ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ УЧАСТКАХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ Цель работы Собрать электрическую цепь. Измерить напряжение на различных участках цепи с помощью вольтметра. Вы явить закономерности последовательного соединения проводников. Приборы Лабораторный источник питания (ЛИП), лампа на под и материалы ставке, резистор, ключ, вольтметр, соединительные про вода. УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ 1. Начертите схему электрической цепи, содержащей источник тока, резистор, лампу и ключ, соединённые по-следовательно. Покажите схему учителю. 2. Соберите электрическую цепь по схеме. 3. Подключите вольтметр так, чтобы он измерял напряже ние И, на лампе. Обозначьте положение вольтметра на схеме в этом случае Ѵ1. 4. Замкните цепь и измерьте напряжение. Примечание При сборке цепи ключ должен быть разомкнут. Обяза тельно проверьте правильность подключения вольтме тра в цепь: клемма, обозначенная знаком «+», должна быть соединена с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.5. Обработка результатов измерений. Результаты прямых цене деления шкалы вольтметра, запишите в табли цу 16. Таблица 16 Напряжение И. B Напряжение UB Напряжение U, B 6. Подключите вольтметр так, чтобы он измерял напряже ние И, на резисторе. Обозначьте положение вольтметра на схеме в этом случае Ѵ2. 7. Замкните цепь и измерьте напряжение. 8. Подключите вольтметр так, чтобы он измерял напря жение И на участке цепи, содержащем лампу и резистор. Обозначьте положение вольтметра на схеме в этом слу чае Ѵ. 9. Замкните цепь и измерьте напряжение. 10. Проанализировав полученные результаты, сделайте вы вод о соотношении напряжений на различных участках цепи. Опровергните или подтвердите гипотезу: при по-следовательном соединении элементов общее напряже ние на участке цепи равно сумме напряжений на отдель ных элементах этого участка. 11. По итогам лабораторных работ № 5 и 6 сформулируйте закономерности для силы тока и напряжения при после довательном соединении проводников. сделай лабораторную работу, нарисуй прямоугольные схемы электрической цепи

Ниже подготовлена готовая лабораторная работа по теме: "Измерение напряжения участках последовательной электрической цепи" с понятными объяснениями, схемами в прямоугольном виде (ASCII-рисунки) и шаблоном таблицы для записи результатов. Название работы Измерение напряжения на участках последовательной электрической цепи Цель Понять и проверить закономерности последовательного соединения проводников: - одинаковый ток во всех элементах цепи; - напряжения на элементах распределяются пропорционально их сопротивлениям; - сумма напряжений на последовательных элементах равна напряжению источника. Оборудование - Лабораторный источник питания (ЛИП) - Лампа - Резистор - Ключ (переключатель) - Вольтметр - Соединительные провода Теоретическое основание (кратко) - В последовательной цепи ток одинаков для всех элементов: I = I1 = I2 = I3 … - Напряжение на элементе i: Vi = I · Ri - Напряжение на цепи из нескольких последовательных элементов равно сумме напряжений по каждому элементу: Vобщий = V1 + V2 + … - Вольтметры дают прямую зависимость: U_лампы + U_резистора = U_источника (при замкнутой цепи и отсутствии других элементов). Схемы (прямоугольные схемы, ASCII) 1) Полная последовательная цепь [Источник] — [Ключ] — [Лампа] — [Резистор] — обратно к [Источник] Обозначения: - Лампа — элемент, на котором будем измерять U_l (V1) - Резистор — элемент, на котором будем измерять U_r (V2) - Участок лампа+резистор — сумма напряжений U_lr = U_l + U_r 2) Схема для измерения напряжения на лампе (V1) [Источник] — [Ключ] — [Лампа] — [Резистор] — обратно к [Источник] Вольтметр подключён параллельно лампе: + к левой клемме лампы, - к правой клемме лампы Обозначение на схеме: V1 3) Схема для измерения напряжения на резисторе (V2) [Источник] — [Ключ] — [Лампа] — [Резистор] — обратно к [Источник] Вольтметр подключён параллельно резистору: + к левой клемме резистора, - к правой клемме резистора Обозначение на схеме: V2 4) Схема для измерения напряжения на участке лампа+резистор (V_lr) [Источник] — [Ключ] — [Лампа] — [Резистор] — обратно к [Источник] Вольтметр подключён параллельно лампе+резистору (за цепью от начала лампы до конца резистора): + к началу лампы, - к концу резистора Обозначение на схеме: V_lr Порядок выполнения (пошагово) 1. Схема и план - Нарисуйте схему электрической цепи: источник тока, резистор, лампа и ключ, соединённые последовательно. - Покажите схему учителю. Укажите узлы и точки для подключения вольтметра. 2. Сборка - Соберите цепь по схеме. Убедитесь, что при сборке ключ находится в разомкнутом состоянии. 3. Измерение напряжения на лампе (V1) - Подключите вольтметр так, чтобы он измерял напряжение на лампе (V1). - Обозначьте на схеме положение вольтметра как V1. - Замкните цепь и запишите показания вольтметра. 