Меню

Практическая работа 22 исследование мощности тока при параллельном соединении ламп

Преимущества и недостатки параллельного и последовательного соединения лампочек

Руслан КоноваловРуслан Коновалов

Нет ничего проще для электрика, чем подключить светильник. Но если приходится собирать люстру или бра с несколькими плафонами, часто возникает вопрос: «Как лучше соединить?» Чтобы понять, чем отличается последовательное и параллельное соединение лампочек – вспомним курс физики за 8 класс. Давайте заранее договоримся, что будем рассматривать как пример освещение в сетях 220 V AC, эта информация справедлива и для других напряжений и токов.

Последовательное соединение

Через цепь из последовательно соединенных элементов протекает один и тот же ток. Напряжение на элементах, как и выделяемая мощность, – распределяется согласно собственным сопротивлениям. При этом ток равняется частному напряжения и сопротивления, т.е.:

Где Rобщ – сумма сопротивлений всех элементов последовательно соединенной цепи.

Чем больше сопротивление – тем меньше ток.

Схема последовательного соединения источников света

Подсоединение потребителей последовательно

Чтобы соединить два и больше источника света последовательно, нужно концы от патронов соединить между собой так, как изображено на картинке, т.е. у крайних патронов останется по одному свободному проводу, на которые мы и подаем фазу (P или L) с нулем (N), а средние патроны соединяются друг с другом одним проводом.

Через лампу 100 Вт, при напряжении 220 В, течет ток чуть меньше чем 0,5 А. Если соединить две по этой схеме, ток упадет в два раза. Лампы будут светить в половину накала. Потребляемая мощность не сложится, а уменьшиться до 55 (примерно) с обеих. И так далее: чем больше ламп, тем меньше ток и яркость каждой отдельной.

  • ресурс ламп накаливания возрастает;
  • если перегорает одна – не горят и остальные;
  • если использовать приборы разной мощности, те, что больше, – практически не будут светиться, те, что меньше, – будут светиться нормально;
  • все элементы должны быть одинаковой мощности;
  • нельзя в светильник с таким соединением включать энергосберегающие лампы (светодиодные и компактные люминесцентные лампы).

Такое соединение отлично подходит в ситуациях, когда нужно создать мягкий свет, например, для бра. Так соединяются светодиоды в гирляндах. Огромный минус – это то, что при сгорании одного звена не светят и другие.

При последовательном соединении если перегорает одна лампа гаснут и другие

Параллельное соединение

В цепях, соединенных параллельно, к каждому из элементов прикладывается полное напряжение источника питания. При этом ток, протекающий через каждую из ветвей, зависит только от ее сопротивления. Провода от каждого патрона соединены между собой обоими концами.

  • если одна лампа перегорит – остальные продолжат выполнять свои функции;
  • каждая из цепей светит в полный накал независимо от своей мощности, потому что к каждой приложено полное напряжение;
  • можно вывести из светильника три, четыре и больше проводов (ноль и нужное количество фаз к выключателю) и включать нужное количество ламп или группу;
  • работают энергосберегающие лампочки.

Чтобы включать свет по группам, соберите такую схему либо в корпусе светильника, либо в распределительной коробке.

Схема подключения ламп с выключателями

Каждая из ламп включается своим выключателем, их в этом случае три, а включены две.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для последовательного соединения важно учитывать, что ток через все лампы протекает один и тот же. Это значит, что чем больше элементов в цепи, тем меньше через нее протекает ампер. Напряжение на каждой лампе равняется произведению тока на ее сопротивление (закон Ома). Увеличивая количество элементов, вы будете понижать напряжение на каждом из них.

В параллельной цепи каждая ветвь берет на себя необходимое ей количество тока, а напряжение прикладывается то, которое выдает источник питания (напр. Бытовая электросеть)

Смешанное соединение

Другое название этой схемы последовательно-параллельная цепь. В ветвях параллельной цепи включено последовательно несколько потребителей, например, накаливания, галогенных или светодиодных. На LED-матрицах часто применяется такая схема. Этот способ дает некоторые преимущества:

  • подключение отдельных групп лампочек на люстре (например, 6-рожковой);
  • если сгорит лампа – не будет гореть только одна группа, из строя выйдет только одна последовательная цепь, остальные, параллельно стоящие, будут светить;
  • группируйте лампы последовательно одной мощности, а параллельные цепи – разной, если это нужно.

