Последовательное и параллельное соединение проводников — урок. Физика, 8 класс.
В быту и в промышленности в электрическую цепь соединяются сразу несколько потребителей электрической энергии. Различают три вида соединения сопротивлений (резисторов):
- последовательное соединение проводников
- параллельное соединение проводников
- смешанное соединение проводников
Последовательное соединение проводников
Схема соединения выглядит следующим образом:
Обрати внимание!
При последовательном соединении все входящие в него проводники соединяются друг за другом, т.е. конец первого проводника соединяется с началом второго.
Опыт показывает:
Сила тока в любых частях цепи одна и та же (об этом свидетельствуют показания амперметров): I=I1=I2.
Если выкрутить одну лампу, то цепь разомкнётся, а другая лампа тоже погаснет.
Опыт показывает следующее:
При последовательном соединении сопротивлений результирующее напряжение равно сумме напряжений на участках: U=U1+U2.
Результирующее сопротивление последовательно соединённых потребителей равно сумме сопротивлений потребителей: R=R1+R2.
Для проверки данного утверждения можно использовать омметр. При подключении омметра ключ должен быть разомкнут!
Омметр подключают по очереди к каждому потребителю, а потом к обоим одновременно.
Сопротивление цепи \(R\), состоящей из \(n\) одинаковых ламп, сопротивлением R1 каждая, в \(n\) раз больше сопротивления одной лампы: \(R\) = R1* \(n\).
Параллельное соединение проводников
Схема соединения выглядит следующим образом:
Обрати внимание!
При параллельном соединении все входящие в него проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи А, а вторым концом — к другой точке В.
Опыт доказывает:
Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединённых проводниках.
Об этом свидетельствуют показания амперметров: I=I1+I2.
Если выкрутить одну лампу, то другая лампа продолжает гореть. Это свойство используют для подключения бытовых приборов в помещении.
Опыт свидетельствует, что:
Напряжение на участке цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же.
U=U1=U2.
Общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников определяется по формуле:
1R=1R1+1R2.
Обратное значение общего сопротивления равно сумме обратных значений сопротивлений отдельных проводников.
Для проверки формулы можно использовать омметр. При подключении омметра ключ должен быть разомкнут!
Сопротивление цепи \(R\), состоящей из \(n\) одинаковых ламп, сопротивлением R1 каждая, в \(n\) раз меньше сопротивления одной лампы: \(R\) = R1/ \(n\).
Источники:
http://files.
school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba073-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_17.swf
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669ba074-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/3_18.swf
http://class-fizika.narod.ru/8_33.htm
Последовательное соединение проводников | Физика
Электрические цепи, используемые на практике, содержат, как правило, несколько потребителей электроэнергии. Эти потребители могут быть по-разному соединены друг с другом, например последовательно или параллельно.
При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Именно так соединены резисторы, изображенные на рисунке 41. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.
Обозначим через I1, U1 и R1 силу тока, напряжение и сопротивление на первом участке цепи (первом резисторе на рисунке 41, а), а через I2, U2 и R2 силу тока, напряжение и сопротивление на втором участке цепи (втором резисторе на рисунке 41, а).
Общее сопротивление обоих участков обозначим через R, общее напряжение на них — через U, а общую силу тока, которая совпадает с силой тока внутри источника, — через I. Тогда связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи может быть выражена в виде следующих соотношений:
I = I1 = I2, (16.1) U = U1 + U2, (16.2) R = R1 + R2. (16.3)
Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать соответствующую цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.
Итак, при последовательном соединении проводников сила тока везде одинакова, напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках, а общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных проводников.
Соотношения (16.1)-(16.3) допускают обобщение: все приведенные закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.
Из равенства (16.3) следует, что общее сопротивление последовательно соединенных проводников всегда превышает сопротивление любого из них. Это и понятно: ведь, соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем их общую длину, а с увеличением длины возрастает и сопротивление.
При последовательном соединении n одинаковых элементов (резисторов, ламп и т. д.) их общее сопротивление R превышает сопротивление R
R = nR1
Общее напряжение U при этом делится на n равных частей, так что каждый из элементов цепи оказывается под напряжением U1 в n раз меньшим общего значения. Например, при включении в сеть с напряжением U = 220 В десяти последовательно соединенных одинаковых ламп каждая из них оказывается под напряжением U1 = U/10 = 22 В.
Отличительной особенностью последовательного соединения проводников является то, что при отказе в работе хотя бы одного из них ток прекращается сразу во всей цепи.
1. Какое соединение проводников называют последовательным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 42. 3. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление последовательно соединенных проводников в случае, когда они одинаковые? Как в этом случае распределяется между проводниками общее напряжение?
Урок 29. закон ома для участка цепи. соединения проводников — Физика — 10 класс
Физика, 10 класс
Урок 29. Закон Ома для участка цепи. Соединения проводников
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
- условия, необходимые для существования электрического тока;
- постоянный электрический ток;
- закон Ома для участка цепи;
- формула расчета сопротивления проводника с учетом свойств материала проводника и его геометрических размеров;
- типы соединений проводников и формулы расчета параметров электрической цепи для каждого типа.
Глоссарий по теме.
Сила тока I — скалярная величина, равная отношению заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t, в течение которого шёл ток.
Постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся со временем.
Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.
Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.
Смешанное соединение проводников — это такое соединение, когда в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.
Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.
Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, то есть противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника.
Резистор или проводник — элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 335 – 340.
2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2009. – С. 105 – 109.
3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 томах под редакцией академика Ландсберга Г.С.: Т.2. Электричество и магнетизм. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 110 – 115.
4. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ. и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 83 – 87.
5. Савельев И.В. Курс общей физики, том II. Электричество. М.: Изд. «Наука», 1970 г. С. 108.
Открытые электронные ресурсы:
http://kvant.mccme.
ru/1979/02/elektrichestvo_ie_temperatura.htm
Теоретический материал для дополнительного изучения
Сложно представить нашу жизнь без электрического тока. Каждый день, не задумываясь, мы используем различные электрические приборы, в основе работы которых лежат простые и сложные электрические цепи. Какому закону подчиняются основные параметры электрических цепей? Как рассчитать эти цепи, чтобы приборы работали исправно?
Вы уже знаете, электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Для возникновения и существования электрического тока в проводнике необходимо:
- наличие свободных заряженных частиц;
- сила, действующая на них в определённом направлении, то есть наличие электрического поля в проводнике.
Различают следующие действия электрического тока:
- тепловое ;
- химическое ;
- магнитное .
Постоянный ток — электрический ток, у которого сила тока и направление не изменяются со временем.
Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t:
За направление электрического тока условно выбрано направление движения положительно заряженных частиц, то есть в сторону, противоположную направлению движения электронов.
Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов (напряжения) на концах проводника. Эту зависимость выражает, так называемая, вольт-амперная характеристика проводника.
Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов ) при неизменной температуре справедлив закон Ома для участка цепи:
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи:
Закон имеет простую форму, но доказать экспериментально его справедливость довольно трудно.
Закон Ома является основой всей электротехники постоянных токов. Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно.
Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Причиной электрического сопротивления является взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки. Сопротивление проводника зависит от свойств материала проводника и его геометрических размеров.
Электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:
где величина ρ – удельное сопротивление проводника — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь). Удельное сопротивление веществ приводятся в справочных таблицах.
Омметр – прибор для измерения сопротивления.
От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию.
Для этого составляют электрические цепи различной сложности. Различают последовательное, параллельное, смешанное соединения проводников.
Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. Главная особенность последовательного соединения заключается в том, что через все проводники протекает одинаковый ток. Если через один проводник протекает ток определенной величины, то такой же ток протекает и через все остальные. Если хотя бы в одном проводнике отсутствует ток, то он обязательно отсутствует и во всех остальных. Напряжение на концах последовательно соединенных проводников складывается. Полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех проводников.
Последовательное соединение | |
Физическая величина | Формула |
Сила тока | I = I1 = I2 |
Напряжение | U = U1 + U2 |
Сопротивление | R = R1 + R2 |
Параллельное соединение проводников.
При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.
Параллельное соединение | |
Физическая величина | Формула |
Сила тока | I = I1 + I2 |
Напряжение | U = U1 = U2 |
Сопротивление | |
Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.
Узел обозначается на схеме жирной точкой в том месте, где ветви соединяются между собой.
Смешанное соединение проводников.
Смешанным соединением проводников называют такое соединение, при котором в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.
Метод эквивалентных преобразований заключается в том, что электрическую цепь или ее часть заменяют более простой по структуре электрической цепью.
При этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи должны оставаться неизменными, т.е. такими, какими они были до преобразования. В результате преобразований расчет цепи упрощается и часто сводится к элементарным арифметическим операциям.
Расчет сопротивления сложной цепи:
Рези́стор или проводник — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.
Примеры и разбор решения заданий
1. Выберите один из 3 вариантов ответа:
При параллельном соединении проводников…
1) напряжение зависит от сопротивления на данном участке цепи
2) напряжение везде разное
3) напряжение везде одинаковое
Ответ: 3) напряжение везде одинаковое.
2. На участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 24 Ом. Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?
Решение.
После замыкания ключа схема будет представлять собой параллельное соединение резистора с двумя последовательно соединенными резисторами.
Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно
(R+R)R/((R+R) + R) = 2R/3 = 16 Ом.
Ответ: 16 Ом.
Последовательное и параллельное соединение проводников
Последовательное соединение проводников
Проводники в электрических цепях могут соединяться как последовательным, так и параллельным способами.
Определение 1В условиях последовательного соединения проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:
I1 =I2=I.
Рисунок 1.9.1. Последовательное соединение проводников.
Опираясь на закон Ома, можно заявить, что напряжения U1 и U2 на проводниках равняются следующим выражениям:
U1=IR1, U2=IR2.
Общее напряжение U на обоих проводниках эквивалентно сумме напряжений U1 и U2:
U=U1+U2=I(R1+R2)=IR,
где R является электрическим сопротивлением всей цепи.
Из этого следует, что общее сопротивление R равняется сумме сопротивлений на входящих в данную цепь отдельных проводников:
R=R1+R2.
Данный результат применим для любого количества последовательно соединенных проводников.
Параллельное соединение проводников
Определение 2В условиях параллельного соединения (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках эквивалентны друг другу, из чего следует:
U1=U2=U.
Совокупность существующих в обоих проводниках токов I1+I2 равняется значению тока в неразветвленной цепи, то есть:
I=I1 + I2.
Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!
Описать заданиеДанный результат исходит из того, что заряды не могут копиться в точках разветвления, то есть в узлах A и B, цепи постоянного тока.
Пример 1Так, например, узлу A за время Δt сообщается заряд IΔt, а уходит из узла за то же время зарядI1Δt+I2Δt. Таким образом, подтверждается выражение I=I1 + I2.
Рисунок 1.9.2.Параллельное соединение проводников.
Опираясь на закон Ома, запишем для каждой ветви:
I1=UR1, I2=UR2, I=UR,
где R является электрическим сопротивлением всей цепи, получим
1R=1R1+1R2
Определение 3В условиях параллельного соединения проводников обратная общему сопротивлению цепи величина, равняется сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Полученный вывод может быть применим для любого количества включенных параллельно проводников.
Применение формул для расчета сопротивления сложной цепи
Формулы для последовательного и параллельного соединений проводников дают возможность во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, которая состоит из многих резисторов. На рис. 1.9.3 проиллюстрирована подобная сложная цепь и указана последовательность необходимых для расчета вычислений.
Рисунок 1.9.3. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).
Стоит акцентировать внимание на том факте, что далеко не каждая сложная цепь, состоящая из проводников с разными сопротивлениями, может быть рассчитана с использованием формул для последовательного и параллельного соединений. На рис. 1.9.4 изображена электрическая цепь, которую рассчитать данным методом не получится.
Рисунок 1.9.4. Пример электрической цепи, не сводящейся к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников.
Аналогичные иллюстрированной на рисунке 1.9.4 цепи, так же, как и цепи с разветвлениями, содержащие более одного источника, можно рассчитать, используя правила Кирхгофа.
|
Задача 1. (Последовательное соединение проводников) Ответ: \(R_{общ}=5 Ом \) Дано: \( R_1=2 Ом \)\( R_2=3 Ом \)
\(R_{общ}-?\) \( R_{общ}=R_1+R_2=2 Ом + 3 Ом=5Ом \) Ответ: \( R_{общ}= 5Ом \)
Задача 2. (Последовательное соединение проводников) Ответ: \( I_{общ}=3 А\) Дано:\( U_{общ}=15 В \) \( R_1=2 Ом \) \( R_2=3 Ом \)
\(I_{общ}-?\) \( R_{общ}=R_1+R_2 \) \( I_{общ}=\dfrac{U_{общ}}{R_{общ}}=\dfrac{U_{общ}}{R_1+R_2}=\dfrac{15 В}{2 Ом + 3 Ом}=3 А\) Ответ: \( I_{общ}=3 А \)
Задача 3. (Последовательное соединение проводников) Ответ: \(U_1=6 В, \;\; U_2=9 В\) Дано:\( U_{общ}=15 В \) \( R_1=2 Ом \) \( R_2=3 Ом \)
\(U_1-?\) \(U_2-?\) \( R_{общ}=R_1+R_2 \)\( I_{общ}=\dfrac{U_{общ}}{R_{общ}}=\dfrac{U_{общ}}{R_1+R_2}=\dfrac{15 В}{2 Ом + 3 Ом}=3 А\) \( I_1=I_2=I_{общ}= 3 А\) \( U_1=I_1R_1=3 А\cdot 2 Ом=6 В\) \( U_2=I_2R_2=3 А\cdot 3 Ом=9 В\) Ответ: \(U_1=6 В, \;\; U_2=9 В\) Заметим, что \(6 В+9 В=15В\)
Задача 4. (Последовательное соединение проводников) Напряжение на контактах батарейки \(U_{общ}=12 В \; \), \(R_1=1 Ом \), \(R_2=2 Ом ,\;\;\;R_3=3 Ом \).
Вычислить напряжение на каждом из сопротивлений.
Ответ: \(U_1=2 В, \;\; U_2=4 В, \;\; U_3=6 В\) Дано:\( U_{общ}=12 В \) \( R_1=1 Ом \) \( R_2=2 Ом \) \( R_2=3 Ом \)
\(U_1-?\) \(U_2-?\) \(U_3-?\) \( R_{общ}=R_1+R_2 +R_3\)\( I_{общ}=\dfrac{U_{общ}}{R_{общ}}=\dfrac{U_{общ}}{R_1+R_2+R_3}=\dfrac{12 В}{1Ом+2 Ом + 3 Ом}=2 А\) \( I_1=I_2=I_3=I_{общ}= 2 А\) \( U_1=I_1R_1=2 А\cdot 1 Ом=2 В\) \( U_2=I_2R_2=2 А\cdot 2 Ом=4 В\) \( U_3=I_3R_3=2 А\cdot 3 Ом=6 В\) Ответ: \(U_1=2 В, \;\; U_2=4 В,\;\; U_2=6 В\) Заметим, что \(2 В+4 В+6В=12В\)
Задача 5. (Последовательное соединение проводников) Напряжение на контактах батарейки \(U_{общ}=12 В \; \), \(R_1=0,5 Ом \), \(R_2=1,5 Ом ,\;\;\;R_3=1 Ом,\;\;\;R_4=2 Ом \).