4. Измерение напряжения на лампе и резисторе (V_lr) - Подключите вольтметр так, чтобы он измерял напряжение на участке лампа+резистор (V_lr). - Обозначьте положение вольтметра как V_lr. - Замкните цепь и запишите показания. 5. Обработка результатов - Запишите результаты по прямым делениям шкалы вольтметра (U-разделы). Таблица 16: поле заполнения для напряжений на лампе, резисторе и на участке лампа+резистор. - Пример заполнения приведён ниже. 6. Измерение напряжения на резисторе (V2) - Подключите вольтметр так, чтобы он измерял напряжение на резисторе (V2). - Обозначьте положение вольтметра как V2. - Замкните цепь и запишите показания. 7. Повторение измерения для проверки - Вновь измерьте напряжение на лампе (V1), на резисторе (V2) и на участке лампа+резистор (V_lr) после повторного включения/поворота ключа, чтобы проверить воспроизводимость. 8. Анализ результатов - Сравните V1 + V2 с V_lr. Определите, подтверждается ли гипотеза: в последовательной цепи сумма напряжений на отдельных элементах, входящих в один участок, равна напряжению на этом участке (V_lr ≈ V1 + V2). 9. Выводы по закономерностям - Сформулируйте закономерности по силе тока и напряжению при последовательном соединении проводников (из опыта: одинаковый ток во всех элементах; напряжения суммируются). Результаты измерений (таблица 16) Здесь вы заполняете реальными измерениями. Ниже — шаблон, который можно распечатать и заполнить во время эксперимента. Таблица 16. Напряжения в последовательной цепи и ток - Напряжение на лампе, U_l, В - Напряжение на резисторе, U_r, В - Напряжение на участке лампа+резистор, U_lr, В - Ток в цепи, I, А (один и тот же по всей цепи) - Напряжение источника, U_source, В (если измеряется отдельно) Пример заполнения (условные числа) Допустим, источником является 9 В, и элементы имеют некие сопротивления, приведу ориентировочные значения, которые показывают проверяемый принцип: - U_source = 9,0 В - V_lamp (U_l) = 3,8 В - V_resistor (U_r) = 5,0 В - V_lr (U_lr) = U_l + U_r ≈ 8,8–9,0 В (погрешность измерения) - I = U_source / (R_lamp + R_resistor) ≈ 0,90 A (пример) Заметьте: реальный ток зависит от сопротивлений лампы и резистора. Воляметрические значения должны складываться: U_lr ≈ U_source. Обсуждение результатов - В последовательной цепи через все элементы протекает одинаковый ток, поэтому I одинаков для лампы и резистора. - Напряжения на лампе и на резисторе распределяются пропорционально их сопротивлениям: U_l = I·R_lamp, U_r = I·R_resistor. - Напряжение на участке лампа+резистор равно сумме напряжений по каждому элементу: U_lr = U_l + U_r. - Гипотеза: суммарное напряжение на участке лампа+резистор равно сумме напряжений на лампе и на резисторе. В идеальной линии без погрешностей это действительно так; в реальности небольшие погрешности могут быть вызваны точностью измерения, внутренним сопротивлением источника и т.д. Лабораторные выводы №5 и №6 (сформулируйте закономерности) - Закон 1 (сила тока): В последовательной цепи сила тока одинакова во всех элементах: I1 = I2 = I3 = … . - Закон 2 (напряжение): Напряжения на последовательных элементах пропорциональны их сопротивлениям: Vi = I · Ri. - Закон 3 (сумма напряжений): Сумма напряжений на элементах, расположенных последовательно, равна напряжению на общем участке этой цепи: U_lr = U_l + U_r и, в целом, U_source = U_l + U_r + … для всей цепи. - Закон 4 (погрешности): В реальной цепи наблюдается неидеальная сумма из-за погрешности измерений, внутренних сопротивлений и сопротивления проводов, но в рамках эксперимента они должны близко совпадать. Итоговая рекомендация - Всегда правильно подключайте полярности к вольтметру: положительный зонд к более положительному узлу схемы относительно источника. - Перед замыканием цепи убедитесь в отсутствии короткого замыкания и правильности подключения. - Для наглядности сделайте пометки на схеме: V1, V2, V_lr по соответствующим участкам. Приложение: как нарисовать прямоугольные схемы - Используйте простые прямоугольники для компонентов: - [Источник] — источник питания - [Ключ] — переключатель - [Лампа] — лампа - [Резистор] — резистор - Соединяйте прямыми линиями (провода) в виде цепи. - Обозначайте узлы: точку между лампой и резистором можно пометить как узел N1, между источником и ключом как N0 и т.д. - Для измерений добавляйте схематически вольтметр как две параллельные стрелки/плюс и минус: V1, V2, V_lr рядом с соответствующими элементами. Если хотите, могу: - Подготовить готовые чертежи в формате SVG/PNG, чтобы вы распечатали схемы. - Привести в таблицу 16 конкретные пустые строки под ваши измерения (с подписями и единицами). - Подсказать конкретные примеры чисел под заданные резисторы и лампу, чтобы показать, как считать I и Vi.