych oporników.
4. Wyznacz opór całkowity układu oporników.
5. Wyniki wpisuj do tabeli pomiarowej.
[Tabela 2]
6. W celu wyeliminowania błędów podczas wykonywania doświadczenia wykonaj po kilka pomiarów, najlepiej za każdym razem przestawiając kolejność oporników.
7. Po przeprowadzeniu doświadczenia wyciągnij odpowiednie wnioski.
Wniosek:
Jeżeli doświadczenie zostało wykonane poprawnie to w granicach błędów pomiarowych:
Jest to więc potwierdzenie wzoru wyprowadzonego teoretycznie.
mc83df464fe5a53e9_1528450119332_0
- W połączeniu szeregowym przez zamknięty obwód elektryczny płynie prąd o natężeniu I. Jest ono jednakowe w każdym miejscu układu szeregowego.
- Napięcie między końcami układu szeregowego oporników jest równe sumie napięć między końcami każdego z nich.
- Opór całkowity (zastępczy) w połączeniu szeregowym jest sumą oporów poszczególnych odbiorników: