Чему равна сила тока в замкнутой цепи. Закон ома простым языком

Замкнутая цепь (рис. 2) состоит из двух частей — внутренней и внешней. Внутренняя часть цепи представляет собой источник тока, обладающий внутренним сопротивлением r ; внешняя — различные потребители, соединительные провода, приборы и т.д. Общее сопротивление внешней части обозначается R . Тогда полное сопротивление цепи равно r + R .

По закону Ома для внешнего участка цепи 1 → 2 имеем:

\(~\varphi_1 — \varphi_2 = IR .\)

Внутренний участок цепи 2 → 1 является неоднородным. Согласно закону Ома, \(~\varphi_2 — \varphi_1 + \varepsilon = Ir\). Сложив эти равенства, получим

\(~\varepsilon = IR + Ir . \qquad (1)\)

\(~I = \frac{\varepsilon}{R + r} . \qquad (2)\)

Последняя формула представляет собой закон Ома для замкнутой цепи постоянного тока. Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи .

Так как для однородного участка цепи разность потенциалов есть напряжение, то \(~\varphi_1 — \varphi_2 = IR = U\) и формулу (1) можно записать:

\(~\varepsilon = U + Ir \Rightarrow U = \varepsilon — Ir .\)

Из этой формулы видно, что напряжение на внешнем участке уменьшается с увеличением силы тока в цепи при ε = const.

Подставим в последнюю формулу силу тока (2), получим

\(~U = \varepsilon \left(1 — \frac{r}{R + r} \right) .\)

Проанализируем это выражение для некоторых предельных режимов работы цепи.

а) При разомкнутой цепи (R → ∞) U = ε , т.е. напряжение на полюсах источника тока при разомкнутой цепи равно ЭДС источника тока.

На этом основана возможность приблизительного измерения ЭДС источника тока с помощью вольтметра, сопротивление которого много больше внутреннего сопротивления источника тока (\(~R_v \gg r\)). Для этого вольтметр подключают к клеммам источника тока.

б) Если к клеммам источника тока подключить проводник, сопротивление которого \(~R \ll r\), то R + r ≈ r , тогда \(~U = \varepsilon \left(1 — \frac{r}{r} \right) = 0\) , а сила тока \(~I = \frac{\varepsilon}{r}\) — достигает максимального значения.

Подключение к полюсам источника тока проводника с ничтожно малым сопротивлением называется коротким замыканием , а максимальную для данного источника силу тока называют током короткого замыкания:

\(~I_{kz} = \frac{\varepsilon}{r} .\)

У источников с малым значением r (например, у свинцовых аккумуляторов r = 0,1 — 0,01 Ом) сила тока короткого замыкания очень велика. Особенно опасно короткое замыкание в осветительных сетях, питаемых от подстанций (ε > 100 В), I kz может достигнуть тысячи ампер. Чтобы избежать пожаров, в такие цепи включают предохранители.

Запишем закон Ома для полной цепи в случае последовательного и параллельного соединения источников тока в батарею. При последовательном соединении источников «-» одного источника соединяется с «+» второго, «-» второго с «+» третьего и т.д. (рис. 3, а). Если ε 1 = ε 2 = ε 3 а r 1 = r 2 = r 3 то ε b = 3ε 1 , r b = 3r 1 . В этом случае закон Ома для полной цепи имеет вид\[~I = \frac{\varepsilon_b}{R + r_b} = \frac{3 \varepsilon_1}{R + 3r_1}\], или для n одинаковых источников \(~I = \frac{n \varepsilon_1}{R + nr_1}\).

Последовательное соединение применяют в том случае, когда внешнее сопротивление \(~R \gg nr_1\), тогда \(~I = \frac{n \varepsilon_1}{R}\) и батарея может дать силу тока, в n раз большую, чем сила тока от одного источника.

При параллельном соединении источников тока все «+» источников соединены вместе и «-» источников — также вместе (рис. 3, б). В этом случае

\(~\varepsilon_b = \varepsilon_1 ; \ r_b = \frac{r_1}{3}.\)

Откуда \(~I = \frac{\varepsilon_1}{R + \frac{r_1}{3}}\) .

Для n одинаковых источников \(~I = \frac{\varepsilon_1}{R + \frac{r_1}{n}}\) .

Параллельное соединение источников тока применяют тогда, когда нужно получить источник тока с малым внутренним сопротивлением или когда для нормальной работы потребителя электроэнергии в цепи должен протекать ток. больший, чем допустимый ток одного источника.

Параллельное соединение выгодно, когда R невелико по сравнению с r .

Иногда применяют смешанное соединение источников.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 262-264.

Закон Ома для замкнутой цепи показывает — значение тока в реальной цепи зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления источника.

Формулировка закона Ома для замкнутой цепи звучит следующим образом: величина тока в замкнутой цепи, состоящей из источника тока, обладающего внутренним и внешним нагрузочным сопротивлениями, равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внутреннего и внешнего сопротивлений.

Впервые зависимость тока от сопротивлений была экспериментально установлена и описана Георгом Омом в 1826 году.

Формула закона Ома для замкнутой цепи записывается в следующем виде:

• I [А] – сила тока в цепи,
• ε [В] – ЭДС источника напряжения,
• R [Ом] – сопротивление всех внешних элементов цепи,
• r [Ом] – внутреннее сопротивление источника напряжения

Физический смысл закона

Потребители электрического тока вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. Ток, проходящий через потребитель, проходит и через источник тока, а значит, току кроме сопротивления проводника оказывается сопротивление самого источника. Таким образом, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления потребителя и сопротивления источника.

Физический смысл зависимости тока от ЭДС источника и сопротивления цепи заключается в том, что чем больше ЭДС, тем больше энергия носителей зарядов, а значит больше скорость их упорядоченного движения. При увеличении сопротивления цепи энергия и скорость движения носителей зарядов, следовательно, и величина тока уменьшаются.

Зависимость можно показать на опыте. Рассмотрим цепь, состоящую из источника, реостата и амперметра. После включения в цепи идет ток, наблюдаемый по амперметру, двигая ползунок реостата, увидим, что при изменении внешнего сопротивления ток будет меняться.

Примеры задач на применение закона Ома для замкнутой цепи

К источнику ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат, сопротивление которого 4 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника.

При подключении к батарее гальванических элементов резистора сопротивлением 20 Ом сила тока в цепи была 1 А, а при подключении резистора сопротивлением 10 Ом сила тока стала 1,5 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

Рассмотрим простейшую замкнутую цепь, состоящую из источника (гальванического элемента, аккумулятора или генератора)

и резистора сопротивлением (рис. 161). Источник тока имеет и сопротивление Сопротивление источника часто называют внутренним сопротивлением в отличие от внешнего сопротивления цепи. В генераторе это сопротивление обмоток, а в гальваническом элементе — сопротивление раствора электролита и электродов

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление цепи. Эта связь может быть установлена теоретически, если использовать закон сохранения энергии и закон Джоуля — Ленца (9.17).

Пусть за время через поперечное сечение проводника пройдет заряд Тогда работу сторонних сил по перемещению заряда можно записать так: Согласно определению силы тока Поэтому

При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, сопротивления которых и выделяется некоторое количество теплоты. По закону Джоуля — Ленца оно равно:

Согласно закону сохранения энергии Приравнивая (9.20) и (9.21), получим:

Произведение силы тока на сопротивление участка цепи часто называют падением напряжения на этом участке. Таким образом, ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи.

Обычно закон Ома для замкнутой цепи записывают в форме:

Сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Сила тока зависит от трех величин: сопротивлений и внешнего и внутреннего участков цепи. Внутреннее сопротивление источника тока не оказывает заметного влияния на силу тока, если оно мало по сравнению с сопротивлением внешней части цепи При этом напряжение на зажимах источника приблизительно равно

Но при коротком замыкании сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением источника и может при электродвижущей силе в несколько вольт быть очень большой, если мало (например, у аккумулятора Ом). Провода могут расплавиться, а сам источник — выйти из строя.

Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов. Для определения знака ЭДС любого источника нужно вначале условиться относительно выбора положительного направления обхода контура. На рисунке 162 положительным (произвольно) считает направление обхода против часовой стрелки.

