Законы постоянного тока в физике
Основные законы постоянного тока
Для того чтобы существовал электрический ток необходимо наличие его свободных носителей, которые могут перемещаться упорядоченно и электрического поля, которое имеет восполняемую энергию, заставляющую двигаться свободные заряды. Количественно электрический ток измеряют при помощи силы тока.
Сила тока- это физическая величина, равная заряду (q), который проходит через поперечное сечение в единицу времени:
Если сила тока постоянна во времени (по величине и направлению), то ток называют постоянным. Для постоянного тока его сила вычисляется как:
Закон Ома для однородного участка цепи
Эмпирически было установлено, что сила тока (), текущая по однородному проводнику прямо пропорциональна напряжению () на концах проводника:
где — сопротивление проводника, зависящее от материала ( — удельное сопротивление проводника), размеров и геометрии проводника ( — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника). Однородным участком цепи называют участок цепи, который не имеет источника тока (), — потенциалы на концах участка цепи; — ЭДС источника.
При последовательном соединении сопротивлений выполняются следующие соотношения:
В случае параллельного соединения проводников имеем:
Закон Ома можно записать в дифференциальной форме:
где — плотность тока в точке проводника; — напряженность электрического поля в той же точке, что и плотность тока (данный закон выполняется и для переменных полей).
Закон Ома для неоднородного участка цепи
Если на участке цепи имеется ЭДС (), разность потенциалов на концах участка , то сила тока на таком участке равна:
где — полное сопротивление цепи; — внутреннее сопротивление источника; — внешнее сопротивление цепи.
Закон Джоуля — Ленца
Если ток идет по неподвижному проводнику, то количество тепла, выделяемое данным элементом проводника () равно:
Выражение (12) закон Джоуля — Ленца в интегральном виде.
В дифференциальной форме этот закон запишется как:
Примеры решения задач
Законы постоянного тока: основные формулы
Электрический ток — это упорядоченное движение электрических зарядов.
В металлах носителями зарядов являются свободные электроны, в электролитах — положительные и отрицательные ионы, в полупроводниках — электроны и дырки, в газах — ионы обоих знаков и электроны.
За направление тока в проводнике принято направление положительных зарядов. Во внешней части цепи, к которой относятся все ее участки, кроме источника тока, ток течет от плюса к минусу, во внутренней части, т. е. внутри источника тока, — от минуса к плюсу.
Участок цепи внутри источника тока называют внутренней частью цепи, а всю остальную часть цепи, в которую входят потребители тока, измерительные приборы, приборы управления и соединительные провода, — внешней частью цепи.
Силой тока I называется отношение заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени прохождения этого заряда f:
Сила тока — скалярная величина. Единица силы тока в СИ — ампер (А). Это основная единица СИ.
Сила тока в металлическом проводнике равна произведению концентрации свободных электронов n, модуля элементарного заряда е, скорости упорядоченного движения свободных электронов по проводнику v и площади поперечного сечения проводника S:
Силу тока в цепи измеряют с помощью приборов — амперметров. Амперметр включается в цепь последовательно тому участку, в котором измеряют силу тока.
Плотность тока j — это отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника, по которому идет ток:
плотность тока равна произведению концентрации свободных электронов, модуля элементарного заряда и скорости упорядоченного движения свободных электронов по проводнику:
Плотность тока — векторная величина. Вектор плотности тока направлен в сторону упорядоченного движения положительных зарядов по проводнику.
Проводник оказывает сопротивление электрическому току. Сопротивление проводника R равно отношению напряжения U на проводнике к силе тока I в нем:
Сопротивление — скалярная и всегда положительная величина. Единица сопротивления в СИ — Ом.
Сопротивление линейных проводников прямо пропорционально их длине I и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:
Здесь — удельное сопротивление вещества проводника.
Удельное сопротивление — скалярная положительная величина. Оно зависит от вещества и температуры проводника.
