Резисторы параллельно: ток делится
1 · Прогноз
Два резистора соединены параллельно (бок о бок) через батарею 6 V, и оба видят полное напряжение. Если увеличить второй резистор, суммарный ток от батареи вырастет или упадёт?
- Суммарный ток растёт с ростом R2.
- Суммарный ток не зависит от R2.
- Суммарный ток падает — ветвь с большим R2 несёт меньший ток, другая ветвь не затронута.
2 · Подготовка
- Откройте пресет parallel-resistors и нажмите «Сброс». R1 = 100 Ω зафиксировано; батарея подаёт 6 В на обе ветви.
- Включите показание тока на обоих резисторах и батарее.
- Задайте значение R2 для каждой пробы и запишите суммарный ток от батареи.
3 · Сбор данных
| Резистор R2 (Ω) | Эквивалентное сопротивление R_p (Ω) | Суммарный ток I_total (A) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 150.00 | ||
| 200.00 |
Постройте суммарный ток I_total (ось y) против 1/R2 (ось x) для трёх проб.
4 · Анализ
- Для одной пробы вычислите R_p = 1/(1/R1 + 1/R2), затем I_total = E/R_p при E = 6 В; R1 = 100 Ω. Сравните с таблицей. Также проверьте, что I_total = E/R1 + E/R2 даёт тот же ответ.
- Ток ветви R1 остаётся фиксированным на E/R1 = 0.06 А независимо от R2. Объясните, почему ток каждой параллельной ветви зависит только от собственного сопротивления, а не от другой ветви.
5 · Развитие
- Домашние розетки соединены параллельно, не последовательно, чтобы каждый прибор независимо видел полные 120 V (или 230 V). Объясните, почему последовательное соединение было бы непрактично для дома с независимо включаемыми приборами.
- Эквивалентное сопротивление параллельного соединения всегда меньше каждого отдельного резистора. Объясните, почему добавление второго пути для тока может только облегчить (никогда не затруднить) протекание заряда.
Физика этого эксперимента
Параллельное сопротивление
Резисторы в параллели складываются через обратные величины: 1/R_p = 1/R1 + 1/R2. Каждая ветвь видит полное напряжение источника и независимо тянет свой ток, I = V/R только для этой ветви.