Если при обходе цепи переходят от отрицательного полюса источника к положительному, то Сторонние силы внутри источника совершают при этом положительную работу. Если же при обходе цепи переходят от положительного полюса источника к отрицательному, ЭДС будет отрицательной. Сторонние силы внутри источника совершают отрицательную работу. Так, для цепи, изображенной на рисунке 162:

Если то согласно (9.23) сила тока т. е. направление тока совпадает с направлением обхода контура. При наоборот, направление тока противоположно направлению обхода контура. Полное сопротивление цепи равно сумме всех сопротивлений:

При параллельном соединении гальванических элементов с одинаковыми ЭДС (или других источников) ЭДС батареи равна ЭДС одного из элементов (рис. 163). Внутреннее же сопротивление батареи рассчитывают по обычному правилу параллельного соединения проводников. Для цепи, изображенной на рисунке 163, согласно закону Ома для замкнутой цепи сила тока определяется следующей формулой:

1. Почему электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный электрический ток в цепи? 2. Что называют сторонними силами? 3. Что называют электродвижущей силой?

4. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи. 5. От чего зависит знак ЭДС в законе Ома для замкнутой цепи?

Каждый специалист, ремонтирующий и обслуживающий электроустановки, должен хорошо знать и применять на практике закон Ома для замкнутой цепи. Это действительно так, поскольку закономерности, открытые немецким физиком Георгом Омом, лежат в основе всей электротехники. Данный закон стал весомым вкладом в дальнейшее развитие научных знаний в области электричества.

Физические свойства закона Ома

Прямая взаимосвязь между силой тока, напряжением, подведенным к сети, и была обнаружена Омом в 1826 году. В дальнейшем, понятие напряжения было заменено на более точный термин — электродвижущую силу (ЭДС). После теоретического обоснования этой зависимости был выведен закон для замкнутой цепи. Его важной особенностью считается обязательное отсутствие какого-либо внешнего возмущения. Поэтому стандартные формулировки потеряют свою актуальность, если, например, поместить проводник в переменное магнитное поле.

Для экспериментов по выводу закона использовалась простейшая схема, состоящая из источника питания, обладающего ЭДС и подключенных к нему двух выводов, соединенных с резистором. В проводнике начинают в определенном направлении перемещаться элементарные частицы, несущие заряд. Таким образом, представляется в виде отношения ЭДС к общему сопротивлению всей цепи: I = E/R.

В представленной формуле Е — является электродвижущей силой, измеряемой в вольтах, I — сила тока в амперах, а R выступает в роли электрического сопротивления резистора, измеряемого в омах. При этом, учитываются все составляющие сопротивления и при расчетах используется их суммарное значение. Они включают сопротивление самого резистора, проводника (r) и источника питания (r0). Окончательно формула будет выглядеть так: I = E/(R+r+r0). Если значение внутреннего сопротивления источника тока r0 превышает сумму R+r, то в этом случае отсутствует зависимость силы тока от характеристик подключенной нагрузки, а источник ЭДС исполняет роль источника тока. Когда r0 ниже суммы R+r, получается обратная пропорция тока с суммарным внешним сопротивлением, а напряжение поступает за счет источника питания.

Закон Ома для выполнения расчетов

Точные расчеты требуют учета всех потерь напряжения, в том числе и в местах соединений. Для определения электродвижущей силы на выводах источника тока замеряется разность потенциалов при разомкнутой цепи, когда нагрузка полностью отключена. В этом случае применяется не только закон Ома для замкнутой цепи, но и закон, действующий . Данный участок считается однородным, поскольку здесь принимается в расчет только разность потенциалов, без учета ЭДС. Это дает возможность рассчитать каждый элемент электрической цепи по формуле I=U/R, в которой U является разностью потенциалов или напряжением, измеряемым в вольтах.

Замеры выполняются с помощью вольтметра при подключении щупов к выводам нагрузки или сопротивления. Полученное значение напряжения будет всегда ниже электродвижущей силы. Это наиболее распространенная формула, позволяющая найти любую составляющую при наличии двух известных.

Закон Ома для замкнутой цепи имеет много общего с законом, выведенным для магнитной цепи. В этой системе проводник выполнен в виде замкнутого магнитопровода. В качестве источника выступает обмотка катушки по виткам которой протекает электрический ток. Появляющийся магнитный поток (Ф) замыкается на магнитопровод и начинает циркулировать по контуру. Он находится в непосредственной зависимости от магнитодвижущей силы и сопротивления материала, через который проходит. Данное явление выражено формулой Ф=F/Rm, в которой F представляет собой магнитодвижущую силу, а Rm служит сопротивлением, вызывающим затухание.

Как рассчитать цепи

В 1826 году немецкий ученый Георг Ом совершил открытие и описал
эмпирический закон о соотношении между собой таких показателей как сила тока, напряжение и особенности проводника в цепи. Впоследствии, по имени ученого он стал называться закон Ома.

В дальнейшем выяснилось, что эти особенности не что иное, как сопротивление проводника, возникающее в процессе его контакта с электричеством. Это внешнее сопротивление (R). Есть также внутреннее сопротивление (r), характерное для источника тока.

Закон Ома для участка цепи

Согласно обобщенному закону Ома для некоторого участка цепи, сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

Где U – напряжение концов участка,I– сила тока, R– сопротивление проводника.

Беря во внимание вышеприведенную формулу, есть возможность найти неизвестные значенияUиR, сделав несложные математические операции.

Данные выше формулы справедливы лишь когда сеть испытывает на себе одно сопротивление.

Закон Ома для замкнутой цепи

Сила тока полной цепи равна ЭДС, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Замкнутая сеть имеет одновременно сопротивления внутреннего и внешнего характера. Поэтому формулы отношения будут уже другими.

Где E – электродвижущая сила (ЭДС), R- внешнее сопротивление источника, r-внутреннее сопротивление источника.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Замкнутая электрическая сеть содержит участки линейного и нелинейного характера. Участки, не имеющие источника тока и не зависящие от стороннего воздействия являются линейными, а участки, содержащие источник – нелинейными.

Закон Ома для участка сети однородного характера был изложен выше. Закон на нелинейном участке будет иметь следующий вид:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Где f1 – f2 – разница потенциалов на конечных точках рассматриваемого участка сети

R – общее сопротивление нелинейного участка цепи

ЭДС нелинейного участка цепи бывает больше нуля или меньше. Если направление движения тока, идущего из источника с движением тока в электрической сети, совпадают, будет преобладать движение зарядов положительного характера и ЭДС будет положительная. В случае же совпадения направлений, в сети будет увеличено движение отрицательных зарядов, создаваемых ЭДС.

Закон Ома для переменного тока

При имеющейся в сети емкости или инертности, необходимо учитывать при проводимых вычислениях, что они выдают свое сопротивление, от действия которого ток приобретает переменный характер.

Закон Ома для переменного тока выглядит так:

где Z – сопротивление по всей длине электрической сети. Его еще называют импеданс. Импеданс составляют сопротивления активного и реактивного характера.

Закон Ома не является основным научным законом, а лишь эмпирическим отношением, причем в некоторых условиях оно может не соблюдаться:

• Когда сеть обладает высокой частотой, электромагнитное поле меняется с большой скоростью, и при расчетах необходимо учитывать инертность носителей заряда;
• В условиях низкой температуры с веществами, которые обладают сверхпроводимостью;
• Когда проводник сильно нагревается проходящим напряжением, отношение тока к напряжению становится переменным и может не соответствовать общему закону;
• При нахождении под высоким напряжением проводника или диэлектрика;
• В светодиодных лампах;
• В полупроводниках и полупроводниковых приборах.

В свою очередь элементы и проводники, соблюдающие закон Ома, называются омическими.

Закон Ома может дать объяснение некоторым явлениям природы. Например, когда мы видим птиц, сидящих на высоковольтных проводах, у нас возникает вопрос – почему на них не действует электрический ток? Объясняется это довольно просто. Птицы, сидя на проводах, представляют собой своеобразные проводники. Большая часть напряжения приходится на промежутки между птицами, а та доля, что приходится на сами «проводники» не представляет для них опасности.

Но это правило работает лишь при единичном соприкосновении. Если птица заденет клювом или крылом провод или телеграфный столб, она неминуемо погибнет от огромного количества напряжения, которое несут в себе эти участки. Такие случаи происходят повсеместно. Поэтому в целях безопасности в некоторых населенных пунктах установлены специальные приспособления, защищающие птиц от опасного напряжения. На таких насестах птицы находятся в полной безопасности.

Закон Ома также широко применятся на практике. Электричество смертельно опасно для человека при одном лишь касании к оголенному проводу. Но в некоторых случаях сопротивление человеческого тела может быть разным.

