Электрическая цепь простая: Простейшая электрическая цепь | Электрикам

07:30 – 19:00

с понедельника по пятницу

Наблюдение)

Открытие электричества было большим шагом для человечества. Но научиться контролировать его было еще большим шагом! Для этого проекта вы создадите переключатель, который позволит вам управлять потоком электроэнергии, а затем вы сможете использовать переключатель в экспериментах.

Изображение справа взято из набора для тестирования времени автономной работы от MiniScience.com.

Сбор информации:

Узнайте об электричестве и о том, как оно проходит через проводящий материал. Читайте книги, журналы или спрашивайте профессионалов, которые могут знать, чтобы узнать о простых электрических цепях. Следите за тем, откуда вы получили информацию.
Спасите свою жизнь:

Представьте, что вы находитесь в темной пещере и только что потеряли фонарик. К счастью, у вас в карманах есть несколько запасных лампочек и несколько запасных батареек. Можно ли использовать эти и, возможно, еще один металлический предмет, например ложку, чтобы зажечь лампочку?

Каждая батарея имеет два полюса; каждая лампочка имеет два контакта. Чтобы зажечь лампочку, вам просто нужно соединить два полюса батареи с двумя контактами лампочки, используя любой проводящий материал. Токопроводящие материалы, такие как металлические вилки, ложки, ножи, проволока, фольга, легко найти.
На рисунке справа показано, как можно использовать один кусок провода и батарейку, чтобы зажечь лампочку.

Снимите изоляцию примерно с 2 дюймов каждого конца провода; намотайте один конец на винтовой контакт лампочки и подключите другой конец к нижней части батареи. Теперь поместите лампочку на батарею таким образом, чтобы нижний контакт лампочки касался верхнего полюса батареи (положительного полюса). Теперь ваша лампочка должна загореться.
Можете ли вы использовать другие проводящие предметы вместо провода, чтобы сделать то же самое?

Вопрос/ Цель:

Что вы хотите узнать? Напишите заявление, описывающее, что вы хотите сделать. Используйте свои наблюдения и вопросы, чтобы написать утверждение.

Цель этого проекта — построить простую электрическую цепь, чтобы продемонстрировать, что цепь должна иметь полный путь проводящих материалов от одного вывода источника питания через нагрузку и обратно к другому выводу источника питания.

Очень важный вопрос, связанный с этим проектом. :

Какие бытовые материалы являются проводящими?

Определить переменные:

Когда вы думаете, что знаете, какие переменные могут быть задействованы, подумайте о том, как изменить одну за другой. Если вы измените более одного за раз, вы не будете знать, какая переменная вызывает ваше наблюдение. Иногда переменные связаны и работают вместе, чтобы вызвать что-то. Сначала попробуйте выбрать переменные, которые, по вашему мнению, действуют независимо друг от друга.

Статус цепи (разомкнут или замкнут) является нашей независимой переменной. Поток электричества, который может зажечь лампочку или активировать любое другое электрическое устройство, является зависимой переменной.

Это означает, что поток электроэнергии зависит от состояния размыкания/замыкания цепи.

Гипотеза:

На основе собранной информации сделайте обоснованное предположение о том, какие факторы влияют на систему, с которой вы работаете. Идентификация переменных необходима, прежде чем вы сможете выдвинуть гипотезу.

Моя гипотеза состоит в том, что при разомкнутой цепи электричества не будет. Нам нужно использовать провода, чтобы замкнуть цепь, чтобы поток электричества от батареи к лампочке и обратно к батарее мог зажечь лампочку. Поскольку монета — это металл, а металлы проводят электричество, мы можем замкнуть цепь, используя монету.

Схема эксперимента:

Спланируйте эксперимент для проверки каждой гипотезы. Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо. Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».

Пожалуйста, прочтите внимательно!

Во всех экспериментах используется безопасная низковольтная батарея. Бытовой электрический ток содержит высокое напряжение, которое может привести к серьезной травме. Не используйте бытовой электрический ток для любого из этих экспериментов.

Внимательно следуйте инструкциям по подключению для каждого эксперимента — неправильное подключение может привести к протечке и/или разрыву батареи.

Не разбирайте батарею — контакт с внутренним материалом батареи может привести к травме.

Не бросайте батарею в огонь, не перезаряжайте, не вставляйте обратной стороной, не смешивайте с использованными или другими типами батарей — это может привести к взрыву, протечке и травме.