С повышением температуры проводника усиливаются тепловые колебания ионов решетки, поэтому сопротивление проводника прохождению тока возрастает. Зависимость сопротивления металлов от температуры выражают формулы
Закон Ома
Основным законом электродинамики является закон Ома. Закон Ома для проводника (участка цепи): сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:
Проводники, для которых выполняется закон Ома, называются резисторами. Все металлические проводники — резисторы. Вольтамперной характеристикой резистора, т.е. графиком зависимости силы тока в резисторе от приложенного к нему напряжения, является прямая линия (рис. 198). Котангенс ее угла наклона а к оси напряжений численно равен сопротивлению резистора:
Проводники можно соединять последовательно и параллельно (рис. 199).
При последовательном соединении проводников (рис. 199, а): R,
1) сила тока во всех проводниках одинакова;
2) общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных проводниках:
3) общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников:
Если все проводники имеют одинаковое сопротивление, то
Напряжения на двух последовательных проводниках прямо пропорциональны их сопротивлениям:
— для двух последовательных проводников.
При параллельном соединении проводников (рис. 199, б):
1) напряжения на всех проводниках одинаковы;
2) сила тока в общем (неразветвленном) участке цепи равна сумме сил токов в отдельных проводниках:
3) величина, обратная общему сопротивлению, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:
Если все N проводников, соединенных параллельно, имеют одинаковое сопротивление, то силу тока в общей части цепи и их общее сопротивление определяют формулы:
Общее сопротивление двух параллельных проводников можно вычислить по формуле
а трех — по формуле
Силы токов в двух параллельных проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям:
Напряжение на параллельных ветвях можно найти, умножив:
а) силу общего тока на общее сопротивление всего параллельного участка;
б) умножив силу тока в любой параллельной ветви на ее сопротивление;
Если вам попадется схема, подобная той, что на рис. 200, а, обратите внимание, есть ли симметрия между сопротивлениями слева и справа от перемычки ab, а также между верхними и нижними сопротивлениями. Если есть, то точки а и b имеют одинаковый потенциал и, значит, разность потенциалов между ними равна нулю. Поэтому ток по перемычке сопротивлением R идти не будет и ее можно из схемы исключить (рис. 200, б), значительно упростив расчет общего сопротивления:
Запомните: все концы проводников с одинаковыми потенциалами можно соединить в один узел или, наоборот, развести, получив более простую схему, общее сопротивление которой останется прежним.
Если в некоторый участок цепи включен конденсатор, то постоянный ток по этому участку идти не будет, но на обкладках конденсатора возникнет разность потенциалов, равная разности потенциалов на концах этого участка.
Если проводник представляет собой сплав разных металлов, равномерно распределенных по его объему, то его можно представить как параллельное соединение проводников из каждого металла в отдельности. При этом длина каждого из таких проводников равна длине проводника из сплава, а площадь поперечного сечения проводника из сплава равна сумме площадей поперечных сечений проводников из отдельных металлов, входящих сплав. Например, если проводник из сплава меди и стали имеет длину l и площадь поперечного сечения S, то его сопротивление R можно определить через сопротивления медного и стального участков следующим образом:
и, кроме того, .
Амперметр — прибор для измерения силы тока. Поскольку сила тока одинакова при последовательном соединении проводников, амперметр включают последовательно тому участку цепи, в котором измеряют силу тока.
Каждый амперметр рассчитан на некоторую максимальную силу тока, которую нельзя превысить, иначе прибор «сгорит», испортится. Максимально возможную для данного амперметра силу тока обычно указывают на корпусе прибора и в его паспорте. Но иногда необходимо измерить большую силу тока, чем та, на которую данный амперметр рассчитан, а другого прибора под рукой нет. Для этого достаточно подключить к нему параллельно определенное сопротивление, которое называют шунтом, а саму эту операцию — шунтированием прибора.
Пусть амперметр имеет сопротивление и рассчитан на измерение токов не более , а требуется измерить ток силой , который в N раз больше тока ,
Если ток пустить непосредственно в амперметр, то прибор испортится. Чтобы этого не случилось, часть тока отводят в параллельный амперметру шунт Ш (рис. 201),
сопротивление которого подбирают таким, чтобы амперметр мог измерять токи до .