Так, например, сухая и неповрежденная кожа обладает большим сопротивлением к воздействию электричества нежели рана или кожа, покрытая потом. В следствие переутомления, нервного напряжения и опьянения, даже при небольшом напряжении тока человек может получить сильный удар током.

В среднем, сопротивление тела человека – 700 Ом, значит, для человека является безопасным напряжение в 35 В. Работая с большим напряжением, специалисты используют .

Особенности замкнутой цепи, как это работает, как это сделать / физика | Thpanorama

замкнутый контур представляет собой электрическую конфигурацию, в которой источник питания соединен с одним или несколькими компонентами приемника, соединенными проводящим материалом, который обеспечивает выход и возврат тока. Циркуляция тока по цепи позволяет обеспечить потребность в энергии взаимосвязанных элементов.

Следовательно, это позволяет дать курс на выполнение работы с физической точки зрения. Он также известен как замкнутый контур для любой установки, которая имеет сетчатую конфигурацию, в которой все ее устройства связаны друг с другом. Например: закрытые телевизионные каналы.

Короче говоря, цепь замыкается, когда интенсивность электрического тока течет от первичного источника энергии к целевому приемнику схемы.

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Ток циркулирует по цепи
  • 1.2 Они имеют источник генерации, проводники, узлы и приемные компоненты
  • 1.3 Конфигурация схемы бесплатна
  • 1.4 Тип тока (DC / AC) нечеткий
• 2 Как это работает?
• 3 Как это сделать?
• 4 примера
• 5 ссылок

Основной целью замкнутой электрической цепи является передача электрической энергии через себя, чтобы удовлетворить конкретный спрос. Вообще говоря, электрические цепи характеризуются следующими аспектами:

Это главное отличие замкнутой цепи, поскольку соединение всех ее компонентов — это именно то, что позволяет электрическому току протекать через себя..

Чтобы схема выполняла свою функцию, электроны должны найти непрерывный путь, по которому можно свободно циркулировать. Для этого цепь должна быть замкнута.

Если по какой-то причине непрерывность этого пути нарушена, цепь автоматически размыкается и, следовательно, ток прекращает свое движение.

Схема может быть большой или маленькой, в зависимости от функции, для которой она была разработана, а также иметь столько компонентов, сколько необходимо для выполнения указанной функции..

Однако есть некоторые элементы, которые являются основными для замкнутого контура, который следует рассматривать как таковой. Это:

Он отвечает за подачу электрической энергии в систему.

Они являются средством связи между источником генерации и остальными приемниками. Обычно для этой цели используются медные кабели.

Они являются общими точками соединения между двумя или более компонентами. Узел может пониматься как точка бифуркации тока в направлении двух или более ответвлений цепи..

Это все те элементы, которые связаны в цепи. Это охватывает: сопротивление, конденсаторы, катушки индуктивности, транзисторы и другие электронные компоненты.

Таким образом, обычный цикл по замкнутому контуру состоит из следующего:

— Электрический ток начинается с положительного полюса источника питания.

— Ток течет через драйверы.

— Ток протекает через компоненты схемы (потребляемая мощность).

— Текущий раздваивается в каждом узле. Доля текущего распределения будет зависеть от силы каждой ветви.

— Ток возвращается к источнику питания через отрицательный полюс.

В этой последовательности циркуляционная петля замыкается, и схема выполняет свою расчетную функцию, с помощью которой каждая потребность в энергии обеспечивается потоком силы тока..

Цепь, пока она замкнута, может иметь необходимую конфигурацию. Это означает, что замкнутые цепи могут иметь массивы последовательно, параллельно или смешанно, в зависимости от интересов приложения.

Замкнутые электрические цепи представлены в любом типе тока, либо постоянного тока (постоянного тока), либо переменного тока (переменного тока)..

Тип сигнала будет зависеть от типа приложения. Однако принцип замкнутой цепи будет одинаковым, независимо от того, издает ли фидер непрерывные или альтернативные сигналы..

В замкнутом контуре электроны движутся от начала контура на положительном полюсе источника (токовый выход) до его конца на отрицательном полюсе того же самого (приход тока).

То есть электроны проходят через всю конфигурацию в циркуляционной петле, которая охватывает всю цепь. Все начинается с источника энергии, который вызывает разницу электрического потенциала (напряжения) между его клеммами.

Эта разница напряжения заставляет электроны перемещаться от отрицательного полюса к положительному полюсу источника. Затем электроны циркулируют через остальные соединения цепи.

В свою очередь, наличие приемников в замкнутой цепи подразумевает падение напряжения на каждом компоненте, а выполнение некоторой работы выполняется одним или несколькими взаимосвязанными приемниками..

Тем не менее, это может быть случай, когда цепь замкнута и не выполняет никакой эффективной работы. Например: подключение сетки, источником питания которой является незаряженная батарея.

В этом случае цепь все еще замкнута, но ток не течет через нее из-за отказа источника питания..

Соединение замкнутой цепи можно проверить, подключив аккумулятор к паре лампочек и убедившись, что они включаются и выключаются, когда цепь подключена и отключена..

Ниже приведен простейший пример последовательной схемы, чтобы продемонстрировать ранее обозначенные теоретические понятия:

1- Выберите деревянную доску и поместите ее на устойчивую поверхность, чтобы она была основой схемы.

2- Поместите источник напряжения. Для этого вы можете использовать обычную батарею на 9 вольт. Важно прикрепить аккумулятор к основанию изоляционной клейкой лентой..

3- Найдите автоматический выключатель на положительном полюсе источника.

4- Найдите две лампочки на основании цепи и поместите лампочки там, где они соответствуют.

5- Отрежьте проводники цепи, чтобы соответствовать.

6- Используя проводники, физически подключите аккумулятор к выключателю и к лампочкам.

7. Наконец, нажмите выключатель, чтобы замкнуть цепь и проверить ее работу..

Электрические цепи являются частью нашей повседневной жизни и присутствуют во всех приборах и портативных электронных устройствах, таких как сотовые телефоны, планшеты, калькуляторы и т. Д..

Когда мы активируем выключатель света, мы замыкаем цепь, которая была разомкнута. Вот почему лампочки или лампы, подключенные к этому выключателю, горят, и получается желаемый эффект.

1. Цепи — Открыто и закрыто — Фон (s.f.). Международная космическая станция (МКС). Получено из: 198.185.178.104/iss/
2. Определение замкнутой цепи (s.f.). Словарь определения ABC. Сан-Сальвадор, Сальвадор. Получено от: definicionabc.com
3. Определение электрической цепи (s.f.). Словарь определения ABC. Сан-Сальвадор, Сальвадор. Получено от: definicionabc.com
4. Разница между открытой и замкнутой цепью (s.f.). © Diferencias.cc. Получено с сайта: difeferences.cc
5. Гарди А. и Перес Дж. (2011). Определение замкнутой цепи. Получено из: definicion.de
6. Разомкнутая цепь, замкнутая цепь (s.f.). Энергетический словарь. Получено с: energyvortex.com

Закон Ома для замкнутой цепи

 Закон Ома для замкнутой цепи часто находит применение в работе с электричеством. Благодаря закономерности, найденной немецким физиком Георгом Омом, сегодня мы можем рассчитать величину тока, протекающего в проводе или необходимую толщину провода для подключения к сети.

История открытия

 Будущий ученый с малых лет интересовался природой электрического тока. Он провел множество испытаний, связанных с измерением напряжения и силы тока. Ввиду несовершенства измерительных приборов того времени, первые результаты исследований были ошибочны и препятствовали дальнейшему развитию вопроса. Георг опубликовал первую научную работу, в которой описывал возможную связь между напряжением и силой тока. Последующие его работы подтвердили предположения, и Ом сформулировал свой знаменитый закон. Все труды были внесены в доклад 1826 года, но научное сообщество не заметило труды молодого физика.

Через пять лет, когда известный французский учёный Пулье пришел к такому же выводу, Георга Ома наградили медалью Копли, за внесение большого вклада в развитии физика как науки.

Сегодня закон Ома используется по всему миру, признанный истинным законом природы. .

  Закон Георга показывает значение электричества в определенной сети, имеющее зависимость от сопротивления к нагрузке и внутренним элементам источника питания. Рассмотрим это детально.

Условное устройство, использующее электроэнергию (например, звуковой динамик) при подключении к источнику питания образует замкнутую цепь (рисунок 1). Подсоединим динамик к аккумулятору. Следующий через динамик ток тоже следует через источник питания. Поток заряженных частиц встретит сопротивление провода и внутренней электроники устройства, а также сопротивление аккумулятора (электролит внутри банки оказывает  определенное воздействие на электрический ток). Исходя из этого, значение сопротивления закрытой сети складывается из сопротивления:

• Источника питания;
• Электрического устройства.

