§ 8. Использование резисторов для регулирования тока в электрической цепи

Резисторы. Закон Ома наглядно показывает, что силу тока в электрической цепи можно изменять, включая в нее различные сопротивления. Этим свойством широко пользуются на практике для регулирования и ограничения тока в обмотках двигателей, генераторов и других электрических потребителях. Электрический аппарат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования или ограничения проходящего по ней тока, называют резистором. Резисторы бывают с постоянным или регулируемым сопротивлением. Последние иногда называют реостатами.
Резисторы обычно изготовляют из проволоки или ленты, материалом для которых служат сплавы металлов, обладающие высоким удельным сопротивлением (константан, никелин, манганин, фехраль). Это дает возможность для изготовления резисторов применять проволоку наименьшей длины. В электрических цепях, по которым проходят сравнительно небольшие токи (например, в цепях управления, в устройствах электроники и радиотехники), часто применяют непроволочные резисторы, выполненные из графита и других материалов.

Устройство реостатов. Реостаты могут выполняться с плавным или ступенчатым изменением сопротивления. В лабораториях для управления электрическими машинами и испытательными устройствами часто используют ползунковый реостат с плавным изменением сопротивления (рис. 16, а). Такой реостат состоит из изоляционной трубки 4, на которую навита проволочная спираль 5. К виткам этой спирали прикасается подвижной контакт 2. Зажим 1 реостата соединяется с подвижным контактом, другой зажим 3 — с одним из концов спирали. Перемещая подвижной контакт, можно изменять длину проволоки, расположенной между зажимами реостата, и тем самым изменять его сопротивление.

Для пуска и регулирования электрических двигателей станков, грузоподъемных механизмов и пр. применяют ползунковый реостат со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 16, б). Реостат состоит из ряда одинаковых сопротивлений 9 (секций), присоединенных к контактам 8. Для включения в цепь того или иного числа секций служит ползунок 7 со штурвалом 6.
Для регулирования тока при пуске тяговых двигателей электрических локомотивов постоянного тока применяют реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (пусковые реостаты). Отдельные секции реостата в процессе пуска замыкаются накоротко дистанционно управляемыми выключателями, называемыми контакторами.
На некоторых электровозах (например, электровозах ЧС) пусковые реостаты выполнены из чугунных литых пластин 10 особой формы, напоминающей зигзагообразно уложенную ленту. Отдельные пластины собирают на изолированных шпильках и прикрепляют к основанию 11 (рис. 16, в).

Рис. 16. Устройство реостатов: а — с плавным изменением сопротивления; б — со ступенчатым изменением сопротивления; в — из чугунных пластин; г — из фехралевой ленты

В последнее время пусковые реостаты электровозов и моторных вагонов выполняют из фехралевой ленты 12, намотанной на фарфоровые изоляторы 13 (рис. 16, г). Так же устроены и реостаты, служащие для регулирования тока возбуждения тяговых двигателей на электровозах и тепловозах. Реостаты из фехралевой ленты более

Рис. 17. Схема последовательного включения реостата в цепь приемника электрической энергии

Рис. 18. Схема включения реостата в качестве делителя напряжения

прочны, более устойчивы против тряски и вибраций и имеют меньшую массу, чем реостаты, выполненные из чугунных пластин.
Схемы включения реостатов. Реостат 2 (рис. 17) может быть включен последовательно в цепь между источником 1 и приемником 4 электрической энергии. В этом случае при изменении сопротивления реостата, т. е. при перемещении подвижного контакта 3, изменяется сила тока в приемнике. Этот ток проходит только по части сопротивления реостата.

Однако реостат можно включать в цепь таким образом, чтобы ток проходил по всему его сопротивлению, а к приемнику ответвлялась только часть тока источника. В этом случае два крайних зажима 2 и 4 реостата (рис. 18) подключают к источнику 5, а один из этих зажимов, например 4, и подвижной контакт 3 реостата — к приемнику 1. Очевидно, что при таком включении к приемнику будет подаваться напряжение U, равное падению напряжения между зажимом 4 и подвижным контактом 3 реостата. Следовательно, передвигая подвижной контакт реостата, можно изменять напряжение U, подводимое к приемнику, и силу тока в нем. Напряжение U представляет собой только часть напряжения Uи на зажимах источника.
Реостат, включенный по схеме рис. 18, называется делителем напряжения, или потенциометром.

