Лабораторная работа № 34 «Параллельное соединение»

Определения и обозначения

Параллельное соединение — способ соединить элементы так, чтобы их начала и концы были подключены к одним и тем же двум точкам цепи. Проще говоря, элементы стоят в разных дорожках, но присоединены к общим местам. Это помогает понять, почему одна ветвь может работать отдельно от другой.

Ветвь электрической цепи — участок цепи между точками разветвления. В параллельной цепи ток может выбрать одну из нескольких ветвей. Такое понятие нужно, чтобы рассматривать работу каждой лампы отдельно.

Узел электрической цепи — точка, в которой соединяются или разветвляются участки цепи. В узле один общий путь может разделиться на два, а затем снова соединиться. По узлам удобно проверять, действительно ли элементы включены параллельно.

Электрическая цепь — соединённые проводниками источник тока, потребитель и другие элементы, по которым может проходить ток. Источником может быть батарейка, а потребителем — лампа. Если цепь замкнута, ток способен пройти от источника через элементы и вернуться к нему.

Как это устроено

Параллельное соединение распознают не по внешнему виду схемы, а по её узлам. Нужно найти два места, где цепь разделяется и снова объединяется, а затем проверить, подключены ли к ним оба вывода каждого элемента. Если каждая лампа соединена с одной и той же парой узлов, лампы находятся в параллельных ветвях. Даже если на рисунке элементы стоят рядом или далеко друг от друга, решающим остаётся их подключение.

Чтобы собрать цепь из источника, проводов и двух ламп, сначала находят два узла разветвления. Один провод от источника подводят к первому узлу, а от него прокладывают две отдельные ветви с лампами. Концы ветвей соединяют во втором узле и возвращают провод к другому выводу источника, потому что только замкнутый путь позволяет току пройти через лампы.

Напряжение в параллельных ветвях одинаково, потому что каждая ветвь подключена к одной и той же паре точек. Напряжение показывает, насколько различаются электрические состояния этих точек, а разность для общей пары не меняется от выбора ветви. Поэтому при исправной цепи напряжение на первой и второй лампе будет одинаковым, если они соединены параллельно.

В узле общий ток разделяется: часть тока идёт по одной ветви, а часть — по другой. Количество тока в каждой ветви зависит от её элементов, поэтому токи не обязаны быть равными. После соединения ветвей токи складываются, и действует правило: Iобщ = I₁ + I₂. При проверке цепи также сравнивают свечение ламп и размыкают одну ветвь, чтобы увидеть, сохранится ли работа другой.

Свойства параллельного соединения

Сначала определите, о какой величине говорится: о напряжении, токе или работе ламп. В строке про напряжение сравнивают источник и одну ветвь, а в строке про ток — общий ток с токами отдельных ветвей. Последняя строка помогает предсказать результат опыта при размыкании одной ветви.

Разбор задач

Задача 1

Условие: на схеме две лампы подключены к одним и тем же двум узлам. Определите, соединены ли они параллельно.

1. Найдите первый узел, от которого цепь разделяется на участки.
2. Проверьте, проходит ли одна лампа по одной ветви, а вторая — по другой.
3. Убедитесь, что после ламп обе ветви соединяются во втором общем узле.

Ответ: да, лампы соединены параллельно, потому что каждая подключена к одной и той же паре узлов.

Задача 2

Условие: в параллельной цепи напряжение на одной лампе равно 3 В. Какое напряжение будет на второй лампе?

1. Определите вид соединения: в условии сказано, что цепь параллельная.
2. Вспомните свойство такого соединения: обе ветви подключены к одной паре точек.
3. Сделайте вывод, что напряжение на ветвях одинаково, поэтому значение для второй лампы не нужно вычислять сложением или вычитанием.

Ответ: напряжение на второй лампе равно 3 В.

Задача 3

Условие: токи в двух ветвях равны 0,2 А и 0,3 А. Найдите общий ток до разветвления и объясните, что произойдёт с первой лампой, если вторую ветвь разомкнуть.

1. Запишите правило для узла: общий ток равен сумме токов ветвей.
2. Подставьте значения: Iобщ = 0,2 А + 0,3 А = 0,5 А.
3. При размыкании второй ветви ток в ней прекратится, но проверьте первую ветвь отдельно: она остаётся замкнутой с источником.

Ответ: общий ток равен 0,5 А. Первая лампа может продолжать гореть, потому что её параллельная ветвь не разомкнута.

Типичные ошибки

Ошибка — считать соединение параллельным только потому, что элементы нарисованы рядом. Так думают из-за внешнего вида схемы, но положение ламп на листе ничего не решает. Проверьте, подключены ли оба вывода каждой лампы к одной и той же паре узлов.

Ошибка — считать, что ток во всех ветвях обязательно одинаков. Такое предположение появляется после сравнения параллельных ветвей без учёта их элементов. Запишите ток каждой ветви отдельно: он может отличаться, а общим является их сумма.

Ошибка — складывать напряжения на параллельных ветвях. Напряжение здесь одинаково, потому что ветви соединены с одними и теми же узлами. Перед вычислением спросите себя, речь идёт о токе или о напряжении.

Ошибка — думать, что при отключении одной лампы погаснут все. Это верно для некоторых последовательных цепей, но в параллельной цепи у ламп есть отдельные ветви. Проверьте, осталась ли ветвь второй лампы замкнутой.

Связь с другими темами

До лабораторной работы нужно знать состав электрической цепи и условные обозначения её элементов. Это позволит правильно читать схему и находить источник, лампы, провода и узлы. Без этого трудно понять, где начинаются и заканчиваются ветви.

Также нужно уметь безопасно собирать простую цепь и различать последовательное и параллельное соединения. Сравнение этих соединений помогает предсказать поведение ламп при размыкании участка. Все изменения в цепи выполняют только по указанию учителя.

Параллельное соединение пригодится при изучении электрических схем и домашней электропроводки. Отдельные приборы в такой системе могут работать независимо друг от друга. Поэтому неисправность одного участка не обязательно отключает остальные.

Что запомнить

• При параллельном соединении элементы находятся в разных ветвях.
• Ветви подключены к одной и той же паре узлов.
• Напряжение на параллельных ветвях одинаково.
• Общий ток равен сумме токов в ветвях.
• Отключение одной ветви не обязательно прерывает ток в остальных.
• Собирать и изменять цепь следует только по указанию учителя.