Подключение условного электрического прибора (динамика) к источнику питания (автомобильному аккумулятору)

Первый параметр называют внутренним, второй – внешним сопротивлением. Противодействие источника электричества маркируется символом r.

Представим, что по сети источник питания/электрическое устройство проходит определённый ток T. Для сохранения стабильного значения электричества внешней сети, в соответствии с законом, на её окончаниях должна наблюдаться потенциальная разность, которая равна R*T. Ток такой же величины проходит и внутри цепи. Вследствие этого – сохранение постоянного значения электричества внутри сети требует потенциальной разности на окончаниях сопротивления r. Она, согласно закону, должна равняться T*r. При сохранении стабильного тока в сети, значение электродвижущей силы равно:

E=T*r+T*R

 Из формулы следует, что ЭДС равна сумме падения напряжений во внутренней и внешней сети. Если вынести значение T за скобки, получим:

Е=T(r+R)

или

T=E/(r+R)

1) К источнику ЭДС 15 В и сопротивлением 2 Ом подсоединен реостат с сопротивлением 5 Ом. Задача – вычислить силу тока и напряжение на зажимах.

Вычисление

• Представим закон Ома для соединенной сети: T=E/(r+R).
• Снижение напряжения вычислим по формуле: U= E-Tr=ER/(R+r).
• Подставим имеющиеся значения в формулу: T= (15 В)/((5+2) Ом) = 2.1 А, U=(15 В* 5 Ом)/(5+1) Ом = 12.5 В

Ответ: 2.1 А, 12.5 В.

  2) При подсоединении к гальваническим элементам резистора с сопротивлением 30 Ом, сила тока в сети приняла значение в 1.5 А, а при подсоединении такого же элемента с сопротивлением 15 Ом сила тока стала 2.5 А. Задача – узнать значение ЭДС и внутреннее сопротивление цепи из гальванических элементов.

Вычисление

• Запишем закон Георга Ома для соединённой сети: T=E/(r+R).
• Из него выведем формулы для внутреннего и внешнего сопротивления: E=T_1 R_1+T_1 r, E= T_2 R_2 + T 2r.
• Приравняем части формулы и вычислим внутреннее сопротивление: r=(T_1 R_1-T_2 R_2)/(T_2-T_1 ).
• Полученные значения подставим в закон: E=(T_1 T_2 (R_2-R_1))/(T_2-T_1 ).
• Проведем вычисления: r=(1.5 А∙30 Ом-2.5А∙15 Ом)/(2,5-1,5)А=7.5 Ом, E=(1.5 А∙2.5А(30-15)Ом)/((2.5-1.5)А)=56 В.

Ответ: 7.5 Ом, 56 В.

Сфера применения закона Ома для замкнутой цепи

 Закон Ома – универсальный инструмент электрика. Он позволяет правильно рассчитать силу тока и напряжение в сети. В основе принципа работы некоторых устройств лежит закон Ома. В частности, предохранителей короткого замыкания.

Короткое замыкание – случайное замыкание двух участков сети, не предусмотренное конструкцией оборудования и приводящее к неисправностям. Для предотвращения таких явлений используют специальные устройства, отключающие питание сети.

Если произойдет случайное замыкание цепи с большой перегрузкой, устройство автоматически прекратит подачу тока.

Закон Ома в данном случае находит место на участке цепи постоянного тока. В полной схеме процессов может быть гораздо больше. Многие действия при построении электрической сети или ее ремонте следует проводить с учетом закона Георга Ома.

Для полного изучения соотношения параметров тока в проводниках представлены формулы:

Более сложное выражение закона для практического применения:

Сопротивление представлено отношением напряжения к силе тока в цепи. Если напряжение увеличить в n раз, значение тока также увеличится в n раз.

Не менее известны в электротехнике труды Густава Киргофа. Его правила находят применения в расчетах разветвленных сетей. В основе этих правил лежит закон Ома для электрической цепи.

Труды ученого нашли применение при изобретении многих повседневных вещей, таких как лампы накаливания и электрические плиты. Современные достижения в электронике многим обязаны открытиям 1825 года.

Поделиться ссылкой:

Электрический ток. Закон Ома

При помещении изолированного проводника в электрическое поле E→ на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила F→=qE→. Это провоцирует возникновение кратковременных перемещений свободных зарядов. Процесс завершается, когда собственное поле электрических зарядов будет компенсировано внешним. Электростатическое поле внутри проводника станет равным нулю.

Существуют определенные условия, при которых возникает непрерывное упорядоченное движение свободных носителей заряда. Оно получило название электрического тока.

За направление электрического тока принято брать направление движения положительных свободных зарядов. При наличии электрического поля произойдет возникновение электрического тока в проводнике.

Силой тока называют скалярную физическую величину I, равняющуюся отношению заряда ∆q, протекающего по сечению проводника за время ∆t:

I=∆q∆t

При неизменяемых силе тока и направлении за промежуток времени ток называют постоянным. Следует обращать внимание на его характеристики.

Рисунок 1.8.1. Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и ток I. S – площадь поперечного сечения проводника, – электрическое поле.

В системе СИI измеряется в амперах (А), а единица измерения 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников.

Законы постоянного тока. Формулы

Постоянный электрический ток создается в замкнутой цепи, где свободные носители заряда проходят по замкнутым траекториям.

Разные точки цепи обладают неизменным по времени электрическим полем, исходя из основных законов постоянного тока. То есть в такой цепи оно ассоциируется с замороженным электростатическим полем. Когда электрический заряд перемещается по замкнутой траектории, то работа сил равняется нулю.

Чтобы постоянный ток имел место на существование, нужно наличие такого устройства в цепи, которое будет создавать и поддерживать разности потенциалов разных участков цепи при помощи работы сил неэлектростатического происхождения. Их называют источниками постоянного тока. Такие силы, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, получили название сторонних сил.

Их природа различна. Гальванические элементы или аккумуляторы обладают сторонними силами, возникающими по причине электрохимических процессов. В генераторах это обстоит по-другому: появление сторонних сил возможно при движении проводников в магнитном поле. Источник тока сравним с насосом, перекачивающим жидкость замкнутой гидравлической системы. Электрические заряды внутри источника под действием сторонних сил движутся против сил электростатического поля. Именно поэтому замкнутая цепь может обладать постоянным током.

Перемещаясь по цепи постоянного тока, электрические заряды сторонних сил действуют на источники тока, то есть совершают работу.

Физическую величину, равную отношению сторонних сил Aст при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника к положительной величине этого заряда, называют электродвижущей силой источника (ЭДС):

ЭДС=δ=Aстq.

Отсюда следует, что ЭДС определяется совершаемой сторонними силами работой при перемещении единичного положительного заряда. ЭДС измеряется в вольтах (В).

Если по замкнутой цепи движется единично положительный разряд, то работа сторонних сил равняется сумме ЭДС, которая действует в данной цепи с работой электростатического поля, имеющего значение 0.

Цепь с постоянной величиной тока следует разбивать на участки. Если на них отсутствует действие сторонних сил, тогда участки называют однородными, если присутствуют, то неоднородными.

Когда единичный положительный заряд перемещается по определенному участку цепи, то работу совершают кулоновские и сторонние силы. Запись работы электростатических сил равняется разности потенциалов ∆φ12=φ1-φ2 начальной и конечной точек неоднородного участка. Работу сторонних сил приравнивают к электродвижущей данного участка по закону Ома. Тогда полная работа запишется как:

U12=φ1-φ2+δ12.

Величина U12 называется напряжением участка цепи 1-2. Если данный участок однородный, тогда напряжение фиксируется как разность потенциалов:

U12=φ1-φ2.

В 1826 году Г. Ом с помощью эксперимента установил, что сила тока I, текущая по однородному металлическому проводнику (отсутствие действия сторонних сил), пропорциональна напряжению на U концах проводника.

I=1RU или RI=U, где R=const.

R называют электрическим сопротивлением.

Проводник, имеющий электрическое сопротивление, получил название резистора.

Связь между R и I говорит о формулировке законе Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Обозначение сопротивления по системе СИ выражается омами (Ом).

Если на участке цепи имеется сопротивление в 1 Ом, тогда при напряжении 1 В во время измерения возникает ток силой 1 А.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Электрический ток и его характеристики

Проводники, которые подчинены закону Ома, получили название линейных.

