Otpornici paralelno: struja se dijeli
1 · Predviđanje
Dva otpornika povezana su paralelno (jedan uz drugi) na bateriju od 6 V, pa oba vide puni napon baterije. Ako povećaš vrijednost drugog otpornika, raste li ili pada ukupna struja iz baterije?
- Ukupna struja raste kako R2 raste.
- Ukupna struja ne ovisi o R2.
- Ukupna struja pada — veća grana R2 nosi manje struje, a druga grana je netaknuta.
2 · Postava
- Otvori postav parallel-resistors i pritisni Resetiraj. R1 = 100 Ω fiksno; baterija daje 6 V preko obje grane.
- Omogući očitanje struje na oba otpornika i bateriji.
- Postavi vrijednost R2 za svaki pokušaj i zabilježi ukupnu struju iz baterije.
3 · Prikupljanje podataka
| Otpornik R2 (Ω) | Ekvivalentni otpor R_p (Ω) | Ukupna struja I_total (A) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 150.00 | ||
| 200.00 |
Nacrtaj ukupnu struju I_total (y-os) naspram 1/R2 (x-os) za svoja tri pokušaja.
4 · Analiza
- Za jedan pokušaj izračunaj R_p = 1/(1/R1 + 1/R2), zatim I_total = E/R_p koristeći E = 6 V, R1 = 100 Ω. Usporedi s tablicom. Također potvrdi da I_total = E/R1 + E/R2 daje isti odgovor.
- Struja grane R1 ostaje fiksna na E/R1 = 0.06 A bez obzira na R2. Objasni zašto struja svake paralelne grane ovisi samo o njezinom vlastitom otporu, a ne o drugoj grani.
5 · Proširenje
- Kućne utičnice spojene su paralelno, ne serijski, pa svaki uređaj vidi punih 120 V (ili 230 V) neovisno. Objasni zašto bi serijsko spajanje bilo nepraktično za kuću punu neovisno uključivih uređaja.
- Ekvivalentni otpor paralelne kombinacije uvijek je manji od svakog pojedinačnog otpornika. Objasni zašto dodavanje drugog puta struje može samo olakšati (nikad otežati) protok naboja.
Fizika iza ovog pokusa
Paralelni otpor
Otpornici paralelno kombiniraju se po recipročnim vrijednostima: 1/R_p = 1/R1 + 1/R2. Svaka grana vidi puni napon izvora i vuče vlastitu struju neovisno, I = V/R za tu granu.
Strujni krugovi
- Ohmov zakon: struja, napon i otpor
- Otpornici u seriji: otpori se zbrajaju
- Žarulja s prekidačem: disipacija snage u žarulji
- Baterije u seriji: EMF se zbrajaju
- Idealni instrumenti: ampermetar i voltmetar ne uznemiruju krug
- Žarulje u seriji: dijeljena struja, tamnije žarulje
- Žarulje paralelno: dijeljen napon, puna svjetlina
- Kratki spoj žarulje: što se dogodi kad je zaobiđeš
- Prigušivač s reostatom: kontinuirano promjenjivi otpor
- Ispravan raspored instrumenata: ampermetar u seriju, voltmetar paralelno
- Zamijenjeni instrumenti: česta greška u spajanju
- RC punjenje: eksponencijalni približavanje kondenzatora