Сопротивление шунта рассчитывают по формуле
Вольтметр — это прибор, предназначенный для измерения напряжения в цепи. Поскольку напряжение одинаково при параллельном соединении проводников, вольтметр подключается параллельно тому участку, на котором напряжение измеряется.
Максимальное напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр, указывается в его паспорте и на корпусе
прибора. Но иногда нужно измерить напряжение, большее, чем максимальное напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр. Чтобы при этом прибор не «сгорел» , к нему подключают последовательно сопротивление (резистор), которое так и называют «добавочное сопротивление» (рис. 202).
Пусть максимально допустимое напряжение на вольтметре , а нам надо измерить напряжение на участке цепи ab, к которому вольтметр подключен и которое в N раз больше :
т.е. мы хотим в N раз увеличить цену деления шкалы прибора.
Чтобы вольтметр мог измерить напряжение, в N раз большее напряжения, на которое он рассчитан, добавочное сопротивление, подключенное к нему последовательно, должно быть в N — 1 раз больше сопротивления самого вольтметра:
В источнике тока на свободные заряды помимо сил Кулона действуют также и силы неэлектростатического происхождения (химического в гальванических элементах и аккумуляторах, механического и магнитного в генераторах тока и т.д.). Эти силы получили название сторонних сил.
Сторонние силы — это силы неэлектростатического происхождения, способные поддерживать разность потенциалов на концах проводника.
В источнике тока сторонние силы FCT совершают работу разделения зарядов на полюсах источника. Именно эти силы понуждают положительные заряды двигаться к положительному полюсу источника, отталкивающему их. Для характеристики способности сторонних сил совершать большую или меньшую работу перемещения зарядов введено понятие электродвижущей силы (ЭДС).
Электродвижущая сила равна отношению работы сторонних сил к величине перемещаемого ими заряда q:
ЭДС — скалярная алгебраическая величина, т.е. она может быть положительной или отрицательной. ЭДС источника считается положительной, если обходя контур, содержащий несколько источников тока, в произвольно выбранном направлении, мы переходим внутри источника (в узком промежутке между толстой и короткой черточкой, обозначающей отрицательный полюс источника, и длинной тонкой, обозначающей его положительный полюс) в сторону повышения потенциала, т.е. от толстой короткой (минуса) к длинной тонкой (плюсу).
На рис. 203 изображен контур, в который включены три источника тока с ЭДС . Стрелкой внутри контура показано направление произвольного обхода контура, т.е. мы обходим контур по часовой стрелке. При этом в источнике тока с ЭДС мы переходим в сторону повышения потенциала, т.е. от минуса к плюсу, поэтому ЭДС этого источника тока положительна. В источнике тока с ЭДС мы, наоборот, двигаемся в сторону понижения потенциала, переходя от плюса к минусу, поэтому ЭДС этого источника отрицательна. По тем же причинам ЭДС тоже отрицательна.
Результирующая ЭДС контура равна алгебраической сумме ЭДС каждого источника. Поэтому ЭДС контура, изображенного на рис. 203,равна:
Единица ЭДС в СИ та же, что и единица потенциала и напряжения, т.е. вольт (В).
ЭДС источника равна разности потенциалов на его полюсах при разомкнутой внешней цепи. Поэтому для измерения ЭДС источника надо разомкнуть цепь, в которую он включен, и подключить вольтметр к его полюсам.
Если на данном участке цепи не действует ЭДС, т.е. если там нет источника тока, то
Напряжение на участке цепи, не содержащем ЭДС, равно разности потенциалов на концах этого участка.
ЭДС источника тока равно сумме напряжений на всех участках замкнутой цепи.
Вольтметр, подключенный к полюсам источника тока при замкнутой цепи, показывает общее напряжение на всей внешней части цепи.
— закон Ома для полной (замкнутой) цепи.