Для изображения графической зависимости силы тока I от U (графики называют вольт-амперными характеристиками, ВАХ) используется прямая линия, проходящая через начало координат.

Существуют устройства, не подчиняющиеся закону Ома. К ним относят полупроводниковый диод или газоразрядную лампу. Металлические проводники имеют отклонения от закона Ома при токах большой силы. Это связано с ростом температуры.

Участок цепи, содержащий ЭДС, позволяет записывать закон Ома таким образом:

IR=U12=φ1-φ2+δ=∆φ12+δ.

Формула получила название обобщенного закона Ома или закон Ома для неоднородного участка цепи.

Рисунок 1.8.2 показывает замкнутую цепь с постоянным током, причем ток цепи (cd) считается однородным.

Рисунок 1.8.2. Цепь постоянного тока.

Исходя из закона Ома IR=∆φcd, участок (ab) содержит источник тока с ЭДС, равной δ. Тогда для неоднородного участка формула примет вид Ir=∆φab+δ. Сумма обоих равенств дает в результате выражение I(R+r)=∆φcd+∆φab+δ. Но ∆φcd=∆φba=-∆φab, тогда I=δR+r.

Формула I=δR+r выражает закон Ома для полной цепи. Запишем ее, как определение: сила тока в полной цепи равняется электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Рисунок 1.8.2 говорит о том, что R неоднородного тела может быть рассмотрено как внутреннее сопротивление источника тока. Тогда (ab) участок будет являться внутренним участком источника.

При замыкании a и b с помощью проводника с малым по сравнению с внутренним сопротивлением источника получим, что в цепи имеется ток короткого замыкания Iкз=δr.

Сила тока короткого замыкания является максимальной, получаемой от источника с ЭДС и внутренним сопротивлением r. Если внутренне сопротивление мало, тогда ток короткого замыкания может вызвать разрушение электрической цепи или источника.

Свинцовые аккумуляторы автомобилей имеют силу тока короткого замыкания в несколько сотен ампер. Особую опасность представляют замыкания в осветительных сетях, которые имеют подпитку от подстанций. Во избежание разрушительных действий предусмотрены предохранители или автоматы для защиты сетей.

Чтобы при превышении допустимых значений силы тока не произошло короткого замыкания, используют внешнее сопротивление. Если сопротивление r равняется сумме внутреннего и внешнего сопротивления источника, сила тока не будет превышать норму.

При наличии разомкнутой цепи разность потенциалов на полюсах разомкнутой батареи равняется ее ЭДС. Когда внешнее R включено и ток I подается через батарею, то разность потенциалов на полюсах запишется, как ∆φba=δ-Ir.

Рисунок 1.8.3 дает точное схематическое изображение источника постоянного тока с ЭДС, равной δ, внутренним r в трех режимах: «холостой ход», работа на нагрузку, режим короткого замыкания. E→ является напряженностью внутри электрического поля внутри батареи, a – силами, действующими на положительные заряды, Fст→– сторонней силой. Исчезновение электрического поля возникает при коротком замыкании.

Рисунок 1.8.3. Схематическое изображение источника постоянного тока: 1 – батарея разомкнута;
2 – батарея замкнута на внешнее сопротивление R; 3 – режим короткого замыкания.

Вольтметр и амперметр

Применяются измерительные приборы для напряжения тока в электрических цепях, называемые вольтметрами и амперметрами.

Вольтметр измеряет разности потенциалов, приложенные к его клеммам.

Подключение к цепи производится параллельно. Каждый из приборов такого типа имеет внутреннее сопротивление RB. Чтобы перераспределение токов не было заметно, нужно проследить за тем, чтобы внутреннее сопротивление было больше, чем на участках подключаемой цепи. На рисунке 1.8.4 изображена такая цепь, тогда данное условие можно записать как RB≫R1.

Это означает, что ток IB=∆φcdRB, протекающий через вольтметр, меньше тока I=∆φcdR1, проходящего по заданному участку цепи.

Внутри прибора также не действуют сторонние силы, поэтому разность потенциалов его клемм совпадет со значением напряжения. Отсюда следует, что вольтметр измеряет напряжение.

Амперметр предназначается для измерения силы тока в цепи.

Его подключение к цепи производится последовательно для прохождения всего измеряемого тока. Внутреннее сопротивление прибора обозначается как RA. В отличие от вольтметра должно иметь малые значения относительно полного сопротивления цепи. На рисунке 1.8.4 показано, что сопротивление амперметра подходит к условию RA≪(r+R1+R2). При включении прибора ток в цепи не должен изменяться.

Измерительные приборы подразделяют на стрелочные и цифровые, последние из которых являются сложными электронными устройствами и способны давать максимально точные значения при измерении.

Рисунок 1.8.4. Включение амперметра (А) и вольтметра (В) в электрическую цепь.

7 Разница между разомкнутой и замкнутой цепями

В этом посте мы узнаем о разнице между разомкнутой и замкнутой цепями.

Во-первых, начну с основных терминов,

Что такое обрыв цепи?

В разомкнутой цепи электрический ток (заряженные частицы) не течет от активного источника энергии к подключенной нагрузке или другим компонентам из-за неполного пути.

Если какие-либо компоненты отключаются или прерываются в цепи, эта цепь работает как разомкнутая цепь.Иногда разомкнутая цепь обозначается как состояние ВЫКЛ или состояние неисправности.

Пример обрыва цепи:

Предположим, мы подключили аккумулятор постоянного тока с подключенной лампочкой в ​​качестве нагрузки, сопротивления и переключателя.

Когда переключатель разомкнут, электрический ток не течет от источника (батареи) к желаемой нагрузке (свету).

Таким образом, эта цепь не проводит электричество, и между двумя выводами разомкнутого переключателя возникает нулевая разность потенциалов из-за неполного пути.

В другом случае, когда мы подключаем изоляторы или изолирующие устройства в электрическую цепь, электричество не течет, даже если цепь замкнута.

Ниже представлена ​​схема подключения источника, нагрузки и изолятора.

Из-за изолятора ток не проходит по цепи, и свет не светится.

Это означает, что иногда изолятор работает как разомкнутая цепь.

Что такое замкнутый контур?

В замкнутой цепи электрический ток (заряженные частицы) течет от источника активной энергии к подключенной нагрузке или другим компонентам из-за замкнутого контура.

Для замкнутого контура нам требуется

• проводящие материалы или проводник (например, медь) путь
• устройство активного источника напряжения (например, батарея)
• полный путь или цепь для протекания электрического тока

Пример замкнутой цепи:

Предположим, батарея источника постоянного напряжения подключена к свету (как нагрузка) и замкнутому переключателю. Из-за замкнутого переключателя цепь делает полный путь для протекания электрического тока.

На приведенной выше диаграмме видно, что лампочка светится в замкнутой цепи.

Разница между разомкнутой и замкнутой цепями

В трубчатой ​​форме я сравниваю основные моменты — разомкнутая цепь и замкнутая цепь.

07. Схема открытого и закрытого цепей

Обрыв цепи: При обрыве электрической цепи между источником и нагрузкой отсутствует электрическое соединение.

Если какие-либо стороны источника или других компонентов отключатся в электрической цепи, ток не будет течь. Поэтому нагрузка активироваться не будет.

Замкнутый контур: В замкнутом контуре путь замкнутого контура происходит с подключенным источником и нагрузкой.

Для работы электрической и электронной схемы (разомкнутая цепь и замкнутая цепь) нам нужен переключатель для включения (ВКЛ) и разрыва (ВЫКЛ) цепи.

В энергосистеме автоматический выключатель и предохранитель выполняют одинаковую роль переключения (замыкают и размыкают цепь) вручную и автоматически при неисправности.

Это объяснение разомкнутой и замкнутой цепи с блок-схемой.

Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете свободно комментировать данные ниже.

Связанное чтение:

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике. Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Если вам нравится то, что вы читаете, пожалуйста, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию MATLAB и электрике на портале DipsLab.com.

Я счастлив, поделившись своими знаниями в этом блоге.А иногда вникаю в программирование на Python.

типов схем | HowStuffWorks

Замкнутая цепь имеет полный путь для прохождения тока. Обрыв цепи нет, это означает, что он не работает. Если это ваше первое знакомство с цепями, вы можете подумать, что, когда цепь разомкнута, это похоже на открытую дверь или ворота, через которые может течь ток. А когда он закрыт, это как закрытая дверь, через которую не может течь ток. На самом деле все наоборот, поэтому может потребоваться некоторое время, чтобы привыкнуть к этой концепции.