Вычислить напряжение на резисторе \(R_1 \) .
Ответ: \(U_1=1,2 В\) Дано:\( U_{общ}=12 В \) \( R_1=0,5 Ом \) \( R_2=1,5 Ом \) \( R_3=1 Ом \) \( R_4=2 Ом \)
\(U_1-?\) \( R_{общ}=R_1+R_2 +R_3+R_4\) \( I_{общ}=\dfrac{U_{общ}}{R_{общ}}=\dfrac{U_{общ}}{R_1+R_2+R_3+R_4}=\dfrac{12 В}{0,5Ом+1,5 Ом + 1 Ом+ 2 Ом}=2,4 А\) \( I_1=I_{общ}= 2,4 А\) \( U_1=I_1R_1=2,4 А\cdot 0,5 Ом=1,2 В\) Ответ: \(U_1=1,2 В\) Задача 6. Напряжение цепи \(U_{цепи}=120 В \; \), \(R_1=2,5 Ом \), \(R_2=1,5 Ом ,\;\;\;R_3=1 Ом \).
Вычислить напряжение на резисторе \(R_2 \) .
Ответ: \(U_2=36 В\) Дано:\( U_{общ}=120 В \) \( R_1=2,5 Ом \) \( R_2=1,5 Ом \) \( R_3=1 Ом \)
\(U_2-?\) \( R_{общ}=R_1+R_2 +R_3\) \( I_{общ}=\dfrac{U_{общ}}{R_{общ}}=\dfrac{U_{общ}}{R_1+R_2+R_3}=\dfrac{120 В}{2,5Ом+1,5 Ом + 1 Ом}=24 А\) \( I_2=I_{общ}= 24 А\) \( U_2=I_2R_2=24 А\cdot 1,5 Ом=36 В\) Ответ: \(U_2=36 В\) Задача 7. Амперметр А показывает силу тока \(I_{общ}=4 А \; \), \(R_1=1,5 Ом \), \(R_2=2,5 Ом \).
Вычислить напряжение на каждом из сопротивлений и напряжение цепи (общее)
Ответ: \(U_1=6 В, \;\; U_2=10 В ,\;\; U_{общ}=16В\) Дано:\( I_{общ}=4 А \) \( R_1=1 Ом \) \( R_2=2,5 Ом \)
\(U_1-?\) \(U_2-?\) \(U_{общ}-?\) \( I_1=I_2=I_{общ}= 4 А\)\( U_1=I_1R_1=4 А\cdot 1,5 Ом=6 В\) \( U_2=I_2R_2=4 А\cdot 2,5 Ом=10 В\) \( U_{общ}= U_1+U_2=6 В+4 В=10В\) Ответ: \(U_1=6 В, \;\; U_2=10 В,\;\; U_{общ}=16В \) Задача 8. Амперметр А показывает силу тока \(I_{общ}=0,7 А \; \), \(R_1=1,5 Ом, \;R_2=2,5 Ом , \;R_3=3 Ом \).
Вычислить напряжение цепи (общее)
Ответ: \(U_{общ}=4,9В\) Дано:\( I_{общ}=0,7 А \) \( R_1=1,5 Ом \) \( R_2=2,5 Ом \) \( R_3= 3Ом \)
\(U_{общ}-?\) \( I_1=I_2=I_3=I_{общ}= 0,7 А\)\( U_1=I_1R_1=0,7 А\cdot 1,5 Ом=1,05 В\) \( U_2=I_2R_2=0,7 А\cdot 2,5 Ом=1,75 В\) \( U_3=I_3R_3=0,7 А\cdot 3 Ом=2,1 В\) \( U_{общ}= U_1+U_2+U_3=1,05 В+1,75 В+2,1 В=4,9В\) Ответ: \( U_{общ}=4,9В \) Задача 9. Амперметр показывает силу тока \(I_{общ}=1,7 А \; \), \(R_1=1 Ом, \;R_2=2,5 Ом , \;R_3=31 Ом \).
Вычислить напряжение на резисторе \( R_2 \)
Ответ: \(U_2=4,25В\) Дано:\( I_{общ}=1,7 А \) \( R_1=1 Ом \) \( R_2=2,5 Ом \) \( R_3= 31Ом \)
\(U_2-?\) \( I_2=I_{общ}= 1,7 А\)\( U_2=I_2R_2=1,7 А\cdot 2,5 Ом=4,25 В\) Ответ: \( U_2=4,25В \) Задача 10. (Последовательное соединение проводников) Амперметр показывает силу тока \(I_{общ}=1,7 А \; \), \(R_1=1 Ом, \;R_2=2,5 Ом , \;R_3=31 Ом \).
Какое напряжение показывает вольтметр \( V \; \) ?
Ответ: \(U_2=4,25В\) Дано:\( I_{общ}=1,7 А \) \( R_1=1 Ом \) \( R_2=2,5 Ом \) \( R_3= 31Ом \)
\(U_2-?\) Вольтметр показывает напряжение на втором сопротивлении\( I_2=I_{общ}= 1,7 А\) \( U_2=I_2R_2=1,7 А\cdot 2,5 Ом=4,25 В\) Ответ: \( U_2=4,25В \) Задача 11. Амперметр показывает силу тока \(I_{общ}=1,7 А \; \), \(R_1=1 Ом, \;R_2=2,5 Ом , \;R_3=31 Ом \).
Какое напряжение показывает вольтметр \( V \; \) ?
Ответ: \(U_2=58,65В\) Дано:\( I_{общ}=1,7 А \) \( R_1=1 Ом \) \( R_2=2,5 Ом \) \( R_3= 31Ом \)
\(U_2-?\) Вольтметр показывает напряжение цепи \( U_{общ}= I_{общ}\cdot R_{общ}=I_{общ}\cdot(R_1+R_2+R_3) \)
Ответ: \( U_2=58,65В \) Задача 12. (Последовательное соединение проводников) Амперметр показывает силу тока \(I_{общ}=3 А \; \), \(R_1=1 Ом, \;R_2=2 Ом , \;R_3=3 Ом \). Ответ: \( U_{12}=9В \) Дано:\( I_{общ}=3 А \) \( R_1=1 Ом \) \( R_2=2 Ом \) \( R_3= 3 Ом \)
\(U_{12}-?\) Вольтметр показывает сумму напряжений на первом и втором сопротивлении\( I_1= I_2=I_{общ}=3А \) \( U_1= I_1\cdot R_1=3А\cdot 1 Ом= 3В \)
Ответ: \( U_{12}=9В \) 1. Контрольный 4,4А 2. Контрольный 8,8В 3. Контрольный 18В 4. Контрольный 33В 5. Контрольный 1,6В 6. Контрольный 0,2В 7. Контрольный 24,5В |
youtube.com/embed/MlDNXwaHOb0″ title=»YouTube video player» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
youtube.com/embed/I4v960yg7U4″ title=»YouTube video player» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
youtube.com/embed/P6o4mzmJz04″ title=»YouTube video player» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
youtube.com/embed/XFbTaCsJh0Q» title=»YouTube video player» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
(Последовательное соединение проводников) 
(Последовательное соединение проводников) 
(Последовательное соединение проводников) 
(Последовательное соединение проводников) 
(Последовательное соединение проводников) 
Какое напряжение показывает вольтметр \( V \; \) ?
Найти силу тока цепи. 
Вычислить напряжение цепи (общее) примеры параллельного и последовательного соединения
В электрических цепях для разных условий могут применяться различные типы соединений:
- если с одного края два провода подключены к одной точке, а со второго – к другой, это будет параллельное соединение проводников;
- если провода соединяются вместе, и затем два свободных конца подсоединяются к источнику энергии и нагрузке, то это будет последовательное соединение проводников;
- последовательное и параллельное соединение проводников являются основными видами подключений, а смешанное соединение проводников – это их совокупность.
Параллельное соединение проводов
Большинство бытовых приборов подключается параллельно.
Почему? Ответ на этот вопрос на самом деле очень простой, если смотреть на это через призму существующих законов электротехники.
Параллельное соединение
Все электрические устройства обладают своими номинальными параметрами. Номинальное напряжение обычно является напряжением сети/питания, присутствующее на каждой ветви параллельной цепи. Поэтому имеет смысл подключать нагрузки параллельно. Дополнительным преимуществом является то, что если одно устройство не работает, все остальные устройства будут продолжать работать.
Для домашней разводки проводов
Вся бытовая мощность распределяется посредством параллельного подключения. Электроприборы могут быть соединенными и разъединенными, но при этом все они получат рабочее напряжение, которое необходимо для равномерной работы.
Параллельное соединение проводников обладает рядом других преимуществ:
- Удобство индивидуального контроля над приборами. При этом можно использовать отдельные выключатель и предохранитель для каждого устройства;
- Независимость от других приборов, в то время как любая неисправность в цепи приведет к остановке всех устройств последовательного соединения.
Последовательный тип подключения проводников
Часто бытовые приборы потребляют разную мощность, в результате чего на каждом из них получается свое падение напряжения. Для многих устройств оно становится выше нормируемого, и это делает невозможным их работу. Примером для рассмотрения может служить последовательная цепь с такими разными резистивными нагрузками, как водонагреватель 1,8 кВТ и настольная лампа 25 Вт. Для обогревателя мощности будет так мало, что он никогда не сможет работать в таких условиях.
Для информации. Известно, что на новогодней гирлянде лампы соединены последовательно. И если одна лампочка перегорит, то вся елка становится темной. При разрыве соединения в любом месте ток перестает течь по всей линии. Чтобы подобное не происходило в домашней электрической разводке, бытовые розетки и вся техника подключаются параллельно, а не последовательно.
Смешанный тип подключения проводников
Все бытовые приборы однофазного напряжения подключаются таким способом, чтобы сбалансировать нагрузку на электрическую сеть и предотвратить перегрузку.
Это касается такой маломощной техники, как лампы, тостеры, холодильники, магнитофоны, стиральные машины, кондиционеры, компьютеры, мониторы, чайники, телевизоры, фены, розетки.
Более мощная бытовая техника, как электропечи, тэны, некоторые посудомоечные машины и кондиционеры, подключается преимущественно отдельной линией в параллели.
Все цепи оснащаются либо предохранителями (на 16 А или 20 А), либо автоматическими выключателями с соответствующей токовой нагрузкой. Розетки в ванных комнатах (согласно правилам электроустановок) требуют использования УЗО или дифференциальных автоматических выключателей, так как вода может вызвать нежелательные токи утечки, которые могут быть смертельными.
Квартирная разводка
Для замены кабелей
Если нет необходимого сечения кабеля для передачи высокой мощности, можно провести кабельную линию из нескольких кабелей, рассчитанных на меньшие токи. В нескольких проводах будет течь такой же ток, как в одном кабеле более большого сечения.
Такая замена широко применяется для прокладки кабельных линий для больших нагрузок и расстояний. Выбор сечения кабелей осуществляется расчетным путем при проведении проверки по потере напряжения, допустимому длительному току и короткому замыканию. От правильности выбора напрямую зависит безопасность объекта.
Разные способы проводки применяются для достижения желаемой цели, с использованием имеющихся ограниченных ресурсов. Законы последовательного и параллельного соединения проводников дают возможность избежать ошибок при расчетах электрических схем.
Важно! Надлежащее исполнение последовательной или параллельной проводки – обязательное требование при производстве любых электромонтажных работ.
Основы электротехники
Закон Ома
Зная два физических параметра цепи (например, ток и напряжение), можно найти третью неизвестную величину через уравнение: «Ток через резистор прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению».
Многими инженерами используется Закон Ома или его вариации каждый рабочий день. Все вариации закона для омической нагрузки математически идентичны.
Важно! Одна из самых распространенных ошибок, допускаемых в применении закона Ома, заключается в смешении контекстов напряжения, тока и сопротивления.
Закон Ома
Закон Ома может быть использован для решения простых схем. Полная схема – это замкнутая петля. Она содержит, по крайней мере, один источник напряжения и, по меньшей мере, один участок цепи, где потенциальная энергия уменьшается. Сумма напряжений вокруг полной схемы равна нулю со ссылкой на законы Кирхгофа. Законы Кирхгофа, в свою очередь, являются частным применением законов сохранения электрического заряда и сохранения энергии.
Законы Кирхгофа
- Суммарное количество тока в точке соединения схемы равно суммарному току, который вытекает из того же самого узла;
- Сумма всей разности электрических потенциалов в любом контуре полной цепи равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре.
Правила Кирхгофа
Правила для различных соединений проводников
Законы последовательной цепи
В последовательном контуре весь ток должен сначала проходить через резистор 1, затем 2 и т. д. При этом сумма потерь напряжения на каждом резисторе дает общее падение напряжения в цепи. Ток будет одинаковым во всех участках цепи.
Законы параллельного соединения проводников
В параллельном контуре общий ток должен делиться и распределяться между всеми участками цепи. При этом напряжение будет одинаковым, а ток будет варьироваться.
Нет никаких неотъемлемых недостатков у параллельного соединения, поскольку оно обеспечивает общее напряжение для всех ветвей, гарантируя, что устройства, подключенные в этих ветвях, работают с номинальной мощностью, а отказ одного устройства не влияет ни на один из других. Преимущество параллельного соединения заключается в том, что если какой-нибудь из электроприборов сгорит, то путь тока не блокируется. В случае если какая-нибудь нагрузка сгорит, подача тока просто будет отсечена.
Видео
Оцените статью:Параллельное и последовательное соединение проводников
Элементы цепи могут быть подключены двумя способами:
- последовательно
- параллельно
Проиллюстрируем данные подключения на примере двух резисторов (рис. 1). Помним о том, что соединительные провода не имеют сопротивления (являются идеальными).
- последовательное соединение проводников
Рис. 1. Последовательное соединение проводников
Просмотрим движение электронов по ABC. Т.к. электроны «потеряться» или «задержаться» нигде внутри проводника не могут, при последовательном подключении элементов сила тока, проходящая через каждый из проводников, одинакова.
С точки зрения логики, отдельно взятый электрон нужно «протащить» между точками АB, а потом между точками BC.
«Протащить» — это, фактически значит, совершить работу по переносу заряда (за нас это делает электрическое поле):
Нами ранее уже было введено понятие напряжения:
(2)Тогда, используя (2) и рисунок 1, проанализируем напряжения. Пусть:
Тогда:
(3) (4) (5)Подставим (4) и (5) в (3):
= (6)Таким образом, напряжение в последовательной цепи равно сумме напряжений на каждом из элементов.
Рис. 2. Последовательное соединение проводников (общее сопротивление)
Часть задач школьной физики касается поиска общего сопротивления участка цепи, логика такого поиска: найти такое сопротивление, которым можно заменить цепь, чтобы параметры напряжения и силы тока остались неизменными (рис. 2). Пусть по цепи течёт ток
, т.к. соединение последовательное, ток на каждом из элементов одинаков, тогда, используя закон Ома для участка цепи: (7) (8) (9)Подставим (7) — (9) в (6):
Или, сократив на
:Обобщив данное выражение на любое количество последовательно соединённых сопротивлений, получим:
(10)- где
- — общее (полное) сопротивление цепи элементов, соединённых последовательно,
- — сумма последовательно соединённых сопротивлений.