Недостатки те же, что присущи последовательным цепям.

Варианты смешанного подключения ламп

Схемы подключения других типов ламп

Чтобы правильно подключить другие виды осветительных приборов, нужно сначала узнать их принцип работы и ознакомиться со схемой подключения. Каждый из типов ламп требует определенных условий для работы. Процесс накаливания спирали совсем не предназначен для излучения света. В области больших мощностей и площади их заметно потеснили газоразрядные приборы.

Люминесцентные лампы

Кроме ламп накаливания, часто применяются и галогенные, и люминесцентные трубчатые лампы (ЛЛ). Последние распространены в административных зданиях, боксах для покраски автомобилей, гаражах, производственных и торговых помещениях. Немного реже их применяют дома, например, на кухне для подсветки рабочей зоны.

Читайте также:  Какие трансформаторы тока ставить

ЛЛ нельзя подключить напрямую к сети 220 В, для розжига нужно высокое напряжение, поэтому используется специальная схема:

  • дроссель, стартер, конденсатор (не обязательно);
  • электронный балласт.

Способы подключения люминесцентных ламп

Первая схема применяется все реже, отличается меньшим КПД, гудением дросселя и мерцанием светового потока, который часто не заметен глазу. Подключение электронного балласта часто изображено на корпусе.

Подключается либо одна лампу, либо две последовательно, в зависимости от ситуации и того, что есть в наличии, также и с электронным балластом.

Конденсатор между фазой и нулем нужен для компенсации реактивной мощности дросселя и снижения сдвига фазы, цепь запустится и без него.

Обратите внимание на то, как подсоединяются лампы, в освещении люминесцентным светом нельзя пользоваться теми же правилами, что и при работе с лампами накаливания. Похожим образом обстоит дело и с ДРЛ и ДНАТ-лампами, но они редко встречаются в быту, чаще в промышленных цехах и уличных фонарях.

Галогенные источники света

Этот тип часто применяется в точечных светильниках на подвесных и натяжных потолках. Подходят для освещения мест с повышенной влажностью, поскольку выпускаются для работы в цепях с пониженным напряжением, например, 12 вольт.

Схема подключения галогенной лампы

Для питания используют сетевой трансформатор 50 Гц, но габариты велики и со временем он начинает гудеть. Лучше для этого подойдет электронный трансформатор, на него приходит 220 В с частотой 50 Гц, а уходит 12 В переменного тока с частотой в несколько десятков кГц. В остальном подключение аналогичное с лампами накаливания.

Заключение

Правильно собирайте схемы в светильниках. Не подключайте энергосберегающие лампы последовательно и придерживайтесь схемы включения люминесцентных и галогенных светильников. Энергосберегающие лампы «не любят» пониженное напряжение и быстро сгорят, а люминесцентный светильник может и вовсе не зажечься.

Для подключения освещения подойдут клеммные колодки или зажимы Wago, тем более, если проводка алюминиевая, а провода у светильника медные. Главное – соблюдайте правила безопасности при работе с электрическими приборами.

Источник

Лабораторная работа по физике для 8-го класса:«Измерение мощности и работы тока в электрической лампе»

Цели урока:

  • закрепить знания учащихся о работе и мощности электрического тока, научить рассчитывать стоимость электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами и способам её экономии;
  • развивать практические умения и навыки пользования приборами для измерения параметров электрических цепей, совершенствовать учебно-информационные навыки (умение обрабатывать информацию и составлять таблицы), развивать наблюдательность, инициативу, внимание, память, воображение, творческие способности и познавательный интерес учащихся к физике;
  • воспитывать самостоятельность и коммуникативность через работу в группах, бережное отношение к своему здоровью (через знания о правилах безопасного использования электроприборов, с которыми мы соприкасаемся в жизни).

Тип урока:

Вид урока:

Оборудование урока (комплект для выполнения лабораторной работы):

  • источник питания;
  • низковольтная лампа на подставке;
  • вольтметр;
  • амперметр;
  • ключ;
  • соединительные провода;
  • секундомер (или часы с секундной стрелкой);

Электричество – сколько оно стоит?…

“Электричество – сколько оно стоит?… ”

План урока

Этапы урока

Время, мин

Приёмы и методы

І. Организационный момент, сообщение плана работы на уроке.

ІІ. Инструктаж по правилам техники безопасности.

ІІІ. Выполнение лабораторной работы.

Информация учителя, практические действия учащихся.