Закон Ома для полной (или замкнутой) цепи: сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
Если цепь содержит N одинаковых источников тока, соединенных последовательно, т.е. разноименными полюсами (рис. 204, а), то и ЭДС, и внутреннее сопротивление такой батареи увеличиваются в N раз по сравнению с ЭДС и внутренним сопротивлением одного источника тока. Тогда формула закона Ома для замкнутой цепи с N последовательно соединенными одинаковыми источниками примет вид:
Одинаковыми считаются источники тока с одинаковыми ЭДС и внутренними сопротивлениями.
Если цепь содержит N одинаковых источников тока, соединенных параллельно, т.е. одноименными полюсами (рис. 204, б), то ЭДС такой батареи равна ЭДС одного элемента, а внутреннее сопротивление уменьшается в N раз по сравнению с внутренним сопротивлением одного элемента. Тогда закон Ома для цепи, содержащей N одинаковых источников тока, соединенных параллельно, примет вид:
Если полюса источника тока замкнуты проводником с пренебрежимо малым сопротивлением, т.е. если цепь не содержит внешнего сопротивления (нагрузки) R, то такое соединение концов цепи называется коротким замыканием. При коротком замыкании закон Ома для полной цепи примет вид:
при — сила тока короткого замыкания.
В схеме с последовательными и параллельными проводниками (рис. 205) советуем вывести из плюса источника тока общий ток — его можно обозначить — и вести его, не меняя индекса, до первого узла. Узел — это место, где соединено более двух проводников. Далее этот ток разветвляется по параллельным проводникам и индекс его меняется.
Советуем теперь индекс силы тока в параллельной ветви ставить таким же, как и индекс сопротивления, по которому этот ток течет.
В последнем узле токи, текущие по параллельным ветвям, стекаются в общий ток, который течет и через источник тока. Силы токов в параллельных проводниках одинаковы только тогда, когда одинаковы сопротивления этих проводников. Сумма сил токов, входящих в узел, равна сумме сил токов, выходящих из узла.
В формуле закона Ома для замкнутой цепи сопротивление R — это всегда общее сопротивление всей внешней части цепи, а сила тока I — это сила тока только в неразветвленном участке цепи, но не в отдельных параллельных ветвях.
В любой электрической цепи энергия источника тока превращается в потребителях в иные виды энергии, и при этом электрический ток совершает ту или иную работу. Работа тока на данном участке цепи
Работа тока на данном участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока в нем и времени прохождения тока.
Единица работы в СИ — джоуль (Дж): 1 Дж = 1 В • А • с.
Формулу работы тока можно записать еще и так:
Быстрота совершения током работы на данном участке цепи характеризуется мощностью тока Р. Мощность тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена:
С учетом приведенных выше формул формулу мощности тока можно выразить так:
При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее колебаться, что сопровождается увеличением внутренней энергии проводника, т.е. его нагреванием. При этом энергия тока выделяется в виде теплоты, которую называют джоулевым теплом.
Закон Джоуля — ЛенцаЗакон Джоуля — Ленца: количество теплоты, выделившейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:
Закон Джоуля — Ленца можно записать иначе, воспользовавшись законом Ома для участка цепи:
КПД электрической цепи г) можно определить отношением напряжения U на участке, где совершается полезная работа или полезно используется тепловая энергия, к ЭДС 8 источника тока:
или
Здесь R — сопротивление всей внешней части цепи, а r — сопротивление источника тока (внутреннее сопротивление).
Электролитами называют вещества, распадающиеся в жидком состоянии на ионы. К ним относятся кислоты, соли и основания, а также их расплавы. Ток в электролите — это упорядоченное движение ионов противоположного знака под действием электрического поля в электролите.
Явление выделения вещества на электродах при прохождении в электролите электрического тока называется электролизом.
Закон ФарадеяАнглийский ученый М. Фарадей, изучая экспериментально явление электролиза разных веществ, открыл закон, получивший название первого закона Фарадея для электролиза: масса вещества т, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна заряду q, прошедшему через электролит:
Коэффициент пропорциональности k в этой формуле называется электрохимическим эквивалентом вещества, выделяющегося на электроде.
