Dòng điện trong Mạch Nối tiếp & Song song Hướng dẫn

Tổng quan

Dòng điện tích tuân theo các định luật bảo toàn nghiêm ngặt. Trong mạch nối tiếp, chỉ có một đường đi cho dòng điện; trong mạch song song, dòng điện chia thành nhiều đường. Thí nghiệm này sẽ giúp bạn khám phá các quy tắc dòng điện trong mạch nối tiếp và song song thông qua mô phỏng thời gian thực và so sánh dữ liệu.

Bối cảnh

• Pin Volta: Năm 1800, Volta phát minh ra pin, giúp việc nghiên cứu dòng điện ổn định trở nên khả thi.
• Định luật Kirchhoff: Năm 1845, Gustav Kirchhoff đề xuất các định luật mạch mô tả chính xác các mối quan hệ bảo toàn của dòng điện nút và điện áp vòng.
• Kỷ nguyên điện khí hóa: Edison ban đầu thúc đẩy mạng lưới dòng điện một chiều (DC) (tập trung vào tải song song), trong khi Tesla thúc đẩy dòng điện xoay chiều (AC), cuối cùng đặt nền móng cho các hệ thống điện hiện đại.

Khái niệm chính

Công thức và diễn giải

Các bước thí nghiệm

1. 1

   Quan sát dòng điện nối tiếp

   Chọn "Mạch nối tiếp" trong bảng điều khiển. Đặt $R_1=10\Omega$, $R_2=20\Omega$, và đóng công tắc. Quan sát số đọc của ampe kế $I$, $I_1$ và $I_2$. Các dòng điện có hoàn toàn giống nhau không, mặc dù các điện trở khác nhau?
2. 2

   Chuyển sang mạch song song

   Chuyển mạch sang "Mạch song song". Quan sát cách dòng điện phân chia trong sơ đồ mạch. Mối quan hệ giữa dòng điện chính và dòng điện nhánh là gì?
3. 3

   Khám phá sự phân chia dòng điện song song

   Ở chế độ song song, giữ $R_1=10\Omega$ không đổi và thử tăng điện trở của $R_2$. Quan sát những thay đổi trong $I_1$ và $I_2$. Điện trở nhánh càng lớn, dòng điện mà nó nhận được càng ____?
4. 4

   Xác minh công thức tổng dòng điện

   Ghi lại số đọc của $I_1$ và $I_2$ tại một thời điểm nhất định và tính xem tổng của chúng có bằng tổng dòng điện $I_{total}$ hay không. Thử thay đổi điện áp nguồn để xem quy tắc này có còn đúng không.

Mục tiêu học tập

• Học cách phân biệt các đặc điểm cấu trúc của mạch nối tiếp và song song.
• Xác minh qua thực nghiệm quy tắc rằng dòng điện là như nhau ở mọi nơi trong mạch nối tiếp.
• Xác minh qua thực nghiệm quy tắc rằng dòng điện chính bằng tổng các dòng điện nhánh trong mạch song song.
• Hiểu ảnh hưởng của điện trở đối với việc phân chia dòng điện trong mạch song song: điện trở lớn hơn dẫn đến dòng điện nhỏ hơn.

Ứng dụng thực tế

• Mạch điện gia đình: Ổ cắm và đèn thường được kết nối song song, đảm bảo rằng nếu một đèn bị hỏng, các đèn khác vẫn sáng và mỗi thiết bị có thể lấy dòng điện từ nguồn cung cấp chính.
• Đèn trang trí: Dây đèn kiểu cũ sử dụng kết nối nối tiếp, vì vậy nếu một bóng đèn bị hỏng, cả dây sẽ tắt.
• Bảng điều khiển ô tô: Các cảm biến và chỉ báo khác nhau được kết nối song song để chúng không can thiệp lẫn nhau.

Sự hiểu lầm phổ biến

Đọc thêm

• Wikipedia - Mạch nối tiếp và song song