- параллельное соединение проводников
Рис. 3. Параллельное соединение проводников
Ток, подходящий в точку А (
), разделяется на два потока: , текущий через сопротивление и , текущий через сопротивление . В точке В оба этих тока складываются в изначальной ток (т.к. электроны не могут «потеряться»), тогда: (11)Напряжения на каждом из элементов одинаково, т.к. сопротивления
и подключены к одним и тем же точкам А и В, а напряжение, по сути, есть разность потенциалов между точками.Рис. 4. Параллельное соединение проводников (общее сопротивление)
Поищем общее сопротивление такого соединения. Пусть разность потенциалов (напряжение) между точками А и В —
. Тогда, исходя из закона Ома для участка цепи: (12) (13) (14)Подставим (12)-(14) в (11):
Сократим на
:Обобщив данное выражение на любое количество параллельно соединённых сопротивлений, получим:
(15)- где
- — общее (полное) сопротивление цепи элементов, соединённых параллельно,
- — обратная сумма параллельно соединённых сопротивлений.
Для цепи из двух сопротивлений:
(16)Вывод: в задачах, в которых присутствует цепь, необходимо рассмотреть, какое конкретно соединение рассматривается, а потом использовать соответствующую логику рассуждений:
- для последовательного соединения
- для параллельного соединения
Поделиться ссылкой:
Последовательное и параллельное подключение презентационных проводов. Презентация «Последовательное и параллельное соединение проводов». Изучение последовательного и параллельного
При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединяется с началом другого и т. Д. На рисунках показана цепочка последовательного соединения двух ламп и схема такого соединения. Если одна из лампочек перегорит, цепь разомкнется, а другая погаснет.
Когда проводники соединены последовательно, сила тока на всех участках цепи одинакова: Согласно закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны: Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумма напряжений U1 и U2: где R — электрическое сопротивление всей цепи.
Из этого следует: При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
При параллельном соединении проводников их начало и конец имеют общие точки подключения к источнику тока.
При параллельном подключении напряжения U1 и U2 на всех участках цепи одинаковы: сумма токов I1 и I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: Запись по закону Ома: где R — электрическое сопротивление всей цепи, получаем, обратное полному сопротивлению цепи, равно сумме значений, противоположных сопротивлениям параллельно соединенных проводников.
Задача 1 Два провода соединены последовательно. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R = 3 Ом. Показание амперметра, подключенного к первому проводнику, I = 0,5 Ом. Определите силу тока, протекающего по второму проводнику, общую силу тока в цепи, общее напряжение цепи.
Дано: R1 = 2 Ом R2 = 3 Ом I1 = 0,5 А Решение: I1 = I2 = Iu; I2 = Iu = 0,5 AU1 = I1R1; U1 = 0.
5 х 2 = 1 (В) U2 = I2R2; U2 = 0,5 х 3 = 1,5 (В) Uu = U1 + U2; Uu = 1 + 1,5 = 2,5 (В) I2, Iu, Uu =? Ответ: I2 = Iu = 0,5 А, Uu = 2,5 В.
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Слайд 12
Слайд 13
Слайд 14
Цель 3.
Доктора Ватсона и Шерлока Холмса в новогоднюю ночь пригласили друзья. И вдруг, как гласит один из законов Мерфи: «Все, что нужно сломать, обязательно сломается, и в самый неподходящий момент.«А что случилось? Когда хозяин дома стал включать гирлянду на елку для детей, перегорела одна из лампочек на 3,5 В. Дети расстроены, хозяин в панике, потому что запасного света нет лампочка под рукой. Мы должны спасти праздник, — решил Холмс. И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес волшебные слова и совершил одно действие. К радости детей гирлянда загорелась. Позже доктор Ватсон попросил Холмса , что он сделал? Что ответил Холмс?
Slide 15
Достоинства и недостатки соединений
Пример последовательного подключения: гирлянда.
Пример параллельного подключения: лампы в рабочем кабинете. Достоинства и недостатки подключений: Параллельное — при перегорании одной лампы горят остальные. Но когда вы включите лампу с меньшим возможным напряжением, она перегорит. Последовательный — лампы с меньшим возможным напряжением включаются в цепь с более высоким напряжением, но при перегорании одной лампы не сгорят все.
Слайд 16
Домашнее задание:
Приведите примеры последовательного и параллельного подключения проводов в вашем доме.Повторить. § 48, 49. Упражнение. 22 (2), упражнение 23 (3.4).
Посмотреть все слайды
Опыт показал взаимосвязь между силой тока, напряжением и сопротивлением при последовательном соединении. Последовательное подключение электрических цепей и решение задач по этим схемам.
Посмотреть содержание документа
«Презентация к уроку» Последовательное подключение проводов. «
Символ
Название
Гальванический
Резистор
Амперметр
Вольтметр
Физические величины и их буквенные обозначения.
Сила тока
Напряжение
Сопротивление
Ампер
Вольт
Сила тока
Напряжение
Сопротивление
Физические величины и устройства для их измерения.
Амперметр
Вольтметр
Сила тока
Напряжение
Георг Симон Ом
Известный немецкий физик
Ток (А)
I 1
I 2
Напряжение (В)
U 1
U 2
Сопротивление (Ом)
R 1
R 2
- При последовательном подключении сила тока в любой части цепи одинакова, т.е.е.
Я = I 1 = I 2 .
Суммарное напряжение в цепи при последовательном включении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:
U = U 1 + U 2
- Общее сопротивление цепи при последовательном включении равно сумме сопротивлений отдельных проводников:
R = R 1 + R 2 .
15 Ом
20 Ом
1. Согласно схеме на рис. 17, определите
показание амперметра и общее сопротивление
в электрической цепи, если R 1 = 5 Ом, R 2 = 3 Ом.
2. Каковы показания амперметра и общие характеристики
Сопротивление электрической цепи,
показано на рис. Восемнадцать, если R 1 = 10 Ом, R 2 = 2 Ом?
3. Согласно схеме на рис. 21,
определяют показания амперметра и
сопротивление R2, если R1 = 4 Ом.
Цель урока: 1. Ознакомить учащихся с последовательным и параллельным соединением проводов 2. Закономерности, существующие в цепи при последовательном и параллельном соединении проводов.
Приложение 3. Научить решать задачи по теме: Последовательное и параллельное соединение проводов 4. Закрепить знания студентов о различных соединениях проводов и сформировать умение рассчитывать параметры комбинированных цепей
Преимущества и недостатки последовательного подключения Преимущества: Имея элементы, рассчитанные на низкое напряжение (например, лампочки), вы можете соединить их последовательно в необходимом количестве и подключить к источнику с высоким напряжением (так бывают елочные гирлянды. устроено) Недостаток: Достаточно одному устройству (или элементу) выйти из строя при обрыве цепи, а все остальные устройства не работают
Достоинства и недостатки параллельного подключения Достоинства: При выходе из строя одной из ветвей остальные продолжают работать.
В этом случае каждую ветку можно подключать и отключать отдельно. Недостаток: можно включать устройства, рассчитанные только на это напряжение.
Использование последовательного подключения Основным недостатком последовательного подключения проводов является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются остальные. Так, например, если перегорела одна из лампочек елочной гирлянды, тогда все остальные погаснут. Указанный недостаток может превратиться в преимущество. Представьте, что какую-то цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении тока цепь должна автоматически отключиться. Как это сделать? (Как это сделать? (Например, использовать предохранители) Приведите примеры применения для последовательного подключения проводов
Применение параллельного подключения Различные потребители могут быть подключены параллельно в одну электрическую цепь.электрическая энергия. Такая схема подключения потребителей тока применяется, например, в жилых помещениях.
Вопрос к студентам: Как соединены между собой электроприборы в вашей квартире?
Могу ли я использовать две одинаковые лампы на 110 В в сети 220 В? Как? Сколько одинаковых резисторов было подключено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление — 600 Ом? Два резистора с сопротивлением 5 Ом и 10 Ом подключены параллельно к батарее.Текущая сила у кого из них больше? Как изменится сопротивление электрической цепи, если подключить другой резистор к любому звену в цепи: а) последовательно б) параллельно? Как подключить четыре резистора с сопротивлением 0,5 Ом, 2 Ом, 3,5 Ом и 4 Ом, чтобы их общее сопротивление составляло 1 Ом? Проверка знаний
Повторение
Чижова Вера Александровна
Учитель физики и информатики
МБОУ СОШ с.Красное,
Ненецкий автономный округ.
- Скорость движения заряда по проводнику
- Заряд, проходящий через проводник за 1 с
- Обозначается ()
- Единица измерения (А) ампер
- Измеряется амперметром
- Зависит от напряжения и сопротивление (закон Ома)
- Напряжение — это работа электрического поля по перемещению единичного заряда (1С) по проводнику
- Обозначается буквой (U)
- Измеряется с помощью вольтметра
- Единица измерения (В) Вольт
- Свойство проводника препятствовать движению заряженных частиц по проводнику под действием электрического поля
- Обозначается R
- Единица измерения (Ом)
- Зависит от физических свойств проводника
Законы последовательного соединения проводов
- Сила тока одинакова во всех частях цепи
- Суммарное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи
- Общее напряжение равно сумме напряжений в отдельных участках
- 1) Требуется сделать елочную гирлянду из лампочек. рассчитан на напряжение 6 В, чтобы его можно было включить в сеть с напряжением 120 В. Сколько лампочек для этого взять?
рассчитан на напряжение 6 В, чтобы его можно было включить в сеть с напряжением 120 В. Сколько лампочек для этого взять?- A) 4. B) 8 C) 16 D) 20 E) 30.
- 2) Определите полное сопротивление цепи, если сопротивление выводных проводов составляет 2 Ом, включенной части реостата
- 64 Ом и лампы 294 Ом (рис. 159).
- 1,240 Ом; 2.180 Ом; 3,100 Ом; 4.120 Ом; 5,360 Ом.
- 3) При замере напряжения на проводе R 1 оно оказалось равным 12 В.Когда вольтметр был подключен к проводнику R 2 , , то он показал 45 В (рис. 160). Рассчитайте сопротивление R 2, если R 1 = 40 Ом.
- А) 360 Ом; Б) 135 Ом; Б) 150 Ом; Г) 4 Ом; Е) 40 Ом.
- 4) Каждый из двух нагревательных элементов котла имеет ток 5 А. Определите ток в питающих проводах, если элементы соединены последовательно.
- А) 25 А; Б) 5 А; Б) 10 А; Г) 2,5 А.
- 5) Проводники с сопротивлением 2. 4 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 36 В. Рассчитайте ток в проводниках.
4 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 36 В. Рассчитайте ток в проводниках.- А) 3 А; Б) 0,33 А; Б) 432 А; Г) 0,5 А; E) 0,3 А.
- 1) Ток в проводнике R 1 равно 4 А. Какой ток в проводнике R 2 (рис.161).
- А) 4 А; Б) 2 А; Б) 8 А; Г) 16 А.
- 2) Сопротивление лампы R 1 = 300 Ом, а напряжение на ней 90 В.Что покажет вольтметр, если его подключить к лампе с сопротивлением R2 = 400 Ом (рис. 162)?
- А) 240 В; Б) 180 В; Б) 100 В; Г) 120 В; E) 360 В. 90 183
- 3) Три одинаковые лампы соединены последовательно с напряжением 120 В (рис. 163). Какое напряжение на каждом из них?
- А) 360 В; Б) 120 В; Б) 60 В; Г) 4 В; E) 40 В.
- 4) На рисунке 164 изображен ступенчатый реостат, в котором сопротивления R 1 = R 2 = R 3 =… = R 5 = 10 Ом.Рассчитайте сопротивление в данном положении подвижного контакта К.
- А) 20 Ом; Б) 50 Ом; Б) 40 Ом; Г) 30 Ом; Д) 3,3 Ом.
- 5) Сопротивление электрической лампы R , а амперметр был подключен к сети 200 В, как показано на рисунке 165. Вычислите сопротивление R , , если амперметр показывает ток 0,5 А. Сопротивление лампы 240 Ом.
- А) 120 Ом; Б) 160 Ом; Б) 260 Ом; Г) 60 Ом.
- Резистор 2 (Ом) включен в цепь 12 В. Какое сопротивление нужно подключить еще один резистор, чтобы сила тока была 2А
Повторение: последовательное соединение проводов
- В цепи с напряжением источника 12 В подключаются два резистора и лампочка. Напряжение на лампочке 5В, на первом резисторе 3В. Сопротивление второго резистора 6 (Ом). Определите сопротивление первого резистора и лампочки .
- Ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов в ветвях
- Напряжение на всех параллельных участках одинаково
- Обратная величина общего сопротивления равна сумме взаимные значения сопротивлений всех параллельных участков
Задания по параллельному подключению потребителей
Сопротивления резисторов соответственно равны 4.
6,12 (Ом). Определите силу тока в каждом резисторе, если напряжение между точками A и B составляет 24 В. Определить ток в неразветвленной части цепи
Токи в резисторах соответственно равны 2А, 1,5А, 3А. Определите сопротивление резисторов, если напряжение между точками A и B составляет 16 В.
Д / с § 48,49 упражнение 22 (1,2), упражнение 23 (3)
Средняя общеобразовательная школа №20 Должность: учитель физики Последовательный соединение проводник соединение проводник без вилок, когда конец одного проводника соединен с началом другого проводника … Когда соответствует соединение проводников : — сила тока, протекающего через каждый …
Последовательное и параллельное соединение …
… «Куринская общеобразовательная школа» Последовательное и параллельное соединение проводники .
.. Урок физики 8 класс Тип … Тема урока: « Последовательные и параллельные соединения проводники ». Задачи урока: сформулировать законы , согласованные и параллельные соединения проводников … Упражнение 1 …
Исследование последовательного и параллельного портов …
Романовский район. ЦЕЛИ УРОКА: Проверить законы , согласованные и параллельные соединения проводники … Оборудование: Источник питания Двухпроводный … напряжение менее 220 В. Выход При последовательное соединение проводники напряжение на концах рассматриваемого участка цепи …
Напряженность и потенциал электростатического поля в проводнике В проводнике присутствуют электрически заряженные частицы — носители заряда… — комбинации параллельного и последовательного подключения конденсаторов. 4.2. Составные конденсаторы 1) Параллельно составные : Общее — это напряжение U .
..
8pow
Сопротивление. Юниты сопротивления. Закон Ома для участка цепи. 7. Консистентный составной жилы … 8. Параллельный составной жилы … 9. Электротоковые работы. 10. Мощность электрического тока.одиннадцать …
Для цепной секции. Последовательная составная проводники … Параллельная составная проводники … Электротоковые работы. Сила электрического тока. Нагрев проводников, электрошок. Закон Джоуля-Ленца. 4. Консистент компаунд проводники … Принципиальная схема Монтаж …
2. Какие физические величины сохраняются при в соответствии с соединение проводник Каково полное сопротивление при согласованном соединении проводнике ? Ответ: При последовательном соединении сила тока во всех резисторах одинакова, а.
..
Пара зажимов (точек или узлов цепи) называется параллельными. Свойства соединения проводники СЛЕДУЮЩИЙ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКИ ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКИ Сила тока: Сила тока одинакова во всех частях цепи. Сила …
Последовательное и параллельное соединение проводов резистора. Параллельное соединение сопротивлений (резисторов)
1.При последовательном подключении провода
1. Сила тока во всех проводниках одинакова :
I 1 = I 2 = I
2. Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U 1 и U 2 на каждом проводе :
U = U 1 + U 2
3. Закон Ома, напряжения U 1 и U 2 на проводниках равны U 1 = IR 1, U 2 = IR 2 общее напряжение U = IR Где R Это электрическое сопротивление всей цепи, тогда IR = IR 1 + I R 2.