Реостат в электрической цепи — Физика дома

Автор: admin. Рубрики: Задачи 27 (С1). Опубликовано: Декабрь 27th, 2012

Задача с1 из раздела «Анализ электрических цепей, содержащих реостат».

На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра.
Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи и, используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличатся или уменьшатся) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

Для ответа на вопрос, поставленный в задании, прежде всего необходимо определить, какие элементы включены в цепь.

Цепь, представленная на фото, состоит из последовательно соединенных источника тока, реостата, амперметра, резистора. Параллельно источнику тока подключен вольтметр, который измеряет напряжение на внешнем участке цепи, когда ключ замкнут.

Электрическая схема будет иметь следующий вид.

Далее мысленно перемещаем ползунок реостата вправо. Сопротивление реостата будет уменьшаться, и следовательно, согласно закону Ома для полной цепи, сила тока в цепи будет увеличиваться.

Чтобы ответить на второй вопрос задачи про показания вольтметра, необходимо вспомнить формулу для определения напряжения на участке цепи. Из закона Ома для участка цепи, имеем

где (Rp+R) — сопротивление участка, состоящее из реостата и резистора, на котором измеряется напряжение.

При уменьшении сопротивления реостата, числитель в последнем уравнении убывает быстрее знаменателя дроби. Следовательно, можно сделать вывод, что показания вольтметра уменьшаются.

 

 

Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Написать комментарий

Схемы соединения резисторов

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение резисторов

 

 

Iобщ = I1 = I2 = I3

Uобщ = U1 + U2 + U

3

 

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов

 

 

Iобщ = I1 + I2 + I3

Uобщ = U1 = U2 = U3

 

Реостат

Реостат – это переменный резистор, который включается в цепь последовательно с потребителем нагрузки.

Изменяя положение ползунка, в цепи меняется ток от 0 до max.

Реостат применяется для изменения тока в цепи.

В электрических схемах встречается понятие – реостатное включение нагрузки.

Реостатное включение нагрузки

 

T1   I =

Uист Rр + Rн

→ max

 

RP = 0

 

T2   I =

Uист Rр + Rн

→ min

Гасящий резистор

В радиосхемах возникает необходимость подавать на потребитель напряжение меньше чем развивает источник, тогда между источником и нагрузкой включается гасящий резистор.

Применение – в схеме создания напряжения смещения на участке эмиттер-база транзистора.

Гасящий резистор

 

 

 

Uгас = Uист – URн

 

 

PRгас = I2 – Rгас

Делитель напряжения

Делитель напряжения

 

 

Делитель напряжения – это цепь, состоящая из нескольких последовательно соединённых резисторов обеспечивающих подачу на потребитель некоторой части напряжения источника.

Потенциометр

Потенциометр – это переменный резистор, с части которого снимается напряжения источника.

Потенциометр

 

 

Применение – регулировка громкости на входе усилителя низкой частоты.

Упражнение 31 » ГДЗ (решебник) по физике 7-11 классов

1.На рисунке 77 изображён реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками. Рассмотрите рисунок и по нему опишите, как действует такой реостат.

На рис. 77 изображен ступенчатый реостат, в котором перемещение ведется по клеммам, к которым подсоединены спиральки проводников. Один шаг подключает еще 2 спиральки в цепь. Максимальное количество подключенных спиралей — 10.

2. Если каждая спираль реостата (см. рис. 77) имеет сопротивление 3 Ом, то какое сопротивление будет введено в цепь при положении переключателя, изображённом на рисунке? Куда надо поставить переключатель, чтобы с помощью этого реостата увеличить сопротивление цепи ещё на 18 Ом?

Изображенное на рис. 7 положение ключа ступенчатого реостата подключает 4 спирали, следовательно общее сопротивление равно 12 Ом. Чтобы увеличить сопротивление на 18 Ом, надо поставить ключ в крайнее правое положение, тогда будут задействованы все 10 спиралей с сопротивлением 30 Ом.

3. В цепь включены: источник тока, ключ, электрическая лампа и ползунковый реостат. Нарисуйте в тетради схему этой цепи. Куда надо передвинуть ползунок реостата, чтобы лампа светилась ярче?

Чтобы лампа светилась ярче, ползунок реостата надо подвинуть вправо, чтобы уменьшить сопротивление реостата, тем самым увеличится ток в цепи.

4. Требуется изготовить реостат на 20 Ом из никелиновой проволоки площадью сечения 3 мм2. Какой длины проволока потребуется для этого?