Короткое замыкание Цепь — это путь с низким сопротивлением, который обычно создается непреднамеренно, в обход части цепи. Это может произойти, когда два неизолированных провода в цепи соприкасаются друг с другом. Часть цепи, обойденная коротким замыканием, перестает функционировать, и может течь большой ток. Это может привести к сильному нагреву проводов и вызвать возгорание. В качестве меры безопасности предохранители и автоматические выключатели автоматически размыкают цепь при чрезмерном токе.

В последовательной цепи одинаковый ток протекает через все компоненты. Общее напряжение в цепи — это сумма напряжений на каждом компоненте, а общее сопротивление — это сумма сопротивлений каждого компонента. В этой схеме V = V1 + V2 + V3 и R = R1 + R2 + R3. Примером последовательной цепи является гирлянда рождественских гирлянд. Если какая-либо из лампочек отсутствует или перегорела, ток не будет течь, и ни один из индикаторов не загорится.

Параллельные цепи похожи на более мелкие кровеносные сосуды, которые отходят от артерии и затем соединяются с веной для возврата крови к сердцу.Теперь представьте себе два провода, каждый из которых представляет артерию и вену, между которыми соединены несколько более мелких проводов. Эти меньшие провода будут иметь одинаковое напряжение, но различное количество тока, протекающего через них, в зависимости от сопротивления отдельных проводов.

Примером параллельной схемы является система электропроводки дома. Один источник электроэнергии питает все светильники и приборы одинаковым напряжением. Если одна из ламп перегорает, ток все еще может течь через остальные лампы и приборы.Однако в случае короткого замыкания напряжение падает почти до нуля, и вся система выходит из строя.

Цепи обычно представляют собой очень сложные комбинации последовательных и параллельных цепей. Первые цепи были очень простыми цепями постоянного тока. На следующей странице мы рассмотрим историю схем и разницу между постоянным и переменным током.

Как сделать схему

Вы когда-нибудь задумывались о разнице между батареями и электричеством от розеток или о том, как сделать электрическую цепь?

На этой странице вы узнаете об электронах и электрическом токе, батареях, схемах и многом другом!

Проекты схемотехники

Построить схему

Как сделать схему? Цепь — это путь, по которому течет электричество.Он начинается с источника питания, такого как батарея, и течет по проводу к лампочке или другому объекту и обратно к другой стороне источника питания. Вы можете построить свою собственную схему и посмотреть, как она работает с этим проектом!

Что вам понадобится:

* Чтобы использовать фольгу вместо проволоки, отрежьте 2 полоски длиной 6 дюймов и шириной 3 дюйма. Плотно согните каждую по длинному краю, чтобы получилась тонкая полоска.)
** Чтобы использовать скрепки вместо держателей батарей, прикрепите один конец скрепки для бумаг к каждому концу батареи, используя тонкие полоски ленты.Затем подсоедините провода к скрепкам.

Часть 1 — Создание схемы:

1. Подсоедините один конец каждого провода к винтам на основании патрона лампы. (Если вы используете фольгу, попросите взрослого помочь вам открутить каждый винт настолько, чтобы под ним поместилась полоска фольги.)

2. Подключите свободный конец одного провода к отрицательному («-») концу одной батареи. Что-нибудь случилось?

3. Присоедините свободный конец другого провода к положительному («+») концу батареи.Что теперь происходит?

Часть 2 — Дополнительная мощность

1. Отключите аккумулятор от вашей цепи. Поставьте одну батарею так, чтобы конец со знаком «+» был направлен вверх, затем установите вторую батарею рядом с ней так, чтобы плоский конец со знаком «-» был направлен вверх. Обмотайте середину батарей липкой лентой, чтобы удерживать их вместе.

2. Прикрепите скрепку к батареям так, чтобы она соединяла конец «+» одной батареи с концом «-» другой. Закрепите скрепку узкой лентой (не заклеивайте концы металлических батарей).

3. Переверните батареи и приклейте один конец скрепки к каждой батарее. Теперь вы можете подключить к каждой скрепке по одному проводу. (В нижней части аккумуляторного блока должна быть только одна канцелярская скрепка — не подключайте к ней провод.)

4. Присоедините свободные концы проводов к лампочке.

(Примечание: вместо шагов 1-3 вы можете использовать две батареи в держателях батарей и соединить их вместе одним проводом.)

Что случилось:

В первой части вы узнали, как сделать схему с батареей, чтобы зажечь лампочку.

Электроэнергия подается от аккумуляторов. При правильном подключении они могут «запитать» такие вещи, как фонарик, будильник, радио… даже робота!

Почему не загорелась лампочка, когда вы подключили ее к одному концу аккумулятора с помощью провода?

Электричество от батареи должно проходить через один конец (отрицательный или «-») и обратно через положительный («+») конец, чтобы работать.

То, что вы построили с батареей, проводом и лампочкой на шаге 3, называется разомкнутой цепью .

Для того, чтобы электричество пошло, нужна замкнутая цепь . Электричество вызывается крошечными частицами с отрицательным зарядом, называемыми электронами .

Когда цепь замкнута или замкнута, электроны могут течь от одного конца батареи по всем проводам к другому концу батареи. По пути он будет переносить электроны к подключенным к нему электрическим объектам — например, к лампочке — и заставлять их работать!

Во второй части вы добавили еще одну батарею.Это должно было заставить лампочку гореть ярче, потому что две батареи вместе могут обеспечить больше электричества, чем одна!

Скрепка в нижней части батарейного блока позволяла электричеству течь между батареями, делая поток электронов сильнее.

Вы видите, как работают замкнутые и разомкнутые цепи, чтобы позволить или остановить электричество?

Изолятор или проводник?

Материалы, через которые может проходить электричество, являются проводниками вызова.Материалы, препятствующие протеканию электричества, называются изоляторами.

Вы можете узнать, какие предметы в вашем доме являются проводниками, а какие — изоляторами, используя схему, которую вы создали в последнем проекте, чтобы проверить их!

Что вам понадобится:

• Цепь с лампочкой и 2 батареями
• Дополнительная проволока с зажимом из крокодиловой кожи (или проволока из алюминиевой фольги *)
• Объекты для испытаний (из металла, стекла, бумаги, дерева и пластика)
• Рабочий лист (необязательно)

Чем вы занимаетесь:

1.Отсоедините один из проводов от аккумуляторной батареи. Подключите один конец нового провода к батарее. У вас должно получиться два провода со свободными концами (между лампочкой и аккумулятором).

2. Произошел разрыв цепи, лампочка не должна загореться. Затем вы протестируете объекты, чтобы увидеть, являются ли они проводниками или изоляторами. Если объект является проводником, лампочка загорится. Это изолятор, он не горит. Для каждого объекта угадайте, думаете ли вы, что каждый объект замкнет цепь и загорится лампочка или нет.

3. Подсоедините концы свободных проводов к объекту и посмотрите, что произойдет. Вот некоторые предметы, которые вы можете проверить: скрепку, ножницы (попробуйте лезвия и ручки по отдельности), стакан, пластиковую посуду, деревянный кубик, вашу любимую игрушку или что-нибудь еще, о чем вы можете подумать.

Что случилось:

Перед тем, как тестировать каждый объект, угадайте, загорится он лампочкой или нет. Если это так, то объект, к которому вы прикасаетесь проводами, является проводником.

Лампочка загорается, потому что проводник замыкает или замыкает цепь, и электричество может течь от батареи к лампочке и обратно к батарее! Если он не загорается, объект является изолятором и останавливает поток электричества, как это делает разомкнутая цепь.

Когда вы настраивали цепь на шаге 1, это была разомкнутая цепь. Электроны не могли двигаться по кругу, потому что два провода не соприкасались. Электроны были прерваны.

Когда вы помещаете металлический предмет между двумя проводами, металл замыкает или замыкает цепь — электроны могут течь через металлический объект и переходить от одного провода к другому! Объекты, замыкающие цепь, заставили лампочку загореться. Эти объекты — проводники.Они проводят электричество.

Большинство других материалов, таких как пластик, дерево и стекло, являются изоляторами. Изолятор в разомкнутой цепи не замыкает цепь, потому что электроны не могут проходить через него! Лампочка не загоралась, когда между проводами вставлялся изолятор.

Если вы используете провода или зажимы из крокодиловой кожи, внимательно посмотрите на них. Внутри они металлические, а снаружи пластик. Металл — хороший проводник. Пластик — хороший изолятор.Пластик, обернутый вокруг провода, помогает удерживать электроны, протекающие по металлическому проводу, блокируя их передачу на другой объект за пределами проводов.