Отсюда следует
R = R 1 + R 2
Последовательное соединение, полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводов.
Этот результат действителен для любого количества последовательно соединенных проводов.
2. При параллельном подключении провода
1. Напряжение U 1 и U 2 на обоих проводниках одинаковы
U 1 = U 2 = U
2. Сумма токов I 1 + I 2, , протекающая по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи :
I = I 1 + I 2
Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A, и B, ) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды.Например, к узлу A во времени Δ t утечки заряда I Δ t , и заряд перетекает от узла одновременно I 1 Δ t + I 2 Δ t .
.. Следовательно, I = I 1 + I 2.
3. Запись на основе закона Ома
где R — электрическое сопротивление всей цепи, получаем
При параллельном соединении проводов величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме значений, обратных сопротивлениям параллельно соединенных проводников.
Этот результат действителен для любого количества параллельно соединенных проводов.
Формулы последовательного и параллельного соединения проводов позволяют во многих случаях рассчитать сопротивление сложной цепи, состоящей из множества резисторов. На рисунке показан пример такой сложной схемы и показана последовательность расчетов. Сопротивления всех проводов указаны в омах (Ом).
На практике одного источника тока в цепи недостаточно, и тогда источники тока также соединяются между собой для питания цепи.Подключение источников к батарее может быть последовательным и параллельным.
При последовательном соединении два соседних источника соединены противоположными полюсами.
То есть, чтобы соединить батареи последовательно, положительный полюс первой батареи подключается к «плюсу» электрической цепи. Положительный полюс второй батареи подключается к ее отрицательной клемме и т. Д. Отрицательная клемма последней батареи подключается к «минусу» электрической цепи.
Полученная последовательно включенная батарея имеет ту же емкость, что и одиночная батарея, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений включенных в нее батарей. Те. если батареи имеют одинаковое напряжение, то напряжение батареи равно напряжению одной батареи, умноженному на количество батарей в батарее.
1. ЭДС аккумулятора равна сумме ЭДС отдельных источников ε = ε 1 + ε 2 + ε 3
2 . Суммарное сопротивление батареи источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников r батарея = r 1 + r 2 + r 3
Если к аккумулятору подключено n одинаковых источников, то ЭДС аккумулятора ε = nε 1, а сопротивление r аккумулятора = nr 1
3.
При параллельном подключении подключите все положительные и все отрицательные полюса двух или n источников.
То есть при параллельном подключении батареи соединяются таким образом, что положительные выводы всех батарей соединяются с одной точкой электрической цепи («плюс»), а отрицательные выводы всех батарей соединяются с другой точкой электрической цепи. цепь («минус»).
Подключайте только параллельно источники от одинаковые ЭДС … Получающаяся при параллельном подключении батарея имеет такое же напряжение, как и у одиночной батареи, а емкость такой батареи равна сумме емкостей батареи, включенные в него.Те. если батареи имеют одинаковую емкость, то емкость батареи равна емкости одной батареи, умноженной на количество батарей в батарее.
1. ЭДС батареи идентичных источников равна ЭДС одного источника. ε = ε 1 = ε 2 = ε 3
2. Сопротивление аккумулятора меньше сопротивления одного источника r аккумулятор = r 1 / n
3.
Сила тока в такой цепи по закону Ома
Электрическая энергия, запасенная в аккумуляторной батарее, равна сумме энергий отдельных батарей (произведение энергий отдельных батарей, если батареи одинаковые), независимо от того, подключены ли батареи параллельно или последовательно. .
Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по той же технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Следовательно, поскольку при параллельном подключении емкость аккумулятора равна сумме емкостей включенных в него аккумуляторов, то есть увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.
Параллельное соединение сопротивлений — это такое соединение, когда начало сопротивлений соединено с одной общей точкой, а концы — с другой.
Параллельное соединение сопротивлений имеет следующие свойства:
Напряжения на выводах всех сопротивлений одинаковы:
U 1 = U 2 = U 3 = U;
Проводимость всех параллельно соединенных сопротивлений равна сумме проводимости отдельных сопротивлений:
1 / R = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 = R 1 R 2 + R 1 R 3 + R 2 R 3 / R 1 R 2 R 3,
где R — эквивалентное (результирующее) сопротивление трех сопротивлений (в данном случае R 1, R 2 и R 3).
Для получения сопротивления такой цепи необходимо перевернуть дробь, определяющую значение ее проводимости. Следовательно, сопротивление параллельного разветвления трех резисторов:
R = R 1 R 2 R 3 / R 1 R 2 + R 2 R 3 + R 1 R 3.
Эквивалентное сопротивление — это сопротивление, которое может заменить несколько сопротивлений (подключенных параллельно или последовательно) без изменения величины тока в цепи.
Чтобы найти эквивалентное сопротивление при параллельном соединении, необходимо сложить проводимость всех отдельных секций, т.е.е. найти полную проводимость. Суммарная проводимость — это полное сопротивление, обратное величине.
При параллельном подключении эквивалентная проводимость равна сумме проводимостей отдельных ветвей, поэтому эквивалентное сопротивление в этом случае всегда меньше наименьшего из параллельно подключенных сопротивлений.
На практике могут быть случаи, когда цепочка состоит из более чем трех параллельных ветвей.
Все полученные соотношения остаются в силе для схем, состоящих из любого количества параллельно включенных резисторов.
Найдем эквивалентное сопротивление двух параллельно соединенных сопротивлений R 1 и R 2 (см. Рис.). Электропроводность первой ветви составляет 1 / R 1, проводимость второй ветви составляет 1 / R 2 … Общая проводимость:
1 / R = 1 / R 1 + 1 / R 2.
Подведем к общему знаменателю:
1 / R = R 2 + R 1 / R 1 R 2,
, следовательно, эквивалентное сопротивление
R = R 1 R 2 / R 1 + R 2.
Эта формула используется для расчета общего сопротивления цепи, состоящей из двух параллельно соединенных сопротивлений.
Таким образом, эквивалентное сопротивление двух параллельно соединенных сопротивлений равно произведению этих сопротивлений на их сумму.
Параллельное соединение с одинаковым сопротивлением R 1 их эквивалентное сопротивление будет в несколько раз меньше, т. Е.
R = R 1 / n.
На схеме, показанной на последнем рисунке, включены пять сопротивлений R 1 по 30 Ом каждое.
Таким образом, общее сопротивление R составит
R = R 1/5 = 30/5 = 6 Ом.
Можно сказать, что сумма токов, приближающихся к узловой точке A (на первом рисунке), равна сумме выходящих из нее токов:
Я = Я 1 + Я 2 + Я 3.
Рассмотрим, как происходит разветвление тока в цепях с сопротивлениями R 1 и R 2 (второй рисунок). Поскольку напряжение на выводах этих сопротивлений одинаковое, то
U = I 1 R 1 и U = I 2 R 2.
Левые части этих равенств совпадают, следовательно, правые части также равны:
I 1 R 1 = I 2 R 2,
или
I 1 / I 2 = R 2 / R 1,
Тех. ток при параллельном соединении ветвей сопротивлений обратно пропорционален сопротивлениям ветвей (или прямо пропорционален их проводимости).Чем больше сопротивление ветви, тем меньше ток в ней, и наоборот.
Таким образом, из нескольких одинаковых резисторов можно получить общий резистор с большей рассеиваемой мощностью.
При параллельном подключении неравных резисторов резистор с наивысшим сопротивлением дает наибольшую мощность.
Пример 1. Два резистора включены параллельно. Сопротивление R 1 = 25 Ом, а R 2 = 50 Ом. Определить полное сопротивление цепи R всего
Решение.R total = R 1 R 2 / R 1 + R 2 = 25. 50/25 + 50 ≈ 16,6 Ом.
Пример 2. В ламповом усилителе три лампы, нити накаливания которых включены параллельно. Ток накала первой лампы I 1 = 1 ампер, второй I 2 = 1,5 ампера и третьей I 3 = 2,5 ампера. Определить общий ток в цепях накаливания лампы усилителя I. Итого.
Решение. I total = I 1 + I 2 + I 3 = 1 + 1,5 + 2,5 = 5 ампер.
Резисторы параллельного подключения часто встречаются в радиооборудовании.Два или более резистора подключаются параллельно в случаях, когда ток в цепи слишком велик и может вызвать чрезмерный нагрев резистора.
Примером параллельного соединения электрической энергии потребителей может служить включение электрических ламп обычной осветительной сети, которые включаются параллельно. Преимущество параллельного подключения потребителей в том, что отключение одного из них не влияет на работу других.
Последовательное, параллельное и смешанное включение резисторов. Значительное количество включенных в электрическую цепь приемников (электрические лампы, электронагревательные приборы и т. Д.) Можно рассматривать как некоторые элементы, имеющие определенное сопротивление . Это обстоятельство дает нам возможность при составлении и изучении электрических схем заменить конкретные приемники резисторами с определенными сопротивлениями. Существуют следующие способы подключения резисторов (приемников электрической энергии): последовательный, параллельный и смешанный.
Последовательное соединение резисторов . Последовательное соединение нескольких резисторов, конец первого резистора подключается к началу второго, конец второго — к началу третьего и т. Д. При таком подключении все элементы последовательной цепи проходят
одинаково ток I.
Последовательное подключение приемников показано на рис. 25, а.
Заменив лампы на резисторы с сопротивлениями R1, R2 и R3, получаем схему, показанную на рис.
25, корп.
Если предположить, что в источнике Ro = 0, то для трех последовательно включенных резисторов по второму закону Кирхгофа можно записать:
E = IR 1 + IR 2 + IR 3 = I (R 1 + R 2 + R 3) = IR экв (19)
где R eq = R 1 + R 2 + R 3.
Следовательно, эквивалентное сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех последовательно соединенных резисторов. Поскольку напряжения на отдельных участках цепи по закону Ома: U 1 = IR 1; U 2 = IR 2, U 3 = IR s и в данном случае E = U, то для рассматриваемой схемы
U = U 1 + U 2 + U 3 (20)
Следовательно, напряжение U на клеммах истока равно сумме напряжений на каждом из последовательно соединенных резисторов.
Из этих формул также следует, что напряжения распределяются между последовательно включенными резисторами пропорционально их сопротивлениям:
U 1: U 2: U 3 = R 1: R 2: R 3 (21)
, то есть чем больше сопротивление любого приемника в последовательной цепи, тем больше приложенное к нему напряжение.
Если несколько, например n, резисторов с одинаковым сопротивлением R1 соединены последовательно, эквивалентное сопротивление цепи Rek будет в n раз больше сопротивления R1, i.е. Рек = nR1. Напряжение U1 на каждом резисторе в этом случае в n раз меньше, чем полное напряжение U:
При последовательном соединении приемников изменение сопротивления одного из них немедленно влечет за собой изменение напряжения на других подключенных к нему приемниках. При отключении или прерывании электрической цепи в одном из приемников и в остальных приемниках ток прекращается. Поэтому последовательное подключение приемников применяется редко — только в том случае, если напряжение источника электроэнергии больше номинального напряжения, на которое рассчитан потребитель.Например, напряжение в электрической сети, от которой питаются вагоны метро, составляет 825 В, а номинальное напряжение электрических ламп, используемых в этих вагонах, составляет 55 В. Таким образом, в вагонах метро электрические лампы включают 15 ламп последовательно в каждый контур.
Параллельное соединение резисторов . Параллельное соединение нескольких приемников, они включаются между двумя точками электрической цепи, образуя параллельные ответвления (рис. 26, а). Замена
ламп с резисторами с сопротивлениями R1, R2, R3, получаем схему, показанную на рис.26, корп.
При параллельном включении на все резисторы подается одинаковое напряжение U. Следовательно, по закону Ома:
I 1 = U / R 1; I 2 = U / R 2; I 3 = U / R 3.
Ток в неразветвленной части цепи по первому закону Кирхгофа I = I 1 + I 2 + I 3, или
I = U / R 1 + U / R 2 + U / R 3 = U (1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3) = U / R экв (23)
Следовательно, эквивалентное сопротивление рассматриваемой цепи при параллельном включении трех резисторов определяется по формуле
1/ R экв = 1 / к 1 + 1 / к 2 + 1/3 (24)
Путем введения в формулу (24) вместо значений 1 / R eq, 1 / R 1, 1 / R 2 и 1 / R 3, соответствующих проводимости G eq, G 1, G 2 и G 3 , получаем: Эквивалент проводимости параллельной цепи, равной сумме сопротивлений параллельно включенных резисторов :
G экв = G 1 + G 2 + G 3 (25)
Таким образом, с увеличением количества параллельно включенных резисторов результирующая проводимость электрической цепи увеличивается, а результирующее сопротивление уменьшается.
Из приведенных выше формул следует, что токи распределяются между параллельными ветвями обратно пропорционально их электрическому сопротивлению или прямо пропорционально их проводимости. Например, с тремя филиалами
I 1: I 2: I 3 = 1 / R 1: 1 / R 2: 1 / R 3 = G 1 + G 2 + G 3 (26)
В этом отношении существует полная аналогия между распределением токов в отдельных ответвлениях и распределением потоков воды по трубам.
Приведенные выше формулы позволяют определить сопротивление эквивалентной цепи для различных конкретных случаев … Например, при параллельном включении двух резисторов результирующее сопротивление цепи равно
R экв = R 1 R 2 / (R 1 + R 2)
с тремя параллельно включенными резисторами
R экв = R 1 R 2 R 3 / (R 1 R 2 + R 2 R 3 + R 1 R 3)
Когда несколько, например n, резисторов с одинаковым сопротивлением R1 соединены параллельно, результирующее сопротивление цепи Rek будет в n раз меньше сопротивления R1, i.
е.
R eq = R1 / n (27)
Ток I1, проходящий через каждую ветвь, в этом случае будет в n раз меньше полного тока:
I1 = I / n (28)
При параллельном подключении приемников все они находятся под одинаковым напряжением, и режим работы каждого из них не зависит от других. Это означает, что ток, проходящий через любой из приемников, не окажет существенного влияния на другие приемники.При любом отключении или отказе любого приемника остальные приемники остаются включенными.
ченны. Поэтому параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, в результате чего оно стало наиболее распространенным. В частности, электрические лампы и двигатели, рассчитанные на работу при определенном (номинальном) напряжении, всегда подключаются параллельно.
На электровозах постоянного тока и некоторых тепловозах тяговые двигатели должны включаться при разных напряжениях во время регулирования скорости, поэтому они переключаются с последовательного на параллельный режим во время разгона.
Смешанное подключение резисторов . Смешанное соединение называется соединением, при котором некоторые резисторы включены последовательно, а некоторые — параллельно. Например, на схеме рис.27, а есть два последовательно включенных резистора с сопротивлениями R1 и R2, резистор с сопротивлением R3 подключен параллельно к ним, а резистор с сопротивлением R4 включен последовательно с группой резисторов с сопротивлениями R1, R2 и R3.