V. Расчёт стоимости электроэнергии (творческое задание №2).

Решение расчётной задачи.

VI. Подведение итогов урока.

VII. Домашнее задание

Ход урока

I. Организационный момент (2 минуты)

ІІ. Инструктаж по правилам техники безопасности (2 минуты)

Инструкция по технике безопасности при проведении лабораторной работы «Измерение мощности и работы тока в электрической лампе»

  1. Будьте внимательны и дисциплинированны, точно выполняйте указания учителя.
  2. Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.
  3. Размещайте приборы, материалы, оборудование на своём рабочем месте таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.
  4. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.
  5. Следите за исправностью всех креплений в приборах и приспособлениях.
  6. При сборке экспериментальных установок используйте провода с наконечниками с прочной изоляцией без видимых повреждений.
  7. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов.
  8. Источник тока к электрической цепи подключайте в последнюю очередь.
  9. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей, лишённым изоляции.
  10. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.

ІІІ. Выполнение лабораторной работы (25 минут)

Учитель рассказывает (и демонстрирует) порядок выполнения лабораторной работы:

  • собрать цепь из источника питания, лампы, амперметра и ключа, соединив всё последовательно;
  • подключить вольтметр параллельно лампе, замкнуть ключ и измерить напряжение ( U ) на лампе;
  • измерить амперметром силу тока ( І ) в цепи;
  • начертить в тетради схему собранной цепи и записать показания приборов;
  • вычислить мощность тока в лампе по формуле Р=UхI;
  • рассчитать работу тока в лампе по формуле А=UxIxt, измерив время ( t ) горения лампы в цепи;

схема

Проводник

Напряжение U, В

Сила тока I, А

Время t, сек

Читайте также:  Аппарат измеряющий силу тока

Источник

Лабораторная работа №4 «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»

Урок № ______ Поурочный конспект по физике

Класс 10-А Дата _______

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Тема: Изучение п оследовательного и параллельного соединения проводников.

Инструктаж по БЖ

Цель урока: проверить справедливость законов электрического тока для последовательного и параллельного соединения проводников.

Задачи: образовательные: сформировать умения собирать цепи из параллельно и последовательно соединенных проводников, определять цену деления электроизмерительных приборов, умения записывать и математически обрабатывать измеренные величины, делать вывод;

развивающие: развитие мышления, памяти, внимания, исследовательских способностей обучающихся, наблюдательности; развитие монологической речи с использованием физических терминов; развитие умения логически мыслить, умение анализировать и применять знания, делать выводы.

воспитательные: продолжить воспитание отношения к физике как к экспериментальной науке;

работу по формированию умений работать в коллективе (умение высказывать свою точку зрения и выслушать точку зрения товарища, умение уважать мнение товарища и др.); продолжить формирование сознательной дисциплины при работе в коллективе; воспитание аккуратности, дисциплинированности.

Тип урока : проверки и закрепления ЗУН

Оборудование: источник тока, резисторы, амперметр, вольтметр, реостат, соединительные провода, ключ.

Ход урока .

Ⅰ. Организационный момент

Взаимное приветствие педагога и обучающихся. Проверка готовности обучающихся к уроку. Фиксирование отсутствующих. Раздача тетрадей для лабораторных работ.

IⅠ. Актуализация знаний.

1.Чему равна общая сила тока в цепи при последовательном соединении? При параллельном?

2.Чему равно общее напряжение в цепи при последовательном соединении? При параллельном?

3.Как рассчитать общее сопротивление в цепи при последовательном соединении? При параллельном?

Ⅲ. Выполнение лабораторной работы.

1. Собрали схему из соединенных последовательно источника тока, реостата, амперметра и одного резистора.

2. Подключили к точкам С, Д вольтметр, параллельно резистору.

3. Замкнули цепь и измерили силу тока , напряжение

4.Заменили первый резистор вторым, измерили тока ,напряжение .

5.Подключили между точками С и Д оба резистора последовательно, параллельно им подключили вольтметр. Измерили тока , напряжение .

6. Соединили резисторы параллельно, подключили их между точками С и Д, затем параллельно им подключили вольтметр. Измерили тока ,напряжение .

7. Результаты измерений записали в таблицу 5.1.

, А

, В

, А

, В

, А

, В

, А

, В

Источник

Лабораторная работа № 6.

Колледж экономики, права и информатики

Отчет по лабораторной работе

По дисциплине

«Электротехнические основы источников питания»

студент 25 группы

Лабораторная работа №1

«Измерение зависимости сопротивления реальных проводников от их геометрических параметров и удельных сопротивлений материалов»

Цель:определить удельное сопротивление проводника и сравнить его с табличным значением.

2) L = 100м; S=0.1мм 2

6) P=0.0724*100/0.1=0.0000724мОм=0.0724Ом*мм 2 /м

№ опыта Длина, м Напряжение, В Сила тока, А Сопротивление, Ом Удельное сопротивление, Ом*м
1,44 0,198 0,7272 0,07272
1,493 0,02 72,475 0,07247
1,496 0,01 149,6 0,07262
1,498 0,0041 365,3 0,07307
1,499 0,002 0,07495

8) ρср=0,0731 Ом*мм 2 /м

Табличное значение для никеля ρ

Определили удельное сопротивление проводника и сравнили его с табличными данными, в итоге мы получили приблизительное значения. Произошли расхождения в результате погрешности в измерениях и погрешности в вычислениях.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Что называют удельным сопротивлением проводника?

Постоянный параметр для определенного вещества, определяющийся произведением сопротивления на длину и деленным на площадь поперечного сечения проводника

2. Как зависит сопротивление проводника от его длины?

Сопротивление прямо пропорционально его длине

3. По какой формуле можно рассчитать удельное сопротивление проводника?

4. В каких единицах измеряется удельное сопротивление проводника?

Лабораторная работа №2

«Исследование сопротивлений проводников при параллельном и последовательном соединении»

Цель:изучить законы протекания тока через последовательно и параллельно соединенные проводники и определить формулы расчета сопротивлений таких участков

По данным измерений

По данным расчета :

Теоретические расчеты частично потверждают практический данные

5)I(Rac)=0.315 A I=0.136 A I (RCD)=0.181A

6)I=1.5/4.76=0.315 A I+I=0.136+0.181=0.317

Ответы на контрольные вопросы:

1. Может ли сопротивление участка двух параллельно соединненых проводников быть больше (меньше) любого из них? Объясните ответ.

Может быть меньше, так как 1/Rобщ=1/R1+1/R2

2. Какие законы сохранения используются для вывода формул сопротивления параллельного и последовательного соединения проводников?

Первый и второй законы Кирхгофа

3. Проанализируйте аналогию между приводимыми здесь формулами и формулой для расчета сопротивления одного проводника через его геометрические параметры: . В чем заключается эта аналогия?

Аналогичная пропорция R=U/I можно привести к U=p*L и I=S

Лабораторная работа №3

«ЭДС и внутреннее сопротивление источников постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Цель:определить сопротивление источника цепи и его ЭДС

3. V=0.950 B I=0.33 A

5) R= (0,75-0,6)/(0,24-0,29)=0,3 Ом

Ответы на контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

Сила тока пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме внутреннего и внешнего сопротивлений.

2. Чему равна ЭДС источника при разомкнутой цепи?

В таком случае ЭДС равна напряжению

Читайте также:  Почему по мере разгона двигателя ток якоря уменьшается

3. Чем обусловлен внутреннее сопротивление источника тока?

Отношению изменения силы тока к изменению напряжения

4. Чем измеряется сила тока короткого замыкания батарейки?

Отношением ЭДС в внутреннему сопротивлению

Лабораторная работа № 4

«Исследование сложных цепей постоянного электрического тока»

Цель:изучить приемы расчета сложных электрических цепей постоянного тока.

Вывод: Разность потенциалов в точках О и О ’ равна 0, и ток тоже равен 0. Замкнутое и разомкнутое состояние не влияют на работу схемы

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какие свойства схемы могут оказаться полезными при расчете сложных схем?

Из симметрии ясно, что токи через элементы CO и DO должны быть одинаковы и равны токам, текущим через элементы OF и OE. А раз так, то в точке О цепь можно разорвать, при этом токи через элементы сетки не изменятся:

2. Между какими точками схемы, изображенной на рисунке 3, напряжение равно нулю?

Точки О и О ’

3. Исследуйте аналогичным способом сопротивление между противоположными вершинами проволочного куба? Чему равно сопротивление между этими точками?

Пусть сопротивление одного ребра куба = r, тогда

RAB= + + =

Лабораторная работа №5

«Мощность в цепи постоянного тока»

Цель:изучить законы выделения мощности в цепях постоянного тока и согласования источников тока с нагрузкой.

0,1363 0,136 0,018537
0,1 0,499 0,0499
0,088 0,617 0,054296
0,0883 0,666 0,058808
0,075 0,749 0,056175
0,0681 0,818 0,055706
0,06 0,899 0,05394
0,0535 0,964 0,051574
0,04 0,04
0,03 1,1 0,033
0,02 1,2 0,024

Вывод: При сопротивлении нагрузки0,65 ОмМощность, отдаваемая источником питания будет максимальна.

Чем ниже сопротивление нагрузки, тем больше теряется мощности.

Оптимальное сопротивление нагрузки ≥ внутреннему сопротивлению источника питания.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Почему при увеличении сопротивления нагрузки напряжение на ней растет?

По закону Ома, напряжение прямо пропорционально сопротивлению.

2. Объясните, почему выделяемая на нагрузке мощность мала, если сопротивление нагрузки сильно отличается от внутреннего сопротивления источника? Обратите внимание на формулы для силы тока (1) и напряжения (2) на нагрузке.

По формуле видно, что мощность обратно пропорциональная сумме сопротивлений нагрузки и источника питания, таким образом, наибольшая мощность будет выделяться на нагрузке при равенстве этих сопротивлений.

Лабораторная работа № 6.

«Принцип работы плавких предохранителей в электрических цепях»

Цель:рассчитать предохранители для защиты электронной сети с напряжением 220 В, питающей осветительные и электронагревательные приборы.

U генератора = 220В

Р лампочек = 60 Вт и 150 Вт

Р нагревательных приборов = 600Вт и 1000Вт

Рабочее напряжение = 240В

P,Вт U,В I,А
0,27
0,68
2,72
4,54

Вывод: Номинальный ток вставки должен удовлетворять требованию Iвст>Ip.

Каждый предохранитель сработал лишь тогда, когда будет превышение тока плавкой вставки на участке в цепи, который он защищает, величина тока предохранителя должна быть больше расчетного тока участка цепи.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какова цель установки предохранителей в электрических цепях?

Предохранитель необходим для защиты электрической цепи

2. Как рассчитать номинальный ток плавкой вставки предохранителя?

Рассчитать по формуле I=P/U

3. Почему правилами техники безопасности запрещается установка так называемых «жучков» — случайно выбранных проводников вместо целых предохранителей?

Потому, что случайно выбранные проводники могу не расплавиться при критической силе тока.

Источник



Лабораторная работа: исследование свойств параллельного соединения. 2
учебно-методическое пособие по теме

Творогов Борис Михайлович

Предназначена для студентов колледжей электротехнических профессий.

Скачать:

Вложение Размер
лабораторная работа исследование свойств параллельного соединения. 121.06 КБ

Предварительный просмотр:

Лабораторная работа: исследование свойств параллельного соединения.

Цель работы: научить сборке цепей параллельного соединения, подключению и пользованию измерительными приборами, определению параметров параллельного соединения, фиксации и анализу полученных данных.

М.Т.О.: 1. Напряжение питания 36 В переменный ток. 2. Лампы 25 Вт на 36 В – по 3 шт. одинаковых. 3. Лампы разной мощности 25 Вт, 40 Вт., 65 Вт. – по одной на каждое рабочее место.

Самоподготовка к выполнению лабораторной работы.

Изучить по конспекту или по учебнику темы: «Законы Ома», «Электрическое сопротивление», «Параллельное соединение потребителей»; «Мощность тока».

  1. Параллельное соединение ламп одинаковой мощности: 25 Вт – 3 шт.
  1. Начертить схему соединения. При вычерчивании схемы самостоятельно обозначить направления тока, точки падения напряжения и точки измерения величин напряжения, сопротивления.

  1. Записать данные измерительных приборов в таблицу:

Таблица измерительных приборов.

Количество делений шкалы.

  1. Собрать схему. Собранную схему предъявить преподавателю.
  2. С разрешения преподавателя включить источник питания. Произвести измерения и данные записать в таблицу измерений.
  3. Домашнее задание: вычислить величины сопротивлений.
  1. Параллельное соединение ламп разной мощности:

25 Вт; 40 Вт ; 60 Вт. Р 1 ≠ Р 2 ≠ Р 3

  1. Начертить схему соединения. При вычерчивании схемы самостоятельно обозначить направление тока, точки падения напряжения и точки измерения величин напряжения, сопротивления .

Источник