Σύνδεση αντιστάσεων παράλληλα

Γουρζής Στάθης – Φυσικός, Συνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2012Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών Μεγανησίου Λευκάδος

Σε ένα στοιχειώδες ωμικό κύκλωμα, η τάση στα άκρα των αντιστάσεων, που έχουν συνδεθεί παράλληλα, είναι ίση με την τάση που παρέχει η πηγή …

V1

V2

Vπηγής

Στο εργαστήριο των Φυσικών Επιστημών, για την μελέτη της παράλληλης σύνδεσης δύο αντιστατών θα χρειαστούμε …

Μια πηγή συνεχούς ρεύματος …

Δύο αντιστάσεις των 47 Ω …

… τις οποίες έχουμε συνδέσει με παράλληλο τρόπο …

Δύο πολύμετρα, για την μέτρηση των τάσεων στα άκρα των δύο αντιστάσεων και για την μέτρηση των ρευμάτων στο κύκλωμα …

… και τον υπολογιστή του εργαστηρίου με το πρόγραμμα « Φυσική ΙΙ » .

Μετράμε πρώτα την εσωτερική αντίσταση των πολυμέτρων, γιατί έχουμε πτώση τάσης σε αυτά, γεγονός που, μερικές φορές, επηρεάζει αρκετά τις μετρήσεις μας …

Γυρίζουμε το διακόπτη,στη κλίμακα μέτρησης της αντίστασης και στην πρώτη ένδειξη …

Ω Ω

Πραγματοποιούμε το ωμικό κύκλωμα

της εικόνας, συνδέοντας παράλληλα

τις δύο αντιστάσεις των 47 Ω,

και στη συνέχεια κλείνουμε το κύκλωμα,

( πάντα με την πηγή κλειστή ),

στην παροχή τάσης 0 – 20 Volt …

Στους ακροδέκτες των δύο βολτόμετρων, πραγματοποιώ προεκτάσεις,

με κατάλληλα καλώδια, ( κροκοδειλάκια ),ώστε να μπορώ να τα συνδέσω

με τις αντιστάσεις …

… συνδέω το ένα βολτόμετρο,στα άκρα της μιας αντίστασης …

… η ένδειξη είναι, στα 20 Volt …

… η πηγή κλειστή …

… και το δεύτερο βολτόμετρο, παράλληλα ,

στα άκρα της άλλης αντίστασης …

… και εδώ η ένδειξη είναι, στα 20 Volt …

Ανοίγω τα πολύμετρα, ενώ η πηγή παραμένει κλειστή, και οι ενδείξεις μου είναι όλες στο 0 …

Vπηγής

V1

V2

Όταν, όμως, η πηγή ανοίγει,

και χωρίς να αυξήσωκαθόλου την τάση,

από το μηδέν που βρίσκεται, βλέπω ότι έχω

ενδείξεις τάσης στα πολύμετρα …

Παρατηρώ ότι, ακόμα και αυτές οι μικρές ενδείξεις, ακολουθούν τον κανόνα της ισότητας της τάσης με αυτή της πηγής, στα άκρα των αντιστάσεων …

Σε αυτό το σημείο, σημειώνουμε την ένδειξη που έχει ο δείκτης μέτρησης της τάσης,και βρίσκεται στο + 1,2 περίπου ενώ η πηγή είναι κλειστή.

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά στα 4 Volt …

V2

Vπηγής

V1

Ξεκινάμε να αυξάνουμε την τάση της πηγής …

Η τάση στα άκρα των αντιστάσεων είναι ίση …

Vπηγής

V1

V2

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 8,5 Volt …

… συνεχίζουμε να αυξάνουμε την τάση της πηγής …

… και η τάση στα άκρα των αντιστάσεων παραμένει ίση …

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 13,5Volt …

Vπηγής

V1

V2

… αυξάνουμε την τάση της πηγής για άλλη μια φορά …

… και η τάση στα άκρα των αντιστάσεων παραμένει πάλι ίση …

Στον υπολογιστή του εργαστηρίου, ανοίγουμε τώρα το πρόγραμμα « Φυσική ΙΙ » …

… και το ξεκινάμε …

Επιλέγουμε την ενότητα «Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός»…

… και την άσκηση«Κυκλώματα συνεχούς ρεύματος»…

Το πρόγραμμα αυτό, μας δίνει την δυνατότητα να σχεδιάσουμε εικονικά,το ωμικό κύκλωμα της εκάστοτε πειραματικής μας διάταξης …

Εδώ, για παράδειγμα, σχεδιάζουμε ένα ωμικό κύκλωμα, με πηγή και αντίσταση, έχοντας προσθέσει ένα βολτόμετρο, παράλληλα συνδεδεμένο και ένα αμπερόμετρο σε σειρά …

Η εικονική διάταξη, για την παράλληλη συνδεσμολογία, φαίνεται στο παρακάτω σχήμα του προγράμματος …

… όπου χρησιμοποιήσαμε αντιστάσεις ρυθμισμένες στα 4,7 Ω …

Όταν η πηγή ανοίγει,και χωρίς να αυξήσωκαθόλου την τάση,

από το μηδέν που βρίσκεται,

βλέπω πάλι ότι έχω ενδείξεις τάσης

στα πολύμετρα …

… και παρατηρώ, ξανά, ότι και αυτές οι μικρές ενδείξεις, ακολουθούν τον κανόνα της ισότητας της τάσης με αυτή της πηγής στα άκρα των αντιστάσεων …

Ρυθμίζω στο πρόγραμμα την τάση της πηγής στα 3,3 Volt …

Vπηγής = 3,3 Volt

V1 = 3,3 VoltV2 = 3,3 Volt

… και με το «Υπολογισμός», εμφανίζω την ίδια, βέβαια, τιμή για την τάση, στα άκρα των δύο αντιστάσεων …

Επαληθεύω τους υπολογισμούς, και τη θεωρία, στο κύκλωμα …

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 3,3Volt …

Vπηγής

V1

V2

Ρυθμίζω, τώρα, στο πρόγραμμα την τάση της πηγής στα 6,6 Volt …

Vπηγής = 6,6 Volt

V1 = 6,6 Volt V2 = 6,6 Volt

… επαληθεύω πάλι τους υπολογισμούς, και τη θεωρία, στο κύκλωμα …

Vπηγής

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 6,6 Volt …

V1

V2

Ρυθμίζω, τώρα, στο πρόγραμμα την τάση της πηγής στα 9,9 Volt …

Vπηγής = 9,9 Volt

V1 = 9,9 Volt V2 = 9,9 Volt

… επαληθεύω και πάλι τους υπολογισμούς, και τη θεωρία, στο κύκλωμα …

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 9,9 Volt …Vπηγής

V1

V2

Στο δεύτερο μέρος του πειράματος, θα μετρήσουμε, και θα επαληθεύσουμε, την τιμή των ρευμάτων στο κύκλωμα, όπου οι αντιστάσεις έχουν συνδεθεί παράλληλα …

Θα μετρήσουμε, λοιπόν, το ρεύμα στο κύκλωμα Ι και το ρεύμα Ι1, ανάμεσα στις δύο αντιστάσεις, που έχουμε συνδέσει …

Συνδέουμε το ένα πολύμετρο, που έχουμε μετατρέψει σε αμπερόμετρο,

σε σειρά με τις δύο αντιστάσεις …

Ι1

… και το άλλο πολύμετρο, που επίσης έχουμε μετατρέψει σε αμπερόμετρο, το συνδέουμε σε σειρά με τις δύο αντιστάσεις και

την πηγή…

Ανοίγοντας τα πολύμετρα, ενώ η πηγή παραμένει κλειστή,

βλέπω ότι οι ενδείξεις μου είναι όλες στο 0 …

Ι

Ι1

… η πηγή κλειστή …

Όταν, όμως, η πηγή ανοίγει,και χωρίς να αυξήσωκαθόλου την τάση,

από το μηδέν που βρίσκεται, βλέπω ότι έχω

ενδείξεις ρεύματος στα πολύμετρα …

… και με το «Υπολογισμός», εμφανίζω τις τιμές των ρευμάτων, στο κύκλωμα και ανάμεσα στις δύο αντιστάσεις…

Ρυθμίζω στο πρόγραμμα την τάση της πηγής στα 10 Volt …

Ι1 = 2,13 A

Ι = 4,26 A

Vπηγής = 10 Volt

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 10 Volt …

Ι

Ι1… επαληθεύω τους υπολογισμούς, με τα πολύμετρα …

Να σημειώσουμε εδώ, ότι οι υπολογισμοί στο ρεύμα

είναι δεκαπλάσιοι,από αυτούς των πολυμέτρων ,

γιατί οι αντιστάσεις στο κύκλωμα είναι 10πλάσιες

από αυτές του προγράμματος …

Ρυθμίζω τώρα, στο πρόγραμμα την τάση της πηγής στα 6,6 Volt …

Ι = 2,80 A

Ι1 = 1,40 A

Vπηγής = 6,6 Volt

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 6,6 Volt …

… επαληθεύω τους υπολογισμούς, με τα πολύμετρα …

Ι1

Ι

Ρυθμίζω τέλος, στο πρόγραμμα την τάση της πηγής στα 3,3 Volt …

Ι = 1,40 A

Ι1 = 0,70 A

Vπηγής = 3,3 Volt

Η πραγματική τάση

της πηγής είναι κοντά

στα 3,3 Volt …

… και επαληθεύω τους υπολογισμούς, με τα πολύμετρα …

Ι1

Τέλος πειράματος …