Сопротивление эквивалентной цепи при смешанном подключении обычно определяется методом преобразования, при котором сложная цепь последовательно преобразуется в простую.Например, для схемы на рис. 27, а сначала определите эквивалентное сопротивление R12 последовательно включенных резисторов с сопротивлениями R1 и R2: R12 = R1 + R2. В этом случае схема на рис. 27, а заменяется схемой замещения на рис. 27, б. Тогда эквивалентное сопротивление R123 параллельно соединенных сопротивлений и R3 определяется по формуле
R 123 = R 12 R 3 / (R 12 + R 3) = (R 1 + R 2) R 3 / (R 1 + R 2 + R 3).
В этом случае диаграмма на рис.27, б заменена эквивалентной схемой на рис. 27, в. После этого эквивалентное сопротивление всей цепи находится путем суммирования сопротивления R123 и сопротивления R4, соединенных последовательно с ним:
R eq = R 123 + R 4 = (R 1 + R 2) R 3 / (R 1 + R 2 + R 3) + R 4
Последовательные, параллельные и смешанные соединения широко используются для изменения сопротивления пусковых реостатов при пуске e. п. из. постоянный ток.
План урока параллельное соединение проводов.Презентация «Параллельное и последовательное соединение проводников» по физике
«Проводники в электрическом поле» — Диполь. Проводники в электрическом поле. Диэлектрики. В других проводниках электрического поля нет. Поскольку E0 = E1, то E = E0-E1 = 0 Внутри проводника отсутствует электрическое поле. Рассмотрим электрическое поле внутри металлического проводника … … В электрическом поле любой диэлектрик становится полярным.
«Параллельное и последовательное соединение» — Законы последовательного соединения.
Параллельное соединение проводов. А1. A2. Задача: выбрать в схемах участок последовательного соединения проводов. Последовательное соединение. Использование последовательного подключения. Цель: изучить различные соединения проводников.
«Проводники в электростатическом поле» — внутреннее поле ослабит внешнее. Неполярный. +. Evnes. Полярный. — Металлы; жидкие растворы и расплавы электролитов; плазма. Внутренний. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Электростатические свойства однородных металлических проводников.К проводникам относятся: Диэлектрики включают воздух, стекло, твердую резину, слюду, фарфор и сухую древесину.
«ВТСП» — Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП). Важнейшие открытия современной науки. Открытие ВЦП. 1. Исследование природы и свойств жаропрочного стекла. 2. Влияние внешних факторов на свойства жаропрочных материалов. 5. Сильноточные приложения. 4. Слаботочные приложения. В соответствии со структурой программы, основными направлениями работы являются:
«Электрическое сопротивление проводника» — Вставьте пропущенные буквы! Схема 2.
Схема 3. Узнаем: А) Амперметр — параллельно. Удар током называется: Г) Амперметр — последовательно. Б) Вольтметр — параллельно. Выберите пары. Электрическое сопротивление Обозначение: Единица измерения (СИ): В) Вольтметр — последовательно. Расчет сопротивления проводника.
«Соединение проводов» — При последовательном соединении проводов: — ток, протекающий по каждому проводнику, одинаков I1 = I2 = I3 — общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках схема U = U1 + U2 — общее сопротивление схемы равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи R = R1 + R2.Соединения проводов.
Всего 6 презентаций
Повторение
Чижова Вера Александровна
Учитель физики и информатики
МБОУ общеобразовательная школа им. Красное,
Ненецкий автономный округ.
- Скорость заряда по проводнику
- Заряд, проходящий через проводник в 1с
- Обозначается ()
- Единица измерения (А) амперы
- Измеряется амперметром
- Зависит от напряжения и сопротивления ( Закон Ома)
- Напряжение — это рабочее электрическое поле при движении одиночного заряда (1С) по проводнику
- Обозначается буквой (U)
- Измеряется вольтметром
- Единица (В) Вольт
- Свойство проводника препятствовать движению заряженных частиц по проводнику под действием электрического поля
- Обозначается R
- Единица (Ом)
- Зависит от физических свойств проводника.
Законы последовательного соединения проводов
- Сила тока одинакова во всех частях цепи
- Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи
- Общее напряжение равно сумме напряжений в отдельных участках
- 1) Требуется сделать новогоднюю гирлянду из луковиц. рассчитан на 6 В, чтобы его можно было подключать к сети напряжением 120 В.Сколько нужно взять луковиц?
- A) 4. B) 8 C) 16 D) 20 E) 30.
- 2) Определите полное сопротивление цепи, если сопротивление выводных проводов составляет 2 Ом, включенной части реостата
- 64 Ом и лампы 294 Ом (рис. 159).
- 1,240 Ом; 2.180 Ом; 3,100 Ом; 4.120 Ом; 5,360 Ом.
- 3) При замере напряжения на проводе R 1 оно оказалось равным 12 В. При подключении вольтметра к проводнику R 2 , , то он показал 45 В (рис.160). Рассчитайте сопротивление R 2, если R 1 = 40 Ом.
- А) 360 Ом; Б) 135 Ом; Б) 150 Ом; Г) 4 Ом; Г) 40 Ом.
- 4) В каждом из двух ТЭНов котла ток составляет 5 А. Определить ток в питающих проводах, если элементы соединены последовательно.
- А) 25 А; Б) 5 А; Б) 10 А; Г) 2,5 А.
- 5) Проводники с сопротивлением 2,4 и 6 Ом подключаются последовательно и подключаются к сети 36 В.Рассчитайте силу тока в проводниках.
- А) 3 А; Б) 0,33 А; Б) 432 А; Г) 0,5 А; Г) 0,3 А.
- 1) Ток в проводнике R 1 равно 4 А. Какая сила тока в проводнике R 2 (рис.161).
- А) 4 А; Б) 2 А; Б) 8 А; Г) 16 А.
- 2) Сопротивление лампы R 1 = 300 Ом, а напряжение на ней — 90 В.Что покажет вольтметр, если его подключить к лампе с сопротивлением R2 = 400 Ом (рис. 162)?
- А) 240 В; Б) 180 В; Б) 100 В; Г) 120 В; Г) 360 В. 90 183
- 3) Три одинаковые лампы соединены последовательно с напряжением 120 В последовательно (рис. 163). Какое напряжение на каждом из них?
163). Какое напряжение на каждом из них?- А) 360 В; Б) 120 В; Б) 60 В; Г) 4 В; Г) 40 В.
- 4) На рисунке 164 показан ступенчатый реостат, в котором сопротивление R 1 = R 2 = R 3 =… = R 5 = 10 Ом. Рассчитайте сопротивление в этом положении подвижного контакта К.
- А) 20 Ом; Б) 50 Ом; Б) 40 Ом; Г) 30 Ом; Г) 3,3 Ом.
- 5) Лампа сопротивления R и амперметр был подключен к сети с напряжением 200 В, как показано на рисунке 165. Вычислите сопротивление R , , если амперметр показывает ток 0,5 А. Сопротивление лампы 240 Ом.
- А) 120 Ом; Б) 160 Ом; Б) 260 Ом; Г) 60 Ом.
- В цепи 12 В подключен резистор 2 (Ом). Какое сопротивление нужно для подключения еще одного резистора, чтобы сила тока была 2А
Повторение: последовательное соединение проводов
- В цепи с напряжением источника 12 В подключаются два резистора и лампочка. Напряжение на лампочке 5В, на первом резисторе 3В. Сопротивление второго резистора 6 (Ом). Определите сопротивление первого резистора и лампочки .
Напряжение на лампочке 5В, на первом резисторе 3В. Сопротивление второго резистора 6 (Ом). Определите сопротивление первого резистора и лампочки- Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов в ветвях
- Напряжение на всех параллельных участках одинаково
- Обратная величина общего сопротивления равна сумме обратного сопротивления всех параллельных участков
Задания по параллельному подключению потребителей
Сопротивления резисторов соответственно 4.6,12 (Ом). Определите силу тока в каждом резисторе, если напряжение между точками A и B составляет 24 В. Определить силу тока в неразветвленной части цепи
.Сила тока в резисторах соответственно 2А, 1,5А, 3А. Определите сопротивление резисторов, если напряжение между точками A и B составляет 16 В.
Д / с § 48,49 контроль 22 (1,2), контроль 23 (3)
Цель урока: 1.
Познакомить студентов с последовательным и параллельным соединением проводов. 2. Существующие в схеме схемы при последовательном и параллельном соединении проводов. Приложение 3. Научить решать задачи по теме: Последовательное и параллельное соединение проводов 4. Закрепить знания студентов о различных соединениях проводов и сформировать умение рассчитывать параметры комбинированных цепей
Достоинства и недостатки последовательного подключения Преимущества: Имея элементы, рассчитанные на низкое напряжение (например, лампочки), вы можете последовательно соединять их в необходимом количестве и подключать источник с высоким напряжением (так устроены елочные гирлянды) Недостаток: Достаточно одного устройства (или элемента) выйти из строя, так как цепь размыкается, а все остальные устройства не работают
Преимущества и недостатки параллельного подключения Преимущества: При выходе из строя одной из ветвей остальные продолжают работать.Кроме того, каждую ветку можно подключать и отключать отдельно.
Недостаток: можно включать устройства, рассчитанные только на заданное напряжение.
Применение последовательного соединения Основным недостатком последовательного соединения проводов является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются другие. Например, если перегорела одна из ламп на елке, то погасли все остальные. Указанный недостаток может обернуться достоинством. Представьте, что какую-то цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключиться. Как это сделать? (Как это сделать? (Например, использовать предохранители) Приведу примеры последовательной разводки
Применение параллельного подключения В одну электрическую цепь параллельно могут включаться различные потребители электрической энергии. Такая схема подключения потребителей тока применяется, например, в жилых домах Вопрос для студентов: Как подключаются электрические устройства в твоя квартира?
Можно ли использовать две одинаковые лампы на 110 В в сети с напряжением 220 В? Как? Сколько одинаковых резисторов было подключено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление составляет 600 Ом? Два резистора, сопротивление которых составляет 5 Ом и 10 Ом, подключены параллельно к батарее.
Текущая сила в каком из них больше? Как изменится сопротивление электрической цепи, если подключить другой резистор к любому звену в цепи: а) последовательно б) параллельно? Как подключить четыре резистора с сопротивлением 0,5 Ом, 2 Ом, 3,5 Ом и 4 Ом, чтобы их общее сопротивление составляло 1 Ом? Проверка знаний
Текст слайда: 1. Законы соединений. 2. Задачи. Проводники параллельного и последовательного подключения
Текст слайда: Последовательное соединение проводников При последовательном соединении проводов конец одного проводника соединяется с началом другого и т. Д.На рисунках изображена последовательная схема двух лампочек и схема такого подключения. Если одна из лампочек загорится, цепь разомкнется, а другая погаснет.
Текст слайда: Когда проводники соединены последовательно, ток на всех участках цепи одинаков: Согласно закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны: Общее напряжение U на обоих проводниках равно равняется сумме напряжений U1 и U2: где R — электрическое сопротивление всей цепи.
Отсюда следует: При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Законы о последовательном соединении
Текст слайда: Параллельное соединение проводников При параллельном соединении проводников их начало и конец имеют общие точки подключения к источнику тока.
Текст слайда: Законы параллельного соединения проводников При параллельном подключении напряжения U1 и U2 одинаковы на всех участках цепи: сумма токов I1 и I2, протекающих через оба проводника, равна току в неразветвленная цепь: Запишем на основе закона Ома: где R — электрическое сопротивление всей цепи, мы получаем Когда проводники соединены параллельно, величина, обратная общему сопротивлению цепи, является суммой, обратной величине сопротивления цепи. сопротивления параллельных проводов.
Текст слайда: Задача1 Два проводника соединены последовательно. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R = 3 Ом. Показание амперметра, подключенного к первому проводнику, I = 0,5 Ом.
Определите силу тока, протекающего по второму проводнику, общий ток в цепи, общее напряжение цепи.
Текст слайда: Решение задачи Дано: R1 = 2 Ом R2 = 3 Ом I1 = 0.5 А Решение: I1 = I2 = Iu; I2 = Iu = 0,5 А U1 = I1R1; U1 = 0,5 х 2 = 1 (В) U2 = I2R2; U2 = 0,5 х 3 = 1, 5 (В) Uu = U1 + U2; Uu = 1 + 1, 5 = 2, 5 (B) I2, Iu, Uu =? Ответ: I2 = Iu = 0,5 А, Uu = 2,5 В.
Текст слайда: Задача 2.
Номер слайда 10
Слайд №11
Слайд №12
Номер слайда 13
Слайд №14
Текст слайда: Задача 3.Доктор Ватсон и Шерлок Холмс были приглашены друзьями в канун Нового года. И вдруг, как гласит один из законов Мерфи: «Все, что должно сломаться, непременно сломается, и в самый неподходящий момент». И что случилось? Когда хозяин дома стал включать рождественскую гирлянду для детей, перегорела одна из лампочек, рассчитанная на напряжение 3,5 В. Дети были расстроены, хозяин был в панике, потому что под рукой не было аварийного света.
Холмс должен быть спасен, решил Холмс.И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес волшебные слова и совершил одно действие. К всеобщей радости детей гирлянда загорелась. Позже доктор Ватсон спросил Холмса, что он сделал. Что ответил Холмс?
Слайд №15
Текст слайда: Преимущества и недостатки компаундов Пример последовательного соединения: гирлянда. Пример параллельного подключения: светильники в офисе. Достоинства и недостатки подключений: Параллельное — при перегорании одной лампы горят остальные.Но когда вы включите лампу с минимально возможным напряжением, она перегорит. Последовательный — лампы с минимально возможным напряжением включаются в цепь с более высоким напряжением, но при перегорании одной лампы не сгорят все.
Слайд №16
Текст слайда: Домашнее задание: Приведите примеры последовательного и параллельного соединения проводов в вашем доме. Отчет § 48, 49. 22 (2), контроль 23 (3,4).
Тема урока параллельное соединение проводов.
Последовательное и параллельное соединение проводов. Законы последовательного соединения проводовТекст слайда: 1. Законы соединений. 2. Задачи. Параллельное и последовательное соединение проводов
Текст слайда: Последовательное соединение проводов При последовательном соединении проводов конец одного проводника соединяется с началом другого и т. Д. На рисунках показано последовательное соединение двух лампочек и схема такого соединения.Если одна из лампочек загорится, цепь разомкнется, а другая лампочка погаснет.
Поездка в аэропорт внушает людям немного страха, и не зря! Длинные очереди, несколько контрольно-пропускных пунктов и бесконечные коридоры, которые кажутся бесконечными. Иногда можно легко перемещаться по аэропорту, а в другое время просто нужно добраться из одной точки в другую.
Дорожка в аэропорту очень похожа на схему, которая является прототипом прохождения электронов.Электрические цепи очень полезны — например, дорожки, по которым подается электричество для электроприборов, освещения и других вещей в вашем доме.
Схемы бывают двух основных форм. Первый — это серия, в которой устройства соединяются последовательно. Этот тип схемы обеспечивает единый путь для движения электронов. Второй тип — это параллельная схема, соединяющая устройства разветвленными путями. Этот тип схемы обеспечивает отдельные пути электронов.
Текст слайда: Когда проводники соединены последовательно, ток во всех частях цепи одинаков: Согласно закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны: Общее напряжение U на обоих проводников равно сумме напряжений U1 и U2: где R — электрическое сопротивление всей цепи.Отсюда следует: При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Законы последовательного соединения
Законы последовательного соединения проводов
Мы подробно рассмотрим принципиальные схемы в другом уроке. А пока давайте сосредоточимся на том, как параллельные цепи работают с устройствами. Параллельные цепи получили свое название, потому что устройства в цепи соединены параллельно. Это похоже на наличие нескольких рентгеновских экранов в одном терминале аэропорта.Линия сначала начинается как однофайловая линия, но затем разбивается на несколько отдельных строк, когда вы проходите через выбранный вами рентгеновский аппарат.
Текст слайда: Параллельное соединение проводников При параллельном соединении проводов их начало и конец имеют общие точки подключения к источнику тока.
Текст слайда: Законы параллельного соединения проводов. При параллельном соединении напряжения U1 и U2 на всех участках цепи одинаковы: Сумма токов I1 и I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: Записываем на основании закона Ома:, получаем При параллельном соединении проводов обратное значение общего сопротивления цепи равно сумме значений, обратных сопротивлениям параллельно соединенных проводников.
Остальные позади вас могут выбрать другой рентгеновский аппарат, а количество строящихся линий зависит от того, сколько автомобилей открыто. Пройдя через рентгеновский аппарат, все сливаются в одну линию и продолжают свой путь к своим воротам. Так же, как каждая линия рентгеновского аппарата независима от других, устройства в параллельной цепи также независимы друг от друга. Подумайте об этом: если следующая линия движется медленнее, чем ваша, это не влияет на скорость или скорость движения ваших линий.
То же самое относится к ответвлениям параллельных цепей. И из-за этой независимости, в то время как общий ток в цепи делится между параллельными ветвями, величина тока в каждой ветви конкретно связана с величиной сопротивления в этой ветви. Сопротивление исходит от самого устройства и противоположно движению электрона через устройство. Поскольку сопротивление сопротивляется движению тока, величина тока в каждой ветви обратно пропорциональна сопротивлению этой ветви.
Текст слайда: Задача1 Два проводника соединены последовательно. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R = 3 Ом. Показание амперметра, подключенного к первому проводнику, I = 0,5 Ом. Определите ток, протекающий по второму проводнику, общий ток в цепи, полное напряжение цепи.
Это имеет смысл, если задуматься. Возможно, очередь рядом с вами движется медленнее, потому что сотрудники службы безопасности вручную сканируют каждую ручную кладь в отдельности.Это сопротивление замедляет линию, затрудняя перемещение людей вокруг точки защиты и к следующему пункту назначения. То же самое относится к ветвям, расположенным параллельно. Чем больше сопротивления в одной ветви, тем больше сопротивления течет в лицо, когда оно проходит.
Но действительно интересно то, что, хотя каждая ветвь независима, общее сопротивление цепи зависит от общего количества присутствующих ветвей. Фактически, с увеличением количества ветвей общее сопротивление цепи уменьшается.Вернемся в аэропорт, чтобы понять, почему это так. Если бы был только один рентгеновский аппарат, была бы открыта одна длинная очередь, и всем пришлось бы проходить через нее. В общем, это было бы очень неэффективно и обеспечило бы большее сопротивление полному перемещению людей через пост безопасности.
Текст слайда: Решение проблемы: Дано: R1 = 2 Ом R2 = 3 Ом I1 = 0,5 A Решение: I1 = I2 = Iu; I2 = Iu = 0, 5 и U1 = I1R1; U1 = 0,5 x 2 = 1 (В) U2 = I2R2; U2 = 0,5 x 3 = 1, 5 (B) Uu = U1 + U2; Uu = 1 + 1, 5 = 2, 5 (B) I2, Iu, Uu =? Ответ: I2 = Iu = 0, 5 А, Uu = 2, 5 В.
Текст слайда: Задача 2.
Но если откроется другой рентгеновский аппарат, линия может разделиться на две части, и все будут двигаться намного быстрее. Добавьте еще один рентгеновский аппарат, и «сопротивление» уменьшится еще больше, потому что у людей есть другой путь, по которому они могут двигаться.
То же самое и с параллельной схемой. Добавление филиалов похоже на открытие большего количества рентгеновских станций в цепи. Чем больше ветвей, тем больше путей для тока, что снижает общее сопротивление цепи.Мы можем построить нашу собственную простую параллельную схему из двух ветвей, каждая с лампочкой, подключенной к одним и тем же двум точкам. К этим двум точкам также подключается аккумулятор. Если каждая ветвь замкнута, что означает, что в цепи нет разрыва, ток течет от батареи по каждой ветви, через каждое устройство, а затем обратно к батарее.
Номер слайда 10
Номер слайда 11
Номер слайда 12
Слайд №13
Подобно тому, как сердце качает кровь через ваше тело, батарея вырабатывает напряжение, которое «прокачивает» ток по цепи.Следовательно, большее напряжение означает больший ток. Мы также знаем, что, как и при закупорке артерии, сопротивление сопротивляется потоку, поэтому большее сопротивление означает меньший ток.
Фактически, эта взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением резюмируется в законе Ома, который гласит, что ток прямо пропорционален напряжению в цепи и обратно пропорционален сопротивлению. Поскольку каждое устройство подключено к одной и той же точке, напряжение на каждом устройстве одинаковое. Независимо от того, сколько ветвей вы добавите, у всех будет одинаковое напряжение, поэтому свет не будет тусклым, когда вы добавите больше в схему! Это также означает, что, в отличие от последовательности огней елки, которые соединены последовательно, если одна лампочка в параллельной цепи включена, другие не будут затронуты и будут гореть.
Номер слайда 14
Текст слайда: Задание 3. Доктор Ватсон и Шерлок Холмс были приглашены на новогоднюю ночь друзьями. И вдруг, как гласит один из законов Мерфи: «Все, что должно сломаться, обязательно сломается, и в самый неподходящий момент». И что случилось? Когда хозяин дома стал включать еловую гирлянду для детей, перегорела одна из лампочек, рассчитанная на напряжение 3,5 В. Дети расстроились, хозяин был в панике, ведь под рукой нет запасной лампочки.«Нам нужно спасти праздник, — решил Холмс. И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес волшебные слова и совершил одно действие. На всеобщую радость детей гирлянда загорелась. Позже доктор Ватсон спросил Холмса, что он сделал? Что сказал Холмс?
Схема — это путь, по которому могут проходить электроны. Когда электроны движутся по этим путям, это похоже на движение людей через аэропорт, проходящих по множеству коридоров и контрольно-пропускных пунктов по всему зданию. Параллельные цепи являются одним из основных типов цепей, и они соединяют устройства по разветвленным путям.В простой параллельной схеме каждая ветвь подключается к тем же двум точкам, к которым также подключена батарея. Батарея питает напряжение, которое, подобно сердцу, «прокачивает» ток по цепи.
Эти несколько путей позволяют разделить общий ток между ветвями, но это также означает, что напряжение на каждой ветви одинаково. Сила тока в каждой ветви зависит от сопротивления устройства. Ток обратно пропорционален сопротивлению, потому что сопротивление противоположно движению электрона через устройство.Подобно тому, как более тщательный досмотр каждого пассажира замедляет очередь людей, большее сопротивление устройства уменьшает текущее движение по этой ветке.
Слайд №15
Текст слайда: Достоинства и недостатки соединений. Пример последовательного подключения: гирлянда. Пример параллельного подключения: светильники в офисе. Достоинства и недостатки подключений: Параллельное — при перегорании одной лампы горят другие. Но когда вы включите лампу с минимально возможным напряжением, она перегорит.Последовательный — лампы с более низким возможным напряжением подключаются к цепи с более высоким напряжением, но при перегорании одной лампы не сгорят все.
Подобно рентгеновским аппаратам в аэропорту, каждое ответвление параллельной цепи не зависит от других. Это означает, что то, что происходит в одной ветви, не влияет на другие. Однако общее сопротивление цепи зависит от количества ветвей. Так же, как открытие большего количества рентгеновских аппаратов в аэропорту, добавление ответвлений в параллельную цепь снижает общее сопротивление самой цепи.
Рассмотрение концепций в этом уроке позволит вам видео. Обсудите структуру параллельной цепи и объясните, как в параллельной цепи течет ток.
- Запомните определение схемы.
- Поймите цель сопротивления.
- Обобщите закон Ома.
Слайд №16
Текст слайда: Домашнее задание: Приведите примеры последовательного и параллельного подключения проводов в вашем доме.Отчет § 48, 49. Исх. 22 (2), упражнение 23 (3.4).
Цель урока: 1. Ознакомить учащихся с последовательным и параллельным соединением проводов 2. Существующие в цепи закономерности при последовательном и параллельном соединении проводов. Приложение 3. Научите решать задачи по теме: Последовательное и параллельное соединение проводов 4. Усилить у студентов знания о различных соединениях проводов и сформировать умение рассчитывать параметры комбинированных цепей
В вашем автомобиле практически каждый компонент, который требует электричества, работает при постоянном напряжении 12 вольт.Ответ заключается в том, как подключены электрические цепи. Для этих и многих других электрических систем решением является параллельное соединение компонентов схемы.
Применение определения: пример
Прежде чем перейти к определению параллельной цепи, давайте быстро рассмотрим некоторые из основных принципов электрических цепей, в основном напряжение, ток, сопротивление и несколько законов. Вот те, которые нам нужны. Напряжение — это электрическая сила, отвечающая за движение электрического заряда.Сопротивление — это мера того, насколько компонент противодействует движению тока через него. Текущий закон Кирхгофа — это просто утверждение, что заряд должен быть сохранен, и поэтому сумма токов, идущих к узлу схемы, должна быть равна сумме токов, исходящих из того же узла. Закон Киршоффа по напряжению гласит, что если вы сложите напряжения вокруг любого контура в цепи, вы получите ноль. Сила тока — это мера движения электрического заряда во времени. . Сначала рассмотрим техническое определение параллельной цепи.
Преимущества и недостатки последовательного подключения Преимущества: Имея элементы, рассчитанные на низкое напряжение (например, лампочки), вы можете соединять их последовательно в необходимом количестве и подключать к источнику с высоким напряжением (так устроены елочные гирлянды. расположен) Недостаток: для одного устройства (или элемента) достаточно, чтобы цепь была разомкнута, а все другие устройства не работают
Два или более электрических компонента считаются подключенными параллельно, если общий электрический ток, протекающий в параллельной сети делится между компонентами, затем снова объединяется в один и тот же общий ток.это может показаться не самым интуитивным определением, поэтому посмотрите на последствия. Параллельная схема будет иметь следующие определяющие характеристики.
Компоненты соединены таким образом, что все они имеют одинаковые узлы на каждой стороне компонента. Ток, протекающий в параллельном соединении, совпадает с током и равен сумме отдельных токов, протекающих через каждый компонент.
- Он начинается с двух или более компонентов, соединенных вместе в цепочку.
- Каждый из компонентов должен иметь только два электрических контакта.
- Напряжение на всех подключенных параллельно компонентах одинаковое.
Преимущества и недостатки параллельного подключения. Преимущества: При выходе из строя одной из веток остальные продолжают работать. В этом случае каждую ветку можно подключать и отключать отдельно. Недостаток: возможно включение устройств, рассчитанных только на это напряжение
Применение последовательного соединения Основным недостатком последовательного соединения проводов является то, что при выходе из строя одного из соединительных элементов отключаются и другие.Например, если выйдет из строя одна из ламп на елке, все остальные погаснут. Этот недостаток может обернуться достоинством. Представьте, что некоторая цепь должна быть защищена от перегрузки: при увеличении тока цепь должна автоматически отключиться. Как это сделать? (Как это сделать? (Например, использовать предохранители) При проведении примеров последовательного подключения проводов
Использование определения — еще один пример.
При попытке определить, параллельны ли несколько элементов цепи, вы не можете просто увидеть, как схема нарисована, необходимо использовать электрические характеристики параллельной цепи.Какие компоненты образуют параллельную цепь? Только компоненты номер 1 и номер 2, так как оба они удовлетворяют следующим трем условиям.
- У них одинаковые узлы в каждой точке подключения.
- На каждом из них одинаковое напряжение.
Применение параллельного подключения В одну электрическую цепь могут быть включены самые разные потребители электроэнергии. Такая схема подключения тока применяется, например, в жилых помещениях. Вопрос к студентам: Как соединены между собой электроприборы в вашей квартире?
Можно ли использовать две одинаковые лампы, рассчитанные на 110 В, в сети с напряжением 220 В? Как? Сколько одинаковых резисторов было подключено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление — 600 Ом? Два резистора с сопротивлением 5 Ом и 10 Ом подключены параллельно к батарее.Ток в каком больше? Как изменится сопротивление электрической цепи, если мы подключим другой резистор к любому звену цепи: а) последовательно; б) параллельно? Как подключить четыре резистора с сопротивлением 0,5 Ом, 2 Ом, 3,5 Ом и 4 Ом, чтобы их общее сопротивление составляло 1 Ом? Проверка знаний
Учебное пособие по физике: два типа соединений
Когда в цепи с источником энергии присутствуют два или более электрических устройства, существует несколько основных способов их соединения.Их можно соединить последовательно или соединить параллельно . Предположим, что в одну цепь включены три лампочки. При последовательном соединении они соединяются таким образом, чтобы отдельный заряд проходил через каждую из лампочек последовательно. При последовательном соединении заряд проходит через каждую лампочку. При параллельном подключении один заряд, проходящий через внешнюю цепь, будет проходить только через одну из лампочек.Лампочки помещаются в отдельную ветвь, и заряд, проходящий через внешнюю цепь, проходит только через одну из ветвей на обратном пути к клемме с низким потенциалом. Способы подключения резисторов будут иметь большое влияние на общее сопротивление цепи, общий ток в цепи и ток в каждом резисторе. В Уроке 4 мы исследуем влияние типа подключения на общий ток и сопротивление цепи.
Обычная физическая лаборатория состоит в построении обоих типов цепей с лампами, подключенными последовательно, и лампами, подключенными параллельно. Эти две схемы сравниваются и противопоставляются.
Основные вопросы, вызывающие беспокойство при такой лабораторной деятельности, как правило, следующие:
- Что происходит с общим током в цепи при увеличении количества резисторов (лампочек)?
- Что происходит с общим сопротивлением в цепи при увеличении количества резисторов (лампочек)?
- Если один из резисторов выключен (т.е.е., лампочка гаснет ), что происходит с другими резисторами (лампочками) в цепи? Они остаются включенными (т.е. горят)?
При проведении лабораторных работ для двух типов цепей производятся совершенно разные наблюдения. Последовательная цепь может быть построена путем соединения лампочек таким образом, чтобы оставался единственный путь для потока заряда; луковицы добавляются к той же строке без точки ветвления.По мере того, как добавляется все больше и больше лампочек, яркость каждой лампочки постепенно уменьшается. Это наблюдение является индикатором того, что ток в цепи уменьшается.
Итак, для последовательных цепей по мере добавления резисторов общий ток в цепи уменьшается. Это уменьшение тока согласуется с выводом о том, что общее сопротивление увеличивается.
Последнее наблюдение, которое является уникальным для последовательных цепей, — это эффект вынимания лампы из розетки.Если одна из трех лампочек в последовательной цепи вывинчивается из своего патрона, то наблюдается, что остальные лампочки сразу же гаснут. Чтобы устройства в последовательной цепи работали, каждое устройство должно работать. Если один погаснет, погаснут все. Предположим, что вся бытовая техника на домашней кухне подключена последовательно. Чтобы холодильник работал на этой кухне, должны быть включены тостер, посудомоечная машина, мусоропровод и верхний свет. Чтобы одно устройство, включенное последовательно, работало, все они должны работать.Если ток равен , отрежьте от любого из них, он отсечется от всех из них. Совершенно очевидно, что приборы на кухне не подключены последовательно.
