"Сборка простейшей электрической цепи" из батареи, лампочки и выключателя особых пояснений не требует. Поэтому перейдем сразу к следующей работе (рис. 1) - параллельному соединению.
Поскольку при использовании лампочек накаливания потребляемый ток в этой схеме доходит до значительной величины, то используйте для этого опыта достаточно качественные, мощные и свежие батарейки или стабилизированный блок питания на подходящее напряжение. Обратите внимание на следующие особенности этой схемы:
- надежность в случае перегорания лампочек. Другие при этом продолжат работу.
- Но меньшая надежность в случае короткого замыкания (если только каждая из ветвей схемы не снабжена отдельным предохранителем).
- повышенный потребляемый ток
- полное напряжение и полная мощность каждого из потребителей
- наиболее подходит для сильноточных, но низковольтных источников питания.
Если у вас есть амперметр, то вы можете последовательно замерить токи в каждой из ветвей (поз. Р2), а затем общий ток (поз. Р1), и убедиться, что он равен их сумме.
Последовательное соединение (рис. 2). Обратите внимание на его особенности:
- меньшая надежность в случаях перегорания лампочек, обрывов проводов или отключения элементов - в этом случае гаснет вся цепь. Можете продемонстрировать это, выкрутив одну из лампочек.
- минимальный потребляемый ток
- напряжение источника питания делится между потребителями
- наиболее подходит для высоковольтных, но слаботочных источников питания
Понятно, что включенный в любое место этой цепи амперметр покажет один и тот же ток. Поэтому интереснее включить тестер в режим вольтметра и замерить напряжение на лампочках. При двух однотипных лампочках на каждой из них будет половина напряжения источника питания.
Регулировка силы тока при помощи реостата (рис. 3). Двигая движок реостата, отмечайте изменение силы тока в цепи. Если же у вас нет никаких измерительных приборов, достаточно пронаблюдать за изменением накала лампочки.
А это уже количественная лабораторная работа - определение сопротивления резистора (рис. 4). Подготовленный по рекомендациям из предыдущей статьи резистор будет у нас нагрузкой вместо лампочки. Измерьте силу тока в цепи с ним. Вы можете подставить в расчет либо стандартное напряжение батареи - 4,5 или 6 вольт, либо, переключив тестер в режим вольтметра, измерить, каково оно фактически. Измерение следует производить при включенном резисторе и не на самой батарейке, а уже после выключателя. Сравните рассчитанное вами значение сопротивления с номинальным, обозначенным на резисторе.
Количественно этот опыт получается неплохо. В советское время даже самые ширпотребовские тестеры измеряли ток и напряжение с погрешностью не более 2,5%. Погрешности самых распространенных резисторов обычно составляют 5 или 10%. Самую большую погрешность внесет то, что сам амперметр обладает заметным сопротивлением. Так что вычисленное вами значение, скорее всего, будет больше номинального. У автора резистор с номинальным сопротивлением 22 Ом, ток получился 185 мА. Расчетное значение сопротивления - 24,3 Ом.
Обратите также внимание на нагрев резистора. Вы можете рассчитать выделяющуюся на нем мощность по закону Джоуля-Ленца. (А при должном умении, тщательно продумав конструкцию не допускающую коротких замыканий, даже сконструировать себе полезную при простудных заболеваниях электрогрелку из нескольких резисторов с регулировкой)