Электрохимический эквивалент — скалярная положительная величина. Его единица измерения в СИ — кг/Кл.
Величина электрохимического эквивалента разных веществ приводится в справочниках и задачниках по физике.
Поскольку из определения силы тока следует, что
то, подставив это выражение вместо q в предыдущую формулу, получим другую запись первого закона Фарадея для электролиза:
Здесь I — сила тока в электролите, t — время его прохождения, т.е. время электролиза.
Другая формулировка первого закона Фарадея для электролиза: масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна силе тока в электролите и времени его прохождения.
При электролизе выделение вещества происходит одновременно на обоих электродах. Поскольку при этом на катоде и аноде выделяются разные вещества, их массы различны, так как различны их электрохимические эквиваленты.
Иная запись закона Фарадея для электролиза:
Это выражение иногда называют объединенным законом Фарадея для электролиза. Его формулировка: масса вещества т, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна молярной массе М этого вещества, силе тока в электролите I, времени электролиза t и обратно пропорциональна валентности n этого вещества. Здесь Кл/моль — число Фарадея.
Если в задаче на электролиз что-либо сказано о толщине h выделяемого на электроде вещества, то его массу т можно выразить через плотность р и объем V, а объем — через толщину и площадь покрытия S:
Металлы относят к проводникам первого рода. В них при прохождении тока не происходит переноса вещества. К таким же проводникам относятся полупроводники. К проводникам второго рода, в которых при прохождении тока переносится вещество, относят электролиты и газы.
Полупроводники — это вещества, у которых удельное сопротивление больше, чем у металлов, но меньше, чем у диэлектриков. При низких температурах химически чистый полупроводник является диэлектриком — он не проводит электрический ток. При высоких температурах за счет энергии нагревателя в полупроводнике возникают свободные носители зарядов — электроны и дырки, которые могут перемещаться по полупроводнику под действием электрического поля. При этом дырки ведут себя как положительные заряды. Проводимость химически чистых полупроводников называется электроннодырочной проводимостью.
С повышением температуры сопротивление полупроводника уменьшается из-за увеличения числа электронов и дырок. В этом состоит основное отличие полупроводников от металлов, у которых при нагревании сопротивление увеличивается.
Примесной проводимостью называют проводимость полупроводника с примесью, имеющей иную валентность, чем основной полупроводник. Если валентность примеси больше валентности основного полупроводника, то примесь называется донором, а проводимость — донорной или проводимостью n-типа. При донорной проводимости носителями зарядов являются свободные электроны.
Если валентность примеси меньше валентности основного полупроводника, то примесь называется акцептором, а проводимость — акцепторной или проводимостью p-типа. При акцепторной проводимости носителями зарядов являются дырки.
Место спая двух полупроводников с разными типами проводимости называется р-п-переходом. Основное свойство р-п перехода — повышенное сопротивление по сравнению с остальными частями полупроводников.
Если через р-п переход текут основные носители зарядов, то ток называется прямым, а если через р-п-переход текут неосновные носители зарядов, то ток называется обратным и он значительно меньше прямого тока. Свойство полупроводника с р-п-переходом пропускать прямой ток большой силы и значительно уменьшать силу обратного тока используется для выпрямления переменного тока.
На рис. 206 а) изображена схема для однополупериодного выпрямления переменного тока полупроводниковым диодом D, а на рис. 206, б) — схема двухполупериодного выпрямления с помощью четырех полупроводниковых диодов. Сплошными стрелками показано направление тока, текущего в течение одного полупериода переменного тока, а штриховыми — в течение второго полупериода.
Газ при нормальных условиях не проводит электрический ток. Чтобы газ стал проводником тока, его надо ионизировать — разбить нейтральные молекулы и атомы газа на заряженные частицы. Ионизаторами могут быть пламя газовой горелки, пучки быстрых электронов, гамма-лучи. Если в ионизированный газ поместить электроды и подключить их к полюсам источника тока, то по газу пойдет электрический ток. Это явление называют газовым разрядом.
Ток в газе — это упорядоченное движение электронов и ионов обоих знаков под действием электрического поля между электродами, внесенными в ионизированный газ.