Исследование параллельных подключенийИспользуя тот же набор проводов, D-элементов и лампочек, можно таким же образом исследовать параллельные цепи. Можно исследовать влияние количества резисторов на общий ток и общее сопротивление.На схемах ниже изображены обычные способы построения схемы с параллельным подключением лампочек. Следует отметить, что исследование общего тока для параллельных соединений требует добавления индикаторной лампы . Лампа индикатора размещена вне ответвлений и позволяет наблюдать влияние дополнительных резисторов на общий ток. Лампочки, размещенные в параллельных ветвях, служат только индикатором тока, протекающего через эту конкретную ветвь.Поэтому, исследуя влияние количества резисторов на общий ток и сопротивление, нужно внимательно следить за лампочкой индикатора, а не за лампочками, помещенными в ответвления. На диаграмме ниже показаны типичные наблюдения.
Из показаний лампочек индикаторов на приведенных выше схемах видно, что добавление большего количества резисторов приводит к тому, что лампочка индикатора становится ярче. Для параллельных цепей с увеличением количества резисторов общий ток также увеличивается.Это увеличение тока согласуется с уменьшением общего сопротивления. Добавление резисторов в отдельную ветвь приводит к неожиданному результату уменьшения общего сопротивления!
Если отдельная лампочка в параллельной ветви вывинчивается из патрона, то ток в общей цепи и в других ветвях все равно остается. Удаление третьей лампочки из патрона приводит к преобразованию схемы из параллельной цепи с тремя лампами в параллельную цепь с двумя лампами.Если бы приборы на домашней кухне были подключены параллельно, то холодильник мог бы работать без включения посудомоечной машины, тостера, мусоропровода и верхнего освещения. Одно устройство может работать без включения других. Поскольку каждое устройство находится в своей отдельной ветви, выключение этого устройства просто прекращает подачу заряда в эту ветвь. По другим ответвлениям к другим приборам по-прежнему будет поступать заряд. Совершенно очевидно, что бытовая техника в доме подключена параллельно.
Эффект добавления резисторов совершенно иной, если они добавляются параллельно, по сравнению с их последовательным соединением. Последовательное добавление большего количества резисторов означает увеличение общего сопротивления; однако добавление большего количества резисторов параллельно означает уменьшение общего сопротивления. Тот факт, что можно добавить больше резисторов параллельно и добиться меньшего сопротивления, многих очень беспокоит. Аналогия может помочь прояснить причину этой изначально надоедливой правды.
Поток заряда по проводам цепи можно сравнить с потоком автомобилей по платной дороге в очень многолюдном мегаполисе. Основными источниками сопротивления на платных дорогах являются посты. Остановка автомобилей и принуждение их к уплате дорожных сборов не только замедляет движение автомобилей, но и в районе с интенсивным движением, также приведет к возникновению узких мест с резервной копией на многие мили. Скорость, с которой автомобили проезжают через точку на этой платной системе, значительно снижается из-за наличия платы за проезд.Очевидно, что платные автодорожные сборы являются основным препятствием для движения автомобилей.
Теперь предположим, что в попытке увеличить скорость потока Управление взимания платы за проезд решает добавить еще две точки взимания платы за проезд на конкретной станции взимания платы, где узкое место создает проблемы для путешественников. Они рассматривают два возможных способа подключения своих платных пунктов оплаты — последовательно или параллельно. При последовательном добавлении платных постов (т. Е. Резисторов) они добавляли бы их таким образом, чтобы каждая машина, движущаяся по шоссе, должна была бы последовательно останавливаться на каждой плате за проезд.При наличии только одного пути через пункты взимания платы за проезд каждая машина должна будет останавливаться и платить за проезд в каждой будке. Вместо того, чтобы платить 60 центов один раз в одной будке, теперь им придется платить по 20 центов трижды в каждой из трех платных. Совершенно очевидно, что добавление платных постов последовательно имело бы общий эффект увеличения общего сопротивления и уменьшения общей скорости потока автомобиля (т. Е. Тока).
Другим способом добавления двух дополнительных пунктов взимания платы на этой конкретной станции сбора платы за проезд может быть параллельное добавление пунктов взимания платы.Каждую будку можно разместить в отдельном филиале. Машины, проезжающие по платной дороге, останавливались только у одной из трех будок. У автомобилей будет три возможных пути, по которым они будут проезжать через станцию сбора платы за проезд, и каждая машина выберет только один из маршрутов. Совершенно очевидно, что параллельное добавление платных постов приведет к уменьшению общего сопротивления и увеличению общей скорости потока автомобилей (т. Е. Тока) вдоль платной дороги. Как и в случае параллельного добавления большего количества электрических резисторов, добавление дополнительных плат в параллельных ветвях создает меньшее общее сопротивление.Обеспечивая большее количество путей (то есть ответвлений), по которым заряд и автомобили могут проходить через узкие места, скорость потока может быть увеличена.
Мы хотели бы предложить … Зачем просто читать об этом и когда можно с этим взаимодействовать? Взаимодействовать — это именно то, что вы делаете, когда используете одно из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного средства построения цепей постоянного тока.Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Построитель цепей постоянного тока предоставляет учащемуся набор для построения виртуальных цепей. Вы можете легко перетащить источники напряжения, резисторы и провода на рабочее место, а также расположить и подключить их так, как захотите. Вольтметры и амперметры позволяют измерять падение тока и напряжения. Нажатие на резистор или источник напряжения позволяет изменять сопротивление или входное напряжение. Это просто. Это весело. И это безопасно (если вы не используете его в ванне).
1. Обратите внимание на электрическую проводку, указанную ниже. Укажите, являются ли соединения последовательными или параллельными. Объясните каждый выбор.
2. Ниже показаны две электрические схемы. Для каждой цепи укажите, какие два устройства подключены последовательно, а какие — параллельно.
| Последовательно? ___________________ Параллельно? _________________ | Последовательно? ___________________ Параллельно? _________________ |
6.2 резистора, подключенных последовательно и параллельно — Введение в электричество, магнетизм и схемы
ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
К концу раздела вы сможете:
- Определите термин эквивалентное сопротивление
- Рассчитайте эквивалентное сопротивление резисторов, соединенных последовательно
- Рассчитайте эквивалентное сопротивление резисторов, включенных параллельно
В статье «Ток и сопротивление» мы описали термин «сопротивление» и объяснили основную конструкцию резистора.По сути, резистор ограничивает поток заряда в цепи и представляет собой омическое устройство, где. В большинстве схем имеется более одного резистора. Если несколько резисторов соединены вместе и подключены к батарее, ток, подаваемый батареей, зависит от эквивалентного сопротивления цепи.
Эквивалентное сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения. Самыми простыми комбинациями резисторов являются последовательное и параллельное соединение (рисунок 6.2.1). В последовательной схеме выходной ток первого резистора течет на вход второго резистора; следовательно, ток в каждом резисторе одинаков. В параллельной схеме все выводы резистора на одной стороне резисторов соединены вместе, а все выводы на другой стороне соединены вместе. В случае параллельной конфигурации каждый резистор имеет одинаковое падение потенциала на нем, и токи через каждый резистор могут быть разными, в зависимости от резистора.Сумма отдельных токов равна току, протекающему по параллельным соединениям.
(рисунок 6.2.1)
Рисунок 6.2.1 (a) При последовательном соединении резисторов ток одинаков на каждом резисторе. (b) При параллельном соединении резисторов напряжение на каждом резисторе одинаковое.Резисторы серии
Считается, что резисторывключены последовательно, если ток течет через резисторы последовательно. Рассмотрим рисунок 6.2.2, на котором показаны три последовательно включенных резистора с приложенным напряжением, равным.Поскольку заряды проходят только по одному пути, ток через каждый резистор одинаков. Эквивалентное сопротивление набора резисторов при последовательном соединении равно алгебраической сумме отдельных сопротивлений.
(рисунок 6.2.2)
Рисунок 6.2.2 (a) Три резистора, подключенные последовательно к источнику напряжения. (b) Исходная схема сокращается до эквивалентного сопротивления и источника напряжения.На рисунке 6.2.2 ток, идущий от источника напряжения, протекает через каждый резистор, поэтому ток через каждый резистор одинаков.Ток в цепи зависит от напряжения, подаваемого источником напряжения, и сопротивления резисторов. Для каждого резистора происходит падение потенциала, равное потере электрической потенциальной энергии при прохождении тока через каждый резистор. Согласно закону Ома падение потенциала на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по формуле, где — ток в амперах (), а — сопротивление в омах (). Поскольку энергия сохраняется, а напряжение равно потенциальной энергии на заряд, сумма напряжения, приложенного к цепи источником, и падения потенциала на отдельных резисторах вокруг контура должны быть равны нулю:
Это уравнение часто называют законом петли Кирхгофа, который мы рассмотрим более подробно позже в этой главе.На рисунке 6.2.2 сумма падения потенциала каждого резистора и напряжения, подаваемого источником напряжения, должна равняться нулю:
Поскольку ток через каждый компонент одинаков, равенство можно упростить до эквивалентного сопротивления, которое представляет собой просто сумму сопротивлений отдельных резисторов.
Любое количество резисторов может быть подключено последовательно. Если резисторы соединены последовательно, эквивалентное сопротивление равно
.(6.2.1)
Одним из результатов включения компонентов в последовательную цепь является то, что если что-то происходит с одним компонентом, это влияет на все остальные компоненты. Например, если несколько ламп подключены последовательно и одна лампа перегорела, все остальные лампы погаснут.
ПРИМЕР 6.2.1
Эквивалентное сопротивление, ток и мощность в последовательной цепи
Батарея с напряжением на клеммах подключена к цепи, состоящей из четырех и одного последовательно соединенных резисторов (рисунок 6.2.3). Предположим, что батарея имеет незначительное внутреннее сопротивление. (а) Рассчитайте эквивалентное сопротивление цепи. (б) Рассчитайте ток через каждый резистор. (c) Рассчитайте падение потенциала на каждом резисторе. (d) Определите общую мощность, рассеиваемую резисторами, и мощность, потребляемую батареей.
(рисунок 6.2.3)
Рисунок 6.2.3 Простая последовательная схема с пятью резисторами.Стратегия
В последовательной цепи эквивалентное сопротивление представляет собой алгебраическую сумму сопротивлений.Ток в цепи можно найти из закона Ома и равен напряжению, деленному на эквивалентное сопротивление. Падение потенциала на каждом резисторе можно найти с помощью закона Ома. Мощность, рассеиваемая каждым резистором, может быть найдена с помощью, а общая мощность, рассеиваемая резисторами, равна сумме мощности, рассеиваемой каждым резистором. Мощность, обеспечиваемую аккумулятором, можно найти с помощью.
Решение
а. Эквивалентное сопротивление — это алгебраическая сумма сопротивлений:
г.Ток в цепи одинаков для каждого резистора в последовательной цепи и равен приложенному напряжению, деленному на эквивалентное сопротивление:
г. Падение потенциала на каждом резисторе можно найти с помощью закона Ома:
Обратите внимание, что сумма падений потенциала на каждом резисторе равна напряжению, подаваемому батареей.
г. Мощность, рассеиваемая резистором, равна, а мощность, отдаваемая аккумулятором, равна:
Значение
Есть несколько причин, по которым мы использовали бы несколько резисторов вместо одного резистора с сопротивлением, равным эквивалентному сопротивлению цепи.Возможно, резистора необходимого размера нет в наличии, или нам нужно отводить выделяемое тепло, или мы хотим минимизировать стоимость резисторов. Каждый резистор может стоить от нескольких центов до нескольких долларов, но при умножении на тысячи единиц экономия затрат может быть значительной.
ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.2
Некоторые гирлянды миниатюрных праздничных огней закорачиваются при перегорании лампочки. Устройство, вызывающее короткое замыкание, называется шунтом, который позволяет току течь по разомкнутой цепи.«Короткое замыкание» похоже на протягивание куска проволоки через компонент. Луковицы обычно сгруппированы в серию по девять луковиц. Если перегорает слишком много лампочек, в конце концов открываются шунты. Что вызывает это?
Кратко обозначим основные характеристики последовательно соединенных резисторов:
Сопротивления серии- суммируются, чтобы получить эквивалентное сопротивление:
- Одинаковый ток течет через каждый резистор последовательно.
- Отдельные последовательно включенные резисторы не получают полное напряжение источника, а делят его.Общее падение потенциала на последовательной конфигурации резисторов равно сумме падений потенциала на каждом резисторе.
Параллельные резисторы
На рисунке 6.2.4 показаны резисторы, включенные параллельно, подключенные к источнику напряжения. Резисторы включены параллельно, когда один конец всех резисторов соединен непрерывным проводом с незначительным сопротивлением, а другой конец всех резисторов также соединен друг с другом непрерывным проводом с незначительным сопротивлением.Падение потенциала на каждом резисторе одинаковое. Ток через каждый резистор можно найти с помощью закона Ома, где напряжение на каждом резисторе постоянно. Например, автомобильные фары, радио и другие системы подключены параллельно, так что каждая подсистема использует полное напряжение источника и может работать полностью независимо. То же самое и с электропроводкой в вашем доме или любом здании.
(рисунок 6.2.4)
Рисунок 6.2.4 (a) Два резистора, подключенных параллельно источнику напряжения.(b) Исходная схема сокращается до эквивалентного сопротивления и источника напряжения.Ток, протекающий от источника напряжения на рисунке 6.2.4, зависит от напряжения, подаваемого источником напряжения, и эквивалентного сопротивления цепи. В этом случае ток течет от источника напряжения и попадает в переход или узел, где цепь разделяется, протекая через резисторы и. По мере того, как заряды проходят от батареи, некоторые проходят через резистор, а некоторые — через резистор. Сумма токов, протекающих в переходе, должна быть равна сумме токов, текущих из перехода:
Это уравнение называется правилом соединения Кирхгофа и будет подробно обсуждено в следующем разделе.На рисунке 6.2.4 показано правило соединения. В этой схеме есть две петли, которые приводят к уравнениям и Обратите внимание, что напряжение на резисторах, включенных параллельно, одинаковое (), а ток является аддитивным:
Обобщая для любого количества резисторов, эквивалентное сопротивление параллельного соединения связано с отдельными сопротивлениями на
(6.2.2)
Это соотношение приводит к эквивалентному сопротивлению, которое меньше наименьшего из отдельных сопротивлений.Когда резисторы подключены параллельно, от источника течет больше тока, чем протекает для любого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.
ПРИМЕР 6.2.2
Анализ параллельной цепи
Три резистора, и соединены параллельно. Параллельное соединение подключается к источнику напряжения. а) Какое эквивалентное сопротивление? (b) Найдите ток, подаваемый источником в параллельную цепь. (c) Рассчитайте токи в каждом резисторе и покажите, что в сумме они равны выходному току источника.(d) Рассчитайте мощность, рассеиваемую каждым резистором. (e) Найдите выходную мощность источника и покажите, что она равна общей мощности, рассеиваемой резисторами.
Стратегия
(a) Общее сопротивление для параллельной комбинации резисторов определяется с помощью.
(Обратите внимание, что в этих расчетах каждый промежуточный ответ отображается с дополнительной цифрой.)