Урок схемотехники

Что такое электричество?

Все вокруг вас состоит из крошечных частиц, называемых атомами.

Атомы имеют внутри еще более мелкие частицы, называемые электронами . Электроны всегда имеют отрицательный заряд.

Когда электроны движутся, они производят электричество!

Электричество — это движение или поток электронов от одного атома к другому.Не волнуйтесь, если это покажется сложным. Это!

Электронов называют субатомными частицами , что означает, что то, что они делают, происходит внутри атомов, так что это довольно сложная наука.

Вы помните, как узнали о магнитах? У них есть положительный и отрицательный заряды, а противоположные заряды (+ »и« — ») притягиваются друг к другу. То же самое и с электрическими зарядами. Отрицательно заряженные электроны пытаются сопоставить положительные заряды в других объектах.

Как электроны перемещаются от одного атома к другому?

Они плавают вокруг своих атомов, пока не получат достаточно электрической энергии, чтобы их толкнуть.

Энергия, которая заставляет их двигаться, исходит от источника питания, такого как батарея или электрическая розетка.

Это работает примерно так же, как вода течет по шлангу, когда вы открываете кран.

Когда вы включаете выключатель или подключаете прибор, электроны проходят по проводам и выходят в виде электричества, которое мы иногда называем «мощностью».”

Вы, наверное, знаете, что в некоторых электронных устройствах используются батарейки, а некоторые могут быть подключены к розетке.

В чем разница? Электричество, которое исходит из розеток в вашем доме, очень мощное — в нем много электронов, протекающих с большим количеством энергии.

Он называется переменным током , или переменным током. Электроны в переменном токе очень быстро перемещаются вперед и назад (со скоростью света) по проводам на сотни миль от больших электростанций к розеткам, встроенным в стены домов и зданий.

Поскольку переменный ток очень силен, он также может быть очень опасным. Никогда не прикасайтесь к линии электропередачи, не вставляйте пальцы или другие предметы, кроме электрических вилок, в розетки. Вы можете получить сильный удар, который может нанести вам вред из-за сильных токов, протекающих по проводам и розеткам.

Батареи вырабатывают гораздо менее мощную форму электричества, называемую постоянным током или DC. В постоянном токе электроны движутся только в одном направлении — от отрицательного (-) конца или вывода к положительному (+) выводу, через батарею и обратно обратно через «-» конец.

Ток, протекающий по проводам, подключенным к батареям, намного безопаснее переменного тока.

Он также очень полезен для питания небольших предметов, таких как сотовые телефоны, радио, часы, игрушки и многое другое.

Все о схемах

Цепь — это путь, по которому течет электричество. Если путь нарушен, это называется разомкнутой цепью, и электроны не могут двигаться полностью. Если цепь замкнута, это замкнутая цепь, и электроны могут течь от одного конца источника питания (например, батареи) через провод к другому концу источника питания.В цепи батареи положительный и отрицательный концы батареи должны быть соединены через цепь, чтобы обмениваться электронами с лампочкой или другим объектом, подключенным к цепи.

Переключатель — это то, что позволяет размыкать и замыкать цепь. Если вы включаете выключатель света в своем доме, вы замыкаете или замыкаете цепь. Внутри стены выключатель замыкает цепь, и электричество течет к свету. Когда вы выключаете свет, цепь размыкается (теперь это разомкнутая цепь ), электроны перестают течь, и свет гаснет.

Отрицательно заряженные электроны, о которых мы говорили выше, не могут «прыгать», чтобы соответствовать положительным зарядам — ​​они могут перемещаться только от одного атома к другому. Вот почему цепи должны быть замкнутыми, чтобы работать.

Жизнь без электричества

Отключалось ли когда-нибудь электричество там, где вы живете?

Иногда сильный ветер и шторм могут повредить линии электропередач (высокие столбы, удерживающие толстые провода, по которым течет электричество), нарушая поток электричества.

Когда это происходит, электроны перестают течь и не могут добраться туда, куда бы они ни направлялись. Когда в ваш дом не подается электричество, ни свет, ни розетки не будут работать!

Если на улице темно, то и внутри будет темно.

Компьютеры, телефоны, микроволновые печи, радио и другие устройства, которые необходимо подключить для работы, перестанут работать.

Если вы раньше теряли власть, можете ли вы описать, на что это было похоже?

Вы делали что-нибудь, что было прервано?

Вам приходилось использовать свечи, чтобы видеть?

Если вы никогда раньше не сталкивались с перебоями в подаче электроэнергии, постарайтесь подумать обо всех делах, которые вы делаете каждый день, для чего требуется электричество.

Как бы изменился ваш день, если бы у вас не было электричества? Есть ли вещи, которые вы могли бы использовать вместо этого, работающие от батареек?

• Прочтите этот урок естествознания, чтобы узнать больше об энергии и различных видах электричества.

Научные слова

Электроны — крошечные частицы внутри атомов, которые всегда имеют отрицательный заряд. Именно они вызывают электричество.

Ток — электроны текут, чтобы произвести электричество.

Обрыв цепи — прерванный путь, по которому электроны не могут течь.

Замкнутая цепь — непрерывный путь, по которому электроны могут течь от источника питания обратно к другому концу источника питания.

Различают замкнутую цепь и разомкнутую цепь, класс 12, физика CBSE

Полный пошаговый ответ:
Замкнутая цепь: Мы можем сказать, что цепь замкнута, когда она полностью состоит из проводящего материала, позволяющего току проходить через нее, и когда она замыкается с помощью переключателя. или ключ, тогда в цепи начинается ток, и в цепи сохраняется непрерывность. Цепь замыкается, когда переключатель находится в положении ON или когда добавляется ключ.
Это означает, что обе клеммы подключены и предусмотрен прямой путь для прохождения тока с нулевым сопротивлением.
Разомкнутая цепь: Мы можем сказать, что цепь разомкнута, если она не позволяет току проходить через нее. Это происходит, когда какой-либо из компонентов неметаллический, когда ключ не подключен или когда цепь разорвана. Цепь размыкается, когда переключатель находится в положении ВЫКЛ. Это означает, что две клеммы отключены и имеют бесконечное сопротивление, что предотвращает протекание тока, независимо от разницы напряжений.

Примечание: Короткое замыкание происходит, когда две точки, которые не должны быть соединены, находят соединение между собой. Поскольку ток протекает по пути с наименьшим сопротивлением, короткое замыкание заставляет ток обходить другие пути и проходить по этому пути. Будет перетекать большое количество электроэнергии от одной стороны источника питания к другой. Поскольку в цепи нет ничего, что ограничивало бы ток и поглощало электрическую энергию, в проводе и источнике питания быстро накапливается тепло.Короткое замыкание может привести к расплавлению изоляции вокруг провода и вызвать пожар, взрыв или выброс вредных химикатов из определенных источников питания, таких как аккумулятор или автомобильный аккумулятор.

Физика прерывания электрического тока

Напряжение и ток в полной электрической цепи подчиняются законам Кирхгофа о напряжении и токе. Эти законы просто сформулированы так: подъемы и падения напряжения вокруг любой замкнутой цепи (петли) должны в сумме равняться нулю; и общий ток, протекающий через любой переход (точку подключения), также должен быть равен нулю.Если мы хотим прервать ток в цепи, мы должны сделать это в соответствии с этими законами.

Хотя это звучит просто, прервать цепь, прервать проводящий путь или разомкнуть выключатель — это не так. Заставить проводящую цепь перейти в установившееся состояние нулевого тока совсем не просто. Часто фактическая детальная физика процесса прерывания тока затмевается кажущейся тривиальностью действия переключения — например, простым выключением фонарика.Но подумайте, что на самом деле происходит, когда фонарик выключен.

Установившийся постоянный ток (DC) течет от батарей к лампочке, когда контакты переключателя начинают двигаться. В последних микроскопических точках электрического контакта плотность тока становится достаточно высокой, чтобы части металлических поверхностей фактически плавились из-за резистивного нагрева; и состояние плазмы паров жидкого металла продолжает электрический проводящий путь, поскольку контакты физически разъединяются. По мере того, как контакты растягиваются на расстояние в несколько микрон (один микрон = 10 ^-6 метров), электроны из контакта, в который протекает ток, катодного контакта, выбрасываются в область межконтактного пространства из-за теплового излучения ( они выкипают) и автоэлектронной (они отрываются от катодного металла силами электростатического притяжения).

Часть этих электронов, испускаемых катодом, сталкивается с молекулами воздуха внутри контактного зазора и ионизирует молекулы. Это освобождает еще больше электронов, которые, в свою очередь, ионизируют еще больше молекул воздуха. Это самовоспроизводящееся действие представляет собой явление электрического пробоя, обычно называемое дугой. Это дуга, которая позволяет переключателю размыкать цепь. Дуга образуется так же, как и контакты, и продолжает проводить ток в цепи по мере того, как контакты перемещаются все дальше и дальше друг от друга.

Падение напряжения на дуге, которое пропорционально длине дуги и обратно пропорционально размеру поперечного сечения дуги, последовательно с напряжениями в контуре цепи, в которой находится переключатель. Напряжение дуги растет, когда дуга удлиняется за счет физического движения контактов, и поперечное сечение дуги уменьшается, когда дуга охлаждается за счет контакта с неионизированными молекулами воздуха.

Напряжение дуги в низковольтных цепях постоянного тока растет с такой скоростью, что оно вскоре превышает или, по крайней мере, совпадает с напряжением источника в цепи (в фонарике начальное напряжение дуги превышает напряжение батареи).Когда это происходит, ток в цепи за короткое время снижается до нуля. Все цепи имеют небольшую, но конечную индуктивность, поэтому ток не может быть мгновенно доведен до нуля. Когда ток действительно достигает нуля, дальнейшая ионизация дуги не происходит, и дуга охлаждается еще быстрее, поскольку в нее не поступает энергия. Если он на мгновение охлаждается до такого состояния, что перестает быть проводящей средой, то процесс прерывания завершается, и цепь размыкается. Важно помнить, что именно дуга приводит к нулю тока.Открытие переключателя образует дугу, но именно дуга позволяет прервать электрическую цепь.

Выключатель или устройство прерывания цепи, которое предназначено для размыкания цепей переменного тока (AC), имеет несколько более легкую задачу, чем его аналог постоянного тока. В цепях переменного тока нет необходимости принудительно устанавливать нулевое значение тока. Поскольку ток уже меняется около нуля, естественный ток равен нулю дважды в каждом цикле переменного тока. Любая дуга, которая образуется в коммутационном устройстве переменного тока, не должна растягиваться и охлаждаться до такой степени, что напряжение дуги превышает величину напряжения источника цепи.Однако это можно сделать, если кто-то хочет ограничить величину сверхтока, снизив его до неестественного нулевого тока.

Переменный ток может быть прерван при естественном нулевом токе, который в первую очередь определяется только схемой и практически не зависит от наличия устройства прерывания. В качестве альтернативы, переменные токи могут прерываться при принудительном обнулении тока, которое вводится действием устройства прерывания. Рисунок 1.3 иллюстрирует эти концепции естественного и вынужденного нулей тока в цепи переменного тока.

Все механические переключатели и механические устройства прерывания цепи зависят от быстрого охлаждения среды дуги для размыкания электрической цепи. Твердотельным переключателям не нужна дуга для разрыва цепи, поскольку они питают свою собственную проводящую среду, сам полупроводниковый материал. Полупроводник может проводить ток только до тех пор, пока подвижные носители (электроны и дырки) поступают из областей питания или инжекции внутри устройства. Если инжекция мобильных носителей в полупроводниковый переключатель отключена, то полупроводниковый материал вернется в изолирующее состояние и заблокирует прохождение тока, то есть полупроводниковый переключатель выключится.

Допустимая плотность тока в полупроводниковом переключателе намного ниже, чем у металлического контакта / переключателя дуги. Таким образом, размер поперечного сечения полупроводникового переключателя для устройств равного номинала всегда будет больше, чем у механического переключателя. Даже с этим недостатком простота управления полупроводниковым переключателем и надежность устройства без механически движущихся частей предвещают светлое будущее для твердотельных силовых переключателей и автоматических выключателей.

Как работает замкнутая цепь? — Mvorganizing.org

Как работает замкнутая цепь?

Когда цепь замкнута или замкнута, электроны могут течь от одного конца батареи по всем проводам к другому концу батареи. По пути он будет переносить электроны к подключенным к нему электрическим объектам — например, к лампочке — и заставлять их работать!

Что такое ответ с разомкнутой цепью?

: электрическая цепь, в которой нарушена целостность цепи, поэтому ток не течет.

Что такое открытый и закрытый контур?

Разрыв цепи — это цепь, в которой непрерывность была нарушена из-за прерывания пути прохождения тока. Замкнутая цепь — это замкнутая цепь с хорошей непрерывностью на всем протяжении. Устройство, предназначенное для размыкания или замыкания цепи в контролируемых условиях, называется переключателем.

Что делает обрыв цепи?

Обрыв цепи означает, что две клеммы являются точками, отключенными извне, что эквивалентно сопротивлению R = ∞.Это означает, что между двумя выводами может течь нулевой ток, независимо от разницы напряжений.

Что происходит после короткого замыкания?

Термин «короткое замыкание» чаще всего используется электриками для обозначения ситуации, когда горячий провод, по которому проходит ток, касается нейтрального провода. Когда это происходит, сопротивление мгновенно уменьшается, и большой объем тока протекает неожиданным путем.

Что происходит при размыкании последовательной цепи?

Если обрыв происходит в последовательном участке цепи, то не будет тока, потому что нет полного пути для протекания тока.Если, с другой стороны, размыкание происходит по параллельному пути, некоторый ток все равно будет течь в цепи.

Какая неисправность в последовательной цепи является наиболее частой?

Одна из наиболее частых неисправностей в последовательной цепи — это разрыв.

Что происходит при коротком замыкании в последовательной цепи?

это случай короткого замыкания с очень низким или нулевым сопротивлением. Когда короткое замыкание происходит в последовательном компоненте; другие компоненты в этой серии имеют более высокие токи.Если этот компонент закорачивает, общее сопротивление будет уменьшаться, и, следовательно, ток в цепи увеличится.

Что произойдет, если резистор закорочен в последовательной цепи?

Закороченный резистор (сопротивление 0 Ом) теоретически будет потреблять бесконечный ток от любого конечного источника напряжения (I = E / 0). В этом случае нулевое сопротивление R2 также снижает общее сопротивление цепи до нуля Ом, увеличивая общий ток до бесконечности.

Полные, разомкнутые и короткие электрические цепи — видео и стенограмма урока

Полная и открытая цепи

Для того, чтобы схема работала, она должна быть завершена , что означает, что она должна быть в полном цикле от батареи к компоненту и обратно к батарее.Проволока по прямой ни к чему не приведет. Это похоже на то, как большинство гоночных треков движутся по кругу, и машины проходят несколько кругов.

Если вы возьмете нормальную полную цепь и где-нибудь разорвете соединение, например, отсоединив один конец батареи, подача электричества прекратится. Это называется обрывом цепи . Это похоже на блокировку гоночной трассы в определенной точке или перенаправление гоночной трассы в тупик.

Короткое замыкание

Короткое замыкание — это еще один тип нефункционирующей цепи, такой как разомкнутая цепь.Но в этом случае причина, по которой он не работает, другая. В коротком замыкании присутствует полная цепь, но ток течет не так, как предполагалось. Это похоже на то, как гоночный автомобиль находит короткий путь к финишу и дисквалифицируется с гонки.

Возможно, это было бы проще объяснить на примере. Допустим, у вас дома есть обычная электрическая цепь с блоком питания и несколькими лампочками, как у обычного светильника. Электроэнергия должна поступать от основного источника питания к лампочкам, а затем снова возвращаться к электросети.

Но тогда представьте, что кто-то засунул кусок фольги в патрон лампочки. Эта оловянная фольга соединяет два вывода лампы так, как не предполагалось. Электричество (электроны) понимают, что они могут пойти по более легкому пути. Вместо того, чтобы протекать через лампочку, они протекают через оловянную фольгу. Им почти не приходится сопротивляться, и это очень легко. Электроны текут все быстрее и быстрее, а батарея быстро разряжается, хотя лампочка не горит.Это называется коротким замыканием; электроны проходят более легкий (более короткий) путь, по которому они не должны были идти.

Краткое содержание урока

Хорошо, давайте займемся моментом или двумя, чтобы повторить. Как мы узнали, электрическая цепь — это поток электронов в замкнутом контуре между источником питания и компонентом, на который подается питание. В рамках этого урока мы узнали, что вам нужно знать три типа цепей: полные цепи, разомкнутые цепи и короткие замыкания.