В технике под высоким вакуумом понимают такое состояние газа в сосуде, когда оставшиеся в нем атом или молекула могут пролететь от стенки сосуда до противоположной стенки, не испытав ни одного соударения со встречными атомами или молекулами. Такой вакуум создается в вакуумных приборах, например, в вакуумных диодах, триодах, электронно-лучевых трубках и т. п.
Источником зарядов в таких устройствах служит накаленный электрод, испускающий термоэлектроны. Испускание накаленным металлом свободных электронов называется термоэлектронной эмиссией.
Если при этом на накаленный электрод подать минус, т.е. сделать его катодом, а на расположенный напротив электрод подать плюс, т.е. сделать его анодом, то в вакууме пойдет ток.
Ток в вакууме — это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля между катодом и анодом. Как правило, такими частицами являются электроны. Электронная лампа с накаленным катодом и расположенным напротив анодом называется двухэлектродной электронной лампой или вакуумным диодом. Ее схематическое изображение показано на рис. 207.
Вакуумный диод применяют для выпрямления переменного тока.
Эта теория со страницы подробного решения задач по физике, там расположена теория и подробное решения задач по всем темам физики:
Задачи по физике с решением
Возможно вам будут полезны эти страницы:
Презентация «Законы постоянного электрического тока»
Слайды и текст этой онлайн презентации
Слайд 1
Законы постоянного электрического тока
Обобщающий урок в 8кл.
Гинкель Ирина Юрьевна,
учитель физики
Слайд 2
Вопросы:
Что представляет собой электрический ток?
Что принято за направление тока?
Роль источника тока в цепи?
Виды источников тока?
Чей портрет изображён на купюре?
Слайд 3
Назовите электрические приборы
Слайд 4
Найдите условное обозначение
Слайд 5
Изобразите схему последовательного соединения элементов :
Слайд 6
Соедините лампочки параллельно:
Слайд 7
Сила тока. Единицы силы тока.
Заряд, протекающий через данное поперечное сечение проводника в единицу времени, характеризует силу тока . Обозначается I.
Измеряется в амперах 1А=1Кл/1с в честь Андре Мари Ампера.
Слайд 8
Амперметр – прибор для измерения силы тока, включается в цепь последовательно. Определите цену деления амперметра:
Амперметр лабораторный
Амперметр демонстрационный
А
Слайд 9
Напряжение. Единицы напряжения.
Показывает, какую работу совершает эл. поле при перемещении единичного «+» заряда на данном участке цепи.
Обозначается U.
Измеряется в вольтах
1В=1Дж/1Кл в честь Алессандро Вольта
Слайд 10
Вольтметр – прибор для измерения напряжения, включается в цепь параллельно. Определите цену деления вольтметра:
Слайд 11
Закон Ома I=U / R
Сопротивление R измеряется в омах 1Ом=1В/1А . R=ρL/S
Слайд 12
Заполните пропуски в формулах:
I = * / t
* = A / q
t = q / *
A = U· *
q = I · *
Q = I² · R *
q
U
I
q
t
t
Слайд 13
Переведите в основные единицы ( СИ) :
400 мВ =
8 кДж =
750 мкВ =
0,5 кА =
333 мКл =
2 ч =
40 мин. =
9,7 МВ =
0,4 В
8000 Дж
0,00075 В
500А
0,333 Кл
7200 с
2400 с
9700000 В
Слайд 14
Объясните занимательный опыт с фруктами и овощами
Слайд 15
Домашнее задание :
Повторить формулы
§ 35-46
Решить задачи
№ 1284, 1314.
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Физика для самых маленьких. Шпаргалки. Школа. / / Постоянный электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца. Закон Ома для полной цепи. Закон электролиза Фарадея. Электрические цепи — последовательное и параллельное соединение. Правила Кирхгофа. Поделиться:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая | Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Законы Постоянного Тока
Законы Постоянного Тока
До 1800 г. были построены машины, позволяющие достигать статического электричества довольно высоких потенциалов. С помощью этих машин удавалось получать сильные разряды, но практического значения они не имели.В 1800 г. произошло событие огромного значения. Алессандро Вольта (1745-1827) изобрел электрическую батарею и впервые получил с ее помощью устойчивый поток зарядов. Это открытие знаменовало начало новой эпохи, полностью преобразившей нашу цивилизацию, — вся современная электротехника основана на использовании электрического тока.
Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. В различных средах электрический ток обусловлен движением различных зарядов, но за направление электрического тока условно выбрано направление движения положительных зарядов.
Постоянный ток в проводниках создается благодаря особым устройствам — источникам тока. Проводники — это такие тела, в которых имеются свободные частицы, обладающие электрическим зарядом, способные ускоряться и перемещаться под действием приложенных к ним электрических сил. Возьмем два тела, заряженных противоположными зарядами (рис. 44). Если их соединить проводником, то по нему пойдет ток. В результате выравнивания потенциалов ток прекращается.
Для того чтобы движение зарядов не прекратилось, необходимо каким-то образом положительные заряды с тела В перенести снова на тело А. Такой перенос силы электростатической природы сделать не могут. Следовательно, для поддержания тока должны существовать силы не кулоновской природы. Силы неэлектростатического происхождения, способные разделить электрические заряды, называются сторонними силами.
Источник тока — это устройство, в котором происходит разделение электрических зарядов под действием сторонних сил.
Сторонние силы могут быть различной природы (магнитной, химической и др.).
Количественно электрический ток характеризуется силой тока. Сила тока (I) равна отношению заряда дельта q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени At, к этому интервалу времени. Сила тока — величина скалярная. При решении задач она может быть положительной или отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений обхода вдоль проводника принять за положительное. Сила тока I > О, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением обхода.
В Международной системе единиц силу тока измеряют в амперах (А). Эту единицу устанавливают на основе магнитного взаимодействия токов.
ГОСТ 8.417-81 дает такое определение единицы силы тока:
«Ампер равен силе неизменяющего тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длины 1 м силу взаимодействия, равную 2 • 10-7 Н».
Немецкий физик Г. Ом в 1826 г. обнаружил, что отношение разности потенциалов между концами проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока в цепи есть величина постоянная:
Эту величину R назвали электрическим сопротивлением. Единицей электрического сопротивления в СИ является ом (1 Ом). За единицу электрического сопротивления 1 Ом принято сопротивление такого проводника, в котором при разности потенциалов между его концами в 1 В течет ток силой в 1 А.
Удельное сопротивление р — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной 1 м и поперечным сечением 1 м2. Единица удельного электрического сопротивления ом • метр (Ом • м).
Для металлов и сплавов зависимость удельного сопротивления от температуры в небольшом интервале температур вблизи комнатной выражается формулой:
где р0— удельное сопротивление при температуре t = 0 °С, а— температурный коэффициент сопротивления.Температурный коэффициент сопротивления а — величина, равная отношению относительного изменения сопротивления участка цепи к изменению его температуры, вызвавшему это изменение сопротивления.
Выражение (3.10) есть закон Ома для участка цепи.
Сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R:
Для создания постоянного тока в цепи необходим источник тока. Условно источник тока изображен на рис. 45. Сторонние силы, разделяя электрические заряды внутри источника, создают накопление их на полюсах. Если замкнуть полюсы источника проводами с нагрузкой, то по ней потечет ток. Участок цепи abed называют внешней частью цепи, участок ad — внутренней (рис. 46).
Отношение работы, совершаемой сторонними силами при перемещении положительного заряда по всей замкнутой цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой источника (сокращенно ЭДС):
Участок электрической цепи, не содержащей источников ЭДС, называется однородным. Участок электрической цепи, который содержит источники ЭДС, называется неоднородным.
В однородном участке цепи движение электрических зарядов обусловлено действием на них электрической силы. Электрическое поле, обусловливающее движение электрических зарядов в цепи, называется стационарным. Стационарное электрическое поле создается во внешней цепи зарядами полюсов источника тока и обусловливает движение зарядов в электрической цепи. Отличается от электростатического поля неподвижных зарядов тем, что оно существует внутри проводников.