(b) Ток, подаваемый источником, можно найти из закона Ома, заменив полное сопротивление.
(c) Отдельные токи легко вычислить по закону Ома, поскольку каждый резистор получает полное напряжение.Полный ток — это сумма отдельных токов:.
(d) Мощность, рассеиваемую каждым резистором, можно найти с помощью любого из уравнений, связывающих мощность с током, напряжением и сопротивлением, поскольку все три известны. Давайте использовать, так как каждый резистор получает полное напряжение.
(e) Полная мощность также может быть рассчитана несколькими способами, используйте.
Решение
а. Общее сопротивление для параллельной комбинации резисторов находится с помощью уравнения 6.2.2.Ввод известных значений дает
Общее сопротивление с правильным количеством значащих цифр составляет. Как и предполагалось, меньше минимального индивидуального сопротивления.
г. Полный ток можно найти из закона Ома, заменив полное сопротивление. Это дает
Ток для каждого устройства намного больше, чем для тех же устройств, подключенных последовательно (см. Предыдущий пример). Схема с параллельным соединением имеет меньшее общее сопротивление, чем резисторы, включенные последовательно.
г. Отдельные токи легко вычислить по закону Ома, поскольку на каждый резистор подается полное напряжение. Таким образом,
Аналогично
и
Общий ток складывается из отдельных токов:
г. Мощность, рассеиваемую каждым резистором, можно найти с помощью любого из уравнений, связывающих мощность с током, напряжением и сопротивлением, поскольку все три известны.Давайте использовать, так как каждый резистор получает полное напряжение. Таким образом,
Аналогично
и
e. Суммарную мощность также можно рассчитать несколькими способами. Выбор и ввод общей текущей доходности
Значение
Общая мощность, рассеиваемая резисторами, также составляет:
Обратите внимание, что общая мощность, рассеиваемая резисторами, равна мощности, подаваемой источником.
ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.3
Рассмотрим одну и ту же разность потенциалов, приложенную к одним и тем же трем последовательно включенным резисторам. Будет ли эквивалентное сопротивление последовательной цепи больше, меньше или равно трем резисторам, включенным параллельно? Будет ли ток в последовательной цепи выше, ниже или равен току, обеспечиваемому тем же напряжением, приложенным к параллельной цепи? Как мощность, рассеиваемая последовательно подключенными резисторами, будет сравниваться с мощностью, рассеиваемой параллельно резисторами?
ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.4
Как бы вы использовали реку и два водопада, чтобы смоделировать параллельную конфигурацию двух резисторов? Как разрушается эта аналогия?
Суммируем основные характеристики резисторов параллельно:
- Эквивалентное сопротивление находится из
и меньше любого отдельного сопротивления в комбинации.
- Падение потенциала на каждом параллельном резисторе одинаковое.
- Параллельные резисторы не получают суммарный ток каждый; они делят это.Ток, поступающий в параллельную комбинацию резисторов, равен сумме токов, протекающих через каждый резистор, включенный параллельно.
В этой главе мы представили эквивалентное сопротивление резисторов, соединенных последовательно, и резисторов, соединенных параллельно. Вы можете вспомнить, что в разделе «Емкость» мы ввели эквивалентную емкость конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. Цепи часто содержат как конденсаторы, так и резисторы. В таблице 6.2.1 приведены уравнения, используемые для эквивалентного сопротивления и эквивалентной емкости для последовательного и параллельного соединения.
(таблица 6.2.1)
| Комбинация серий | Параллельная комбинация | |
|---|---|---|
| Эквивалентная емкость | ||
| Эквивалентное сопротивление |
Таблица 10.1 Сводка по эквивалентному сопротивлению и емкости в последовательной и параллельной комбинациях
Сочетание последовательного и параллельного
Более сложные соединения резисторов часто представляют собой просто комбинации последовательного и параллельного соединения.Такие комбинации обычны, особенно если учесть сопротивление проводов. В этом случае сопротивление провода включено последовательно с другими сопротивлениями, включенными параллельно.
Последовательные и параллельные комбинации можно уменьшить до одного эквивалентного сопротивления, используя методику, показанную на Рисунке 6.2.5. Различные части могут быть идентифицированы как последовательные или параллельные соединения, уменьшенные до их эквивалентных сопротивлений, а затем уменьшенные до тех пор, пока не останется единственное эквивалентное сопротивление. Процесс более трудоемкий, чем трудный.Здесь мы отмечаем эквивалентное сопротивление как.
(рисунок 6.2.5)
Обратите внимание, что резисторы и включены последовательно. Их можно объединить в одно эквивалентное сопротивление. Один из методов отслеживания процесса — включить резисторы в качестве индексов. Здесь эквивалентное сопротивление и равно
.Схема теперь сокращается до трех резисторов, показанных на Рисунке 6.2.5 (c). Перерисовывая, мы теперь видим, что резисторы и составляют параллельную цепь.Эти два резистора можно уменьшить до эквивалентного сопротивления:
.Этот шаг процесса сокращает схему до двух резисторов, показанных на Рисунке 6.2.5 (d). Здесь схема сводится к двум резисторам, которые в данном случае включены последовательно. Эти два резистора можно уменьшить до эквивалентного сопротивления, которое является эквивалентным сопротивлением цепи:
Основная цель этого анализа схемы достигнута, и теперь схема сводится к одному резистору и одному источнику напряжения.
Теперь мы можем проанализировать схему. Ток, обеспечиваемый источником напряжения, равен. Этот ток проходит через резистор и обозначен как. Падение потенциала можно найти с помощью закона Ома:
Глядя на рис. 6.2.5 (c), остается отбросить параллельную комбинацию и. Проходной ток можно найти с помощью закона Ома:
Резисторы и включены последовательно, поэтому токи и равны
.Используя закон Ома, мы можем найти падение потенциала на двух последних резисторах.Потенциальные падения равны и. Окончательный анализ — это посмотреть на мощность, подаваемую источником напряжения, и мощность, рассеиваемую резисторами. Мощность, рассеиваемая резисторами
Полная энергия постоянна в любом процессе. Следовательно, мощность, подаваемая источником напряжения, равна. Анализ мощности, подаваемой в схему, и мощности, рассеиваемой резисторами, является хорошей проверкой достоверности анализа; они должны быть равны.
ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.5
Рассмотрите электрические цепи в вашем доме. Приведите по крайней мере два примера схем, которые должны использовать комбинацию последовательных и параллельных схем для эффективной работы.
Практическое применение
Одним из следствий этого последнего примера является то, что сопротивление в проводах снижает ток и мощность, подаваемую на резистор. Если сопротивление провода относительно велико, как в изношенном (или очень длинном) удлинителе, то эти потери могут быть значительными. Если протекает большой ток, провал в проводах также может быть значительным и проявляться в виде тепла, выделяемого в шнуре.
Например, когда вы роетесь в холодильнике и включается мотор, свет холодильника на мгновение гаснет. Точно так же вы можете увидеть тусклый свет в салоне, когда вы запускаете двигатель вашего автомобиля (хотя это может быть связано с сопротивлением внутри самой батареи).
Что происходит в этих сильноточных ситуациях, показано на Рисунке 6.2.7. Устройство, представленное значком, имеет очень низкое сопротивление, поэтому при его включении протекает большой ток.Этот увеличенный ток вызывает большее падение в проводах, представленных значком, уменьшая напряжение на лампочке (которая есть), которое затем заметно гаснет.
(рисунок 6.2.7)
Рисунок 6.2.7 Почему свет тускнеет, когда включен большой прибор? Ответ заключается в том, что большой ток, потребляемый двигателем прибора, вызывает значительное падение напряжения в проводах и снижает напряжение на свету.Стратегия решения проблем: последовательные и параллельные резисторы
- Нарисуйте четкую принципиальную схему, обозначив все резисторы и источники напряжения.Этот шаг включает список известных значений проблемы, поскольку они отмечены на вашей принципиальной схеме.
- Определите, что именно необходимо определить в проблеме (определите неизвестные). Письменный список полезен.
- Определите, включены ли резисторы последовательно, параллельно или в комбинации последовательно и параллельно. Изучите принципиальную схему, чтобы сделать эту оценку. Резисторы включены последовательно, если через них должен последовательно проходить один и тот же ток.
- Используйте соответствующий список основных функций для последовательных или параллельных подключений, чтобы найти неизвестные.Есть один список для серий, а другой — для параллелей.
- Проверьте, являются ли ответы разумными и последовательными.
ПРИМЕР 6.2.4
Объединение последовательных и параллельных цепей
Два резистора, соединенных последовательно, подключены к двум резисторам, включенным параллельно. Последовательно-параллельная комбинация подключается к батарее. Каждый резистор имеет сопротивление. Провода, соединяющие резисторы и аккумулятор, имеют незначительное сопротивление.Ток проходит через резистор. Какое напряжение подается от источника напряжения?
Стратегия
Используйте шаги предыдущей стратегии решения проблем, чтобы найти решение для этого примера.
Решение
- Нарисуйте четкую принципиальную схему (рисунок 6.2.8).
(рисунок 6.2.8)
Рисунок 6.2.8 Чтобы найти неизвестное напряжение, мы должны сначала найти эквивалентное сопротивление цепи. - Неизвестно напряжение аккумулятора.Чтобы определить напряжение, подаваемое батареей, необходимо найти эквивалентное сопротивление.
- В этой схеме мы уже знаем, что резисторы и включены последовательно, а резисторы и включены параллельно. Эквивалентное сопротивление параллельной конфигурации резисторов и последовательно с последовательной конфигурацией резисторов и.
- Напряжение, подаваемое батареей, можно найти, умножив ток от батареи на эквивалентное сопротивление цепи.Ток от батареи равен току через и равен. Нам нужно найти эквивалентное сопротивление, уменьшив схему. Чтобы уменьшить схему, сначала рассмотрите два резистора, включенных параллельно. Эквивалентное сопротивление составляет. Эта параллельная комбинация включена последовательно с двумя другими резисторами, поэтому эквивалентное сопротивление цепи равно. Таким образом, напряжение, подаваемое батареей, составляет.
- Один из способов проверить соответствие ваших результатов — это рассчитать мощность, подаваемую батареей, и мощность, рассеиваемую резисторами.Мощность, подаваемая аккумулятором, составляет
Поскольку они включены последовательно, сквозной ток равен сквозному току. Т.к. ток через каждый будет. Мощность, рассеиваемая резисторами, равна сумме мощности, рассеиваемой каждым резистором:
Поскольку мощность, рассеиваемая резисторами, равна мощности, выделяемой батареей, наше решение кажется последовательным.
Значение
Если проблема имеет комбинацию последовательного и параллельного соединения, как в этом примере, ее можно уменьшить поэтапно, используя предыдущую стратегию решения проблемы и рассматривая отдельные группы последовательных или параллельных соединений.При поиске параллельного подключения необходимо соблюдать осторожность. Кроме того, единицы и числовые результаты должны быть разумными. Эквивалентное последовательное сопротивление должно быть больше, а эквивалентное параллельное сопротивление, например, должно быть меньше. Мощность должна быть больше для одних и тех же устройств, подключенных параллельно, по сравнению с последовательными и т. Д.
Кандела Цитаты
Лицензионный контент CC, особая атрибуция
- Загрузите бесплатно с http: // cnx.org/contents/[email protected]. Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected]. Лицензия : CC BY: Attribution
— базовое электричество
Три закона для последовательных цепей
Существует три основных соотношения, касающихся сопротивления, тока и напряжения для всех последовательных цепей. Важно, чтобы вы усвоили три основных закона для последовательных цепей.
Сопротивление
Когда отдельные сопротивления соединяются последовательно, они действуют так же, как одно большое комбинированное сопротивление. Поскольку существует только один путь для протекания тока в последовательной цепи, и поскольку каждый из резисторов находится в линии, чтобы действовать как противодействие этому протеканию тока, общее сопротивление представляет собой комбинированное сопротивление всех резисторов, установленных в линию.
Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме всех отдельных сопротивлений в цепи .
Rt = R1 + R2 + R3…
Используя эту формулу, вы обнаружите, что полное сопротивление цепи равно:
RT = 15 Ом + 5 Ом + 20 Ом = 40 Ом
Рисунок 16. Последовательная схема
Текущий
Поскольку существует только один путь для электронного потока в последовательной цепи, ток имеет одинаковую величину в любой точке цепи.
Общий ток в последовательной цепи такой же, как ток через любое сопротивление цепи.
IT = I1 = I2 = I3…
Учитывая 120 В как общее напряжение и определив общее сопротивление цепи как 40 Ом, теперь вы можете применить закон Ома для определения полного тока в этой цепи:
IT = 120 В / 40 Ом = 3 А
Этот общий ток цепи останется неизменным для всех отдельных резисторов цепи.
Напряжение
Прежде чем какой-либо ток будет протекать через сопротивление, должна быть доступна разность потенциалов или напряжение. Когда резисторы соединены последовательно, они должны «делить» общее напряжение источника.
Общее напряжение в последовательной цепи равно сумме всех отдельных падений напряжения в цепи.
Когда ток проходит через каждый резистор в последовательной цепи, он устанавливает разность потенциалов на каждом отдельном сопротивлении.Это обычно называется падением напряжения, и его величина прямо пропорциональна величине сопротивления. Чем больше значение сопротивления, тем выше падение напряжения на этом резисторе.
ET = E1 + E2 + E3…
Используя закон Ома, вы можете определить напряжение на каждом резисторе.
3 А × 15 Ом = 45 В
3 А × 5 Ом = 15 В
3 А × 20 Ом = 60 В
Общее напряжение источника равно сумме отдельных падений напряжения:
45 В + 15 В + 60 В = 120 В
Обрыв в последовательной цепи
При появлении обрыва ток в цепи прерывается.Если нет тока, падение напряжения на каждом из резистивных элементов равно нулю. Однако разность потенциалов источника очевидна. Если вольтметр подключен через разрыв, показания такие же, как если бы он был подключен непосредственно к клеммам источника питания.
Рисунок 17. Обрыв цепиВлияние обрыва линии и потери линии
Медь и алюминий используются в качестве проводников, потому что они мало препятствуют прохождению тока.Хотя сопротивлением часто пренебрегают при простом анализе цепей, в практических приложениях может возникнуть необходимость учитывать сопротивление линий.
Line Drop
Рисунок 18. Падение напряженияКогда ток 10 А протекает через каждую линию с сопротивлением 0,15 Ом, на каждой линии появляется небольшое падение напряжения. Это падение напряжения на линейных проводниках обычно обозначается как падение напряжения на линии .
Поскольку есть две линии, общее падение составляет 2 × 1.5 В = 3 В. Напряжение сети на нагрузке (117 В) меньше напряжения источника.
В некоторых ситуациях может потребоваться использование более крупных проводов с меньшим сопротивлением, чтобы падение напряжения в линии не слишком сильно уменьшало напряжение нагрузки.
Линейная потеря
Другой термин, связанный с проводниками, — потери в линии. Это потеря мощности, выраженная в ваттах, и связана с рассеянием тепловой энергии, когда ток течет через сопротивление проводов линии.Потери в линии рассчитываются с использованием одного из уравнений мощности.
Используя предыдущий пример:
P = I 2 × R
P = (10A) 2 × 0,3 Ом
P = 30 Вт
* Помните:
- Падение напряжения в линии выражается в вольтах.