В этом эксперименте вы создадите простую электрическую цепь. Обратите внимание, что «простой» означает «легкий» (в данном контексте). Это означает электрическую цепь с одной батареей, одной лампой и одним выключателем.

Материалы:

1. Деревянная доска 12см x 17см (5″ x 7″)
2. Держатель одноячеечной батареи (MiniScience # MBh2D)
3. Простой переключатель (MiniScience # KSWITCH)
4. Миниатюрный патрон для лампы (MiniScience # MINIBASE, MINIBASEP, MINIBASEB)
5. Миниатюрная лампа 1,2 В (MiniScience # E0112)
6. Маленькие винты
7. Соединительные провода (рекомендуются одножильные медные провода калибром от 20 до 26)

Изображение ниже взято из комплекта Simple Electric Circuit на сайте MiniScience.com.

Процедуры:

1. Присоедините держатель батареи, выключатель и держатель лампы к деревянной доске с помощью небольших винтов.
2.Подсоедините один провод от держателя батареи к держателю лампы.
3.Подсоедините один провод от держателя батареи к выключателю.
4.Подсоедините один провод от держателя лампы к выключателю.
5.Вставьте батарею в держатель батареи.

6. Ввинтите лампу в патрон.
7. Замкните переключатель, опустив рычаг. Свет должен включиться.
8.Если свет не работает, проверьте все соединения и повторите попытку.

Простая электрическая цепь с использованием материалов-заменителей

У вас может не быть доступа к держателям батарей, держателям ламп и выключателям. В этом случае вы все еще можете создать простую электрическую цепь. В этом методе мы используем канцелярские кнопки, скрепки, прищепку, резиновую ленту, чтобы заменить обычные материалы, такие как выключатель, держатель батареи и держатель лампы.

1. Намотайте оголенный конец провода на кнопку. Зацепите канцелярскую скрепку вокруг кнопки и прижмите ее к деревянному бруску. Energizer. com – Учебный центр – Научные проекты – Шаги
2. Оберните второй оголенный конец провода вокруг другой кнопки и вдавите его в дерево.
3. Этот провод подключается к положительному (+) проводу блока питания.
4. Вставьте третью кнопку в середину деревянного блока, чтобы зафиксировать переключатель скрепки на месте. Ваше переключение завершено.
5. Вставьте третью кнопку в середину деревянного блока, чтобы зафиксировать переключатель скрепки на месте. Ваше переключение завершено.

Альтернативный вариант: Изолированные ножевые выключатели доступны в продаже. Вы можете приобрести и использовать один из этих переключателей для своего эксперимента.
Также в продаже имеются изолированные патроны для лампочек и маленькие лампочки.

Соберите патрон для лампы
5. Прибейте прищепку к деревянному бруску.

Energizer.com – Учебный центр – Научные проекты – Шаги
6. Поместите свободный провод от выключателя (шаг №1) с помощью гвоздя в древесину прямо под браншами прищепки.
7. Оберните один зачищенный конец оставшегося неподсоединенного провода вокруг лампы. Зажмите его в губках прищепки с помощью кнопки внизу, чтобы сделать полный контур.
8. Прикрепите свободный провод к дереву. Этот провод подключается к отрицательному (-) подводящему проводу блока питания.

Завершите круг
9. Возьмите проволоку из шага 3 и совместите зачищенный конец под прямым углом. Подсоедините провод к положительному (+) проводу «Блока питания» с помощью ленты.

Energizer.com — Учебный центр — Научные проекты — Шаги
10. Возьмите провод из шага 8 и согните оголенный конец под прямым углом. Подключите запись к отрицательному (-) проводу «Power Pack» с помощью ленты.

Когда выключатель цепи разомкнут, ток не течет к лампочке. Пальцем нажмите на переключатель скрепки. Вы замыкаете и замыкаете цепь, чтобы электричество могло течь к лампочке.
Выключатель, держатель лампы и переносной источник питания представляют собой полную схему и расположение проводников ; они обеспечивают прохождение электрического тока по проводу. Металлические предметы являются лучшими проводниками. Медь, латунь, сталь или полоска олова могут иметь много свободных электронов, способных перемещаться под действием электродвижущей силы, такой как напряжение в батарее. В изоляторах, таких как покрытие на проводе, электроны не двигаются легко, поэтому вы можете безопасно работать с электричеством.

Введение:

Созданную вами простую электрическую цепь можно использовать в качестве тестера проводимости.

Процедура:

Пока переключатель разомкнут и лампочка не горит, поместите монету между контактами переключателя (канцелярской кнопкой и скрепкой). Лампочка горит? Если это так, монета является проводящей.

Повторите этот тест с другим предметом домашнего обихода, таким как гвоздь, скрепка, металлическая ложка, пластиковая ложка, палочка от эскимо, бумага, алюминиевая фольга и любой другой предмет, который вы хотите проверить.

Запишите свои наблюдения в следующую таблицу:

Попробуйте найти около 10 или более объектов, которые можно проверить на проводимость.

Материалы и оборудование:

Примерный перечень материалов:

1. Деревянная основа
2. Миниатюрная лампочка (1,2 В, 2,5 В, 5 В)
3. Миниатюрный цоколь (для лампочки)
4. Изолированный провод #23 (несколько футов)
5. Простой переключатель
6. Держатель батареи
7. Аккумулятор
8. Винты

Научный набор по электричеству и проводимости MiniScience. com содержит все материалы, перечисленные выше.

Полный список материалов может варьироваться в зависимости от выбранных вами экспериментов и доступных вам материалов.

Результаты эксперимента (наблюдение):

Эксперименты часто проводятся сериями. Можно провести серию экспериментов, каждый раз изменяя одну переменную на разную величину. Серия экспериментов состоит из отдельных экспериментальных «прогонов». Во время каждого прогона вы измеряете, насколько переменная повлияла на изучаемую систему. Для каждого прогона используется разная величина изменения переменной. Это приводит к разной реакции системы. Вы измеряете этот ответ или записываете данные в таблицу для этой цели. Это считается «необработанными данными», поскольку они еще не обработаны и не интерпретированы. Например, когда необработанные данные обрабатываются математически, они становятся результатами.

Расчеты:

Напишите, что вы узнали из своих экспериментов.

Сводка результатов:

Подведите итог тому, что произошло. Это может быть в виде таблицы обработанных числовых данных или графиков. Это также может быть письменное изложение того, что произошло во время экспериментов.

На основе расчетов с использованием зарегистрированных данных составляются таблицы и графики. Изучая таблицы и графики, мы можем увидеть тенденции, которые говорят нам, как различные переменные влияют на наши наблюдения. На основании этих тенденций можно сделать выводы об изучаемой системе. Эти выводы помогают нам подтвердить или опровергнуть нашу первоначальную гипотезу. Часто математические уравнения можно составить из графиков. Эти уравнения позволяют нам предсказать, как изменение повлияет на систему, без необходимости проведения дополнительных экспериментов. Продвинутые уровни экспериментальной науки в значительной степени зависят от графического и математического анализа данных. На этом уровне наука становится еще более интересной и мощной.

Заключение:

Используя тенденции в ваших экспериментальных данных и ваших экспериментальных наблюдениях, попытайтесь ответить на ваши первоначальные вопросы. Верна ли ваша гипотеза? Настало время собрать воедино то, что произошло, и оценить проведенные вами эксперименты.

Связанные вопросы и ответы:

То, что вы узнали, может помочь вам ответить на другие вопросы. Многие вопросы связаны. Во время экспериментов у вас могло возникнуть несколько новых вопросов. Теперь вы можете понять или проверить то, что вы обнаружили при сборе информации для проекта. Вопросы ведут к большему количеству вопросов, которые приводят к дополнительным гипотезам, которые необходимо проверить.
Можно ли зажечь лампочку одним проводом?
Можно ли включить лампочку без батарейки или любого другого источника электроэнергии?
Можете ли вы замкнуть цепь с помощью монеты?

Возможные ошибки:

Если вы не заметили ничего отличного от того, что произошло с вашим элементом управления, переменная, которую вы изменили, может не повлиять на исследуемую систему. Если вы не наблюдали последовательную, воспроизводимую тенденцию в своей серии экспериментальных запусков, возможно, экспериментальные ошибки повлияли на ваши результаты. Первое, что нужно проверить, это то, как вы делаете свои измерения. Является ли метод измерения сомнительным или ненадежным? Возможно, вы неправильно читаете показания весов, или, возможно, измерительный прибор работает хаотично.

Если вы обнаружите, что ошибки эксперимента влияют на ваши результаты, тщательно переосмыслите план своих экспериментов. Просмотрите каждый шаг процедуры, чтобы найти источники потенциальных ошибок. Если возможно, попросите ученого просмотреть процедуру вместе с вами. Иногда автор эксперимента может упустить очевидное.

Ссылки:

Список литературы

Вопрос:

Я проводил эксперимент, чтобы выяснить, могу ли я получить свет от винограда или фруктов. Я соединил две готовые батареи размера D вместе и использовал два зажима типа «крокодил» для соединения провода. Затем я подключил провод к фрукту и использовал тестер, чтобы увидеть, загорится ли он, но он не загорелся. Я отключил батареи от фруктов и добавил еще две батареи вместе. Я использовал тестер, чтобы проверить, насколько мощными были четыре батареи вместе, и тестер загорелся на некоторое время, а затем взорвался. Затем я открыл тестер и обнаружил, что лампочка внутри тестера оказалась такой же, как у рождественских гирлянд.
Хотелось бы узнать, почему тестер не загорелся, когда у меня были подключены батарейки к фруктам.

Ответ:

Я не уверен, что понял ваш вопрос; Итак, я перефразирую это, а затем отвечаю.

Вы используете батарею в качестве источника электричества и используете виноград в качестве лампочки, и вы хотите зажечь виноград. Если это то, что вы пытаетесь сделать, это невозможно. Виноград и другие фрукты не могут производить свет.

Ваш проект по производству электричества из фруктов. Другими словами, вы хотите, чтобы картофель работал как батарея. Таким образом, вместо того, чтобы использовать батарею, чтобы зажечь лампочку, вы хотите использовать картошку, чтобы зажечь лампочку. Это возможно. Я говорю «может быть», потому что, если количество электричества, которое вы производите, слишком мало, его будет недостаточно, чтобы зажечь любую лампочку.

В этом случае вы можете использовать вольтметр, чтобы показать, что ваш фрукт действительно производит электричество.

Определение простой последовательной электрической цепи

Понимание основ электроники означает понимание схем, принципов их работы и способов расчета таких параметров, как общее сопротивление различных типов цепей. Схемы реального мира могут быть сложными, но вы можете понять их, используя базовые знания, полученные из более простых, идеализированных схем.

Два основных типа цепей — последовательные и параллельные. В последовательной цепи все компоненты (например, резисторы) расположены в линию, а цепь составляет один контур провода. Параллельная цепь разделяется на несколько путей с одним или несколькими компонентами на каждом. Расчет последовательных цепей прост, но важно понимать различия и то, как работать с обоими типами.

Основы электрических цепей

Электричество течет только по цепям. Другими словами, ему нужен полный цикл, чтобы что-то работало. Если вы разорвете эту петлю с помощью переключателя, питание перестанет поступать, и ваш свет (например) выключится. Простым определением схемы является замкнутый контур проводника, по которому могут перемещаться электроны, обычно состоящий из источника питания (например, батареи), электрического компонента или устройства (например, резистора или лампочки) и проводящего провода.

Чтобы понять, как работают электрические схемы, вам потребуется освоить базовую терминологию, но вы будете знакомы с большинством терминов из повседневной жизни.

«Разность потенциалов» — это термин, обозначающий разницу в электрической потенциальной энергии между двумя точками на единицу заряда. Батареи работают, создавая разность потенциалов между двумя их клеммами, что позволяет току течь от одной к другой, когда они подключены к цепи. Потенциал в одной точке технически является напряжением, но на практике важна разница в напряжении. 5-вольтовая батарея имеет разность потенциалов 5 вольт между двумя клеммами, а 1 вольт = 1 джоуль на кулон.

Подсоединение проводника (например, провода) к обеим клеммам батареи создает цепь, по которой течет электрический ток. Ток измеряется в амперах, что означает кулоны (заряда) в секунду.

Любой проводник будет иметь электрическое «сопротивление», что означает противодействие материала протеканию тока. Сопротивление измеряется в омах (Ом), и проводник с сопротивлением 1 Ом, подключенный к напряжению 1 вольт, пропускает ток силой 1 ампер.

Соотношение между ними заключено в законе Ома:

V=IR

Другими словами, «напряжение равно току, умноженному на сопротивление».

Последовательные и параллельные схемы

Два основных типа схем отличаются тем, как в них расположены компоненты.

Простое определение последовательной цепи: «Цепь с компонентами, расположенными по прямой линии, так что весь ток протекает через каждый компонент по очереди». Если вы создали базовую петлевую цепь с батареей, подключенной к двум резисторам, а затем подключили обратно к батарее, два резистора будут включены последовательно. Таким образом, ток будет идти от положительного вывода батареи (по соглашению вы считаете, что ток выходит из положительного конца) к первому резистору, от него ко второму резистору, а затем обратно к батарее.

Параллельная цепь отличается. Цепь с двумя параллельными резисторами будет разделена на две дорожки с резистором на каждой. Когда ток достигает соединения, такое же количество тока, которое входит в соединение, также должно покинуть соединение. Это называется законом сохранения заряда или, в частности, для электроники — действующим законом Кирхгофа. Если два пути имеют одинаковое сопротивление, по ним будет течь одинаковый ток, поэтому, если ток 6 ампер достигнет соединения с одинаковым сопротивлением на обоих путях, по каждому потечет 3 ампера. Затем пути воссоединяются перед повторным подключением к батарее, чтобы замкнуть цепь.

Расчет сопротивления последовательной цепи

Расчет общего сопротивления нескольких резисторов подчеркивает различие между последовательными и параллельными цепями. Для последовательной цепи общее сопротивление ( R _total ) равно сумме отдельных сопротивлений, поэтому:

R_{total}=R_1 + R_2 + R_3 + …

это последовательная цепь означает, что общее сопротивление на пути – это просто сумма отдельных сопротивлений на нем.

Для практической задачи представьте последовательную цепь с тремя сопротивлениями: R ₁ = 2 Ом, R ₂ = 4 Ом и R 4 43 90 90 . Вычислите общее сопротивление в цепи.

Это просто сумма отдельных сопротивлений, поэтому решение:

\begin{aligned} R_{total}&=R_1 + R_2 + R_3 \\ &=2 \; \Омега\; + 4\; \Омега\; +6\; \Омега\\ &=12\; \Омега\конец{выровнено}

Расчет сопротивления для параллельной цепи

Для параллельных цепей расчет R _итого немного сложнее. Формула:

{1 \выше{2pt}R_{всего}} = {1 \выше{2pt}R_1} + {1 \выше{2pt}R_2} + {1 \выше{2pt}R_3}

Помните, что эта формула дает вам обратную величину сопротивления (т. е. единицу, деленную на сопротивление). Таким образом, вам нужно разделить один на ответ, чтобы получить общее сопротивление.

Представьте себе, что те же самые три резистора, которые были раньше, были подключены параллельно. Общее сопротивление будет равно: 9{-1}}\\ &= 1,09 \; \Omega \end{align}

Как решить последовательную и параллельную комбинированную схему

Вы можете разбить все схемы на комбинации последовательных и параллельных цепей. Ветвь параллельной цепи может состоять из трех последовательно соединенных компонентов, а цепь может состоять из трех параллельных разветвленных секций, расположенных в ряд.

Решение подобных задач просто означает разбиение схемы на участки и их поочередное выполнение. Рассмотрим простой пример, когда на параллельной цепи есть три ответвления, но к одному из этих ответвлений подключен ряд из трех резисторов.

Уловка для решения проблемы состоит в том, чтобы включить расчет последовательного сопротивления в более крупный расчет для всей цепи. Для параллельного контура необходимо использовать выражение:

{1 \выше{2pt}R_{всего}} = {1 \выше{2pt}R_1} + {1 \выше{2pt}R_2} + {1 \ выше{2pt}R_3}

Но первая ветвь, ​ R ​ ₁ , на самом деле состоит из трех разных резисторов, соединенных последовательно. Итак, если вы сначала сосредоточитесь на этом, вы знаете, что:

R_1 = R_4 + R_5 + R_6

Представьте, что R ₄ = 12 Ом, R ₅ = 5 Ом и R ₆ = 3 Ом. Общее сопротивление:

\begin{align} R_1&=R_4 + R_5 + R_6 \\ &= 12\; \Омега\; + 5\; \Омега\; + 3\; \Омега\&= 20\; \Omega \end{aligned}

С этим результатом для первой ветви вы можете перейти к основной проблеме.