2.02.1. Лабораторная работа №2.2.1.md

---

Последовательное и параллельное соединение

Тема работы

В этой лабораторной работе вы изучите, как последовательное и параллельное соединение влияет на работу электрической цепи. Вы соберёте схемы на макетной плате, измерите напряжение и ток с помощью мультиметра и на практике поймёте, почему старые новогодние гирлянды гасли, если перегорала одна лампочка, а в вашей квартире свет продолжает гореть.

Цель

• Изучить законы последовательного и параллельного соединения компонентов.
• На практике измерить распределение токов и напряжений в разных типах цепей.

Оборудование и материалы

• Макетная плата.
• Модуль питания.
• Аккумуляторная батарея 9В.
• 3 светодиода (одинакового цвета).
• 3 резистора номиналом 220 Ом.
• Соединительные провода.
• Мультиметр.

Ход работы

1. Подготовка питания

   • Установите модуль питания на макетную плату, подключите к нему батарею 9В и установите перемычку на 5В.

2. Эксперимент 1. Последовательное соединение (3 светодиода)

   При последовательном соединении компоненты подключаются друг за другом, образуя единый путь для тока.

   • Соберите цепь - от шины +5V подключите резистор 220 Ом. От него — анод первого светодиода. Катод первого — к аноду второго, катод второго — к аноду третьего. Катод третьего светодиода подключите к шине GND.
   • Наблюдение. Оцените яркость светодиодов.
   • Измерение. С помощью мультиметра измерьте напряжение на каждом светодиоде.

   

   • Измерение:
     • С помощью мультиметра измерьте напряжение на любом из светодиодов.
     • С помощью мультиметра измерьте общий ток цепи (включив мультиметр в разрыв сразу после шины +5V).
   • Фиксация. Занесите ваши наблюдения и среднее значение напряжения в таблицу в разделе «Результаты».

3. Эксперимент 2. Параллельное соединение (3 светодиода)

   При параллельном соединении компоненты подключаются к одним и тем же двум точкам.

   • Соберите цепь: создайте три параллельные ветви. Каждая ветвь состоит из резистора 220 Ом и светодиода. Все три ветви подключите между шинами +5V и GND.
   • Наблюдение. Сравните яркость с предыдущим экспериментом.

   

   • Измерение:
     • Измерьте напряжение на любом из светодиодов.
     • Измерьте силу тока в одной из ветвей, а затем общий ток цепи (включив мультиметр в разрыв сразу после шины +5V).
   • Фиксация. Занесите ваши наблюдения и измерения в таблицу.

4. Эксперимент 3. Повторение с двумя светодиодами

   • Повторите Эксперимент 1 и Эксперимент 2, но используя только два светодиода и два резистора.
   • Фиксация. Для каждого случая (последовательное и параллельное соединение) оцените яркость, измерьте напряжение и ток и занесите данные в таблицу.

Результаты

Заполните таблицу на основе ваших измерений и наблюдений.

Способ подключения	Количество светодиодов	Яркость (визуально, 1–5)	Напряжение на светодиоде (В)	Ток в ветви / общий ток (мА)
Последовательное	2
Последовательное	3
Параллельное	2
Параллельное	3

Анализ результатов

• При последовательном соединении общее напряжение (5В) разделилось между всеми элементами. Чем больше светодиодов, тем меньше напряжения достаётся каждому, и тем тусклее они светят.
• При параллельном соединении на каждую ветвь подаётся полное напряжение 5В, поэтому яркость не зависит от количества светодиодов. Однако общий ток, потребляемый от источника, растёт с каждым добавленным светодиодом.

Законы соединений:

• Последовательное. I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2
• Параллельное. I = I1 + I2, U = U1 = U2

Теперь понятно, почему в старых гирляндах при перегорании одной лампочки (разрыв цепи) гасли все, а в вашей квартире при выключении света в одной комнате в других он продолжает гореть.

Выводы

В этой лабораторной работе вы:

• Собрали и проанализировали схемы с последовательным и параллельным соединением.
• На практике убедились в справедливости законов распределения токов и напряжений.
• Поняли, почему для разных задач используются разные типы соединений.

Вопросы для самопроверки

1. Какая электрическая величина одинакова для всех элементов при последовательном соединении?
2. Какая электрическая величина одинакова для всех ветвей при параллельном соединении?
3. Почему в схеме с параллельным соединением для каждого светодиода нужен свой токоограничивающий резистор?
4. Сравните ваши измерения напряжения из таблицы. Подтверждают ли они закон U = U1 + U2 + ... для последовательной цепи?
5. Представьте, что вы собираете люстру с пятью лампочками. Какой тип соединения вы выберете и почему?

---

Вы освоили последовательные и параллельные соединения! В следующей лабораторной работе мы познакомимся с компонентами, которые позволяют плавно изменять сопротивление.