Параллельное соединение проводников
Закон Ома для участка цепи
Взаимосвязь между силой тока, протекающей по проводнику, и напряжением на его концах была экспериментально установлена Г. Омом и носит название закона Ома для участка цепи.
Закон Ома для участка цепи
Сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению: 
График зависимости силы тока от напряжения называется вольт-амперной характеристикой. Из закона Ома для участка цепи следует, что при постоянном сопротивлении сила тока прямо пропорциональна напряжению. Следовательно, вольт-амперная характеристика для металлического проводника представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.
Проводник с такими свойствами называется резистором.
Угол наклона графика к оси напряжений зависит от сопротивления проводника. Тангенс угла наклона графика равен проводимости резистора.
Закон Ома для полной электрической цепи
Полная электрическая цепь состоит из источника тока и проводников, представляющих внешнее сопротивление.
Закон Ома для полной электрической цепи
Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи: 
Полное сопротивление – это сумма внутреннего сопротивления источника и сопротивления внешней цепи. Во внешней цепи ток идет по направлению электрического поля, внутри источника тока – против поля.
|
|
|
Напряжение на внешней цепи (падение напряжения):
Если цепь разомкнута, то ток внутри источника не проходит и ε=U.
ЭДС численно равна напряжению на зажимах источника тока (разности потенциалов на полюсах источника).
Сопротивление внешней цепи больше внутреннего сопротивления источника.
Если сопротивление внешней цепи мало (R=0), то возможно короткое замыкание. Сила тока короткого замыкания: Iкз= 
r Возрастание силы тока приводит к резкому увеличению количества теплоты и может стать причиной пожара. Для предотвращения возгорания в электрическую цепь последовательно включают предохранители.
Параллельное и последовательное соединение проводников
Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.
Последовательное соединение проводников
При последовательном соединении начало одного проводника соединяется с концом другого.
Рассмотрим законы последовательного соединения:
- При последовательном соединении сила тока во всех проводниках одинакова:
- Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений на отдельных проводниках:
|
|
|
- Напряжение на проводниках прямо пропорционально их сопротивлениям:
- Общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, образующих цепь:
Если проводники имеют одинаковое сопротивление, то общее сопротивление находится по формуле:
где n – число проводников, Ri – сопротивление проводника.
Параллельное соединение проводников
При параллельном соединении проводники подключаются между одной и той же парой точек. Если в этой точке соединяются три и более проводников, то она называется узлом электрической цепи.
Рассмотрим законы параллельного соединения:
- При параллельном соединении напряжение на всех проводниках одинаково:
- Сумма сил токов, протекающих по проводникам, равна силе тока в неразветвленной цепи:
Это следствие того факта, что в точках разветвления цепи заряды не могут накапливаться.
- Силы токов в разветвленных частях цепи обратно пропорциональны их сопротивлениям:
- Величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников:
Если проводники имеют одинаковое сопротивление, то общее сопротивление находится по формуле:
|
|
|
где n – число проводников, R1 – сопротивление проводника.
- Если параллельно соединены два проводника, от общее сопротивление вычисляется по формуле:
Соединение источников тока
Источники тока можно соединять между собой последовательно и параллельно.
При параллельном соединении положительные полюсы элементов соединяют между собой, отрицательные – между собой. Если ЭДС источников одинаковы, то общая ЭДС 
= 
, где – ЭДС одного источника.
Величина, обратная общему внутреннему сопротивлению, равна сумме величин, обратных внутренним сопротивлениям элементов: 1/r=1/r1+1/r2+…
Если внутренние сопротивления источников одинаковы, то r общ = 
, где r1 – сопротивление одного источника, n – число источников.
Сила тока: 
При последовательном соединении положительный полюс источника соединяется с отрицательным полюсом следующего.
Общая ЭДС батареи = + 
+…, а общее внутреннее сопротивление равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников: r=r1+r2+…
Если внутренние сопротивления источников одинаковы, то r общ =n·r1 . Сила тока: 
Алгоритм решения задач на определение силы тока, напряжения или сопротивления на участке цепи:
|
|
|
· начертить схему цепи и указать на ней все элементы;
· установить, какие элементы цепи включены последовательно, какие – параллельно;
· расставить токи и напряжения на каждом участке цепи и записать для каждой точки разветвления (если они есть) уравнения токов и уравнения, связывающие напряжения на участках цепи;
· используя закон Ома, установить связь между токами, напряжениями и ЭДС;
· если в схеме делают какие-либо переключения сопротивлений или источников, уравнения составить для каждого режима работы цепи;
· решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины;
· решение проверить.
Примеры решения задач:
Задача 1. Цепь состоит из двух последовательно соединенных проводников, сопротивление которых 4 и 6 Ом. Сила тока в цепи 0,2 А. Найдите напряжение на каждом из проводников и общее напряжение в цепи.
Задача 2. Два проводника сопротивление 10 и 15 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 12 В определите силу тока в каждом проводнике и силу тока до разветвления.
Задача 3. (Решить самостоятельно!) Два проводника сопротивлением R1 = 2 Ом,
R2 = 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 71; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!