Примером неоднородного участка цепи является схема зарядки аккумулятора, представленная на рис. 47.
В этой цепи «+» и «-» — полюса источника тока, реостат, регулирующий ток и аккумулятор (be). Участок цепи abc — неоднородный, так как содержит источник сторонних сил — аккумулятор. Уточним понятие «напряжение».
За напряжение принимается физическая величина, равная отношению работы всех сил, действующих на данном участке, к значению переносимого заряда:
где А — работа всех сил, действующих на данном участке цепи (электростатических и сторонних).Если на участке действуют только электростатические силы, то е = 0, при этом понятие напряжения и разность потенциалов совпадают.
Закон Ома (3.11) можно для неоднородного участка цепи записать в виде:
Составим электрическую цепь по схеме (рис. 48). Для внешней части цепи АВ:
Внутренний участок цепи ВСА является неоднородным, следовательно, согласно (3.12):
где r — внутреннее сопротивление источника тока. Сложив оба равенства (3.13) и (3.14), получимФормула (3.15) выражает закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
Из формулы (3.15) следует, что если R = 0, то напряжение между полюсами уменьшается до нуля, а сила тока достигает максимального значения (короткое замыкание).
Если R ~ r, то измеряя напряжение на полюсах источника, получим приближенное значение ЭДС источника.
При последовательном соединении проводников общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех отдельных проводников: R = R1 + R2 + R3 (рис. 49).
При параллельном соединении проводников величина, обратная сопротивлению всего разветвленного участка цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого из параллельно соединенных проводников (рис. 50):
Измерение силы тока производится амперметрами. Для расширения пределов измерения силы тока параллельно амперметру присоединяют шунт. Если амперметр рассчитан на измерения тока I0, а необходимо измерить ток, равный пI0, то параллельно амперметру присоединяют сопротивление в (п — 1) меньше сопротивления амперметра:
Для увеличения пределов измерения напряжения вольтметром последовательно с вольтметром включают дополнительное сопротивление. Если вольтметр рассчитан для измерения напряжения U0, а необходимо измерить nU0, то дополнительное сопротивление в (п — 1) больше сопротивления вольтметра:
Для расчета электрических величин (I, U, R, r) в разветвленных электрических цепях, содержащих источники ЭДС, справедливы правила Кирхгофа.
Первое правило Кирхгофа относится к узлам: алгебраическая сумма всех токов, приходящих в точку разветвления (узел) и выходящих их нее, равна нулю.
Принято считать токи, подходящие к узлу, положительными, выходящие — отрицательными. I1 и I2 — величины положительные, I3 и I4 — величины отрицательные (рис. 51).
Второе правило относится к отдельным замкнутым контурам цепи: при обходе любого замкнутого контура в сложной электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения на элементах цепи (включая и внутреннее сопротивление источника тока) равна алгебраической сумме ЭДС источников тока, имеющихся в этом контуре.
Направление обхода каждого контура (по часовой стрелке или против нее) произвольное. Падение напряжения считается положительным, если выбранное заранее направление тока на этом участке между двумя узлами совпадает с направлением обхода контура, и отрицательным, если направление тока противоположно направлению обхода.
ЭДС считается положительной, если при обходе по контуру источник тока проходится от отрицательного полюса к положительному, и отрицательной — в противоположном направлении.
Если в результате решения задачи получают отрицательное значение для силы тока на каком-то участке, то это означает, что ток на этом участке идет в направлении, противоположном выбранному обходу контура.
Мостик Уитстона — одна из распространенных схем, предназначенная для точного измерения сопротивлений. Электрическая схема представлена на рис. 52.
Четыре резистора с сопротивлениями R1, R2, R3, R4 составляют «плечи» схемы. Участок цепи, содержащий гальванометр, сопротивление которого rг, представляет собой некий мостик, соединяющий точки D и С цепи.
Из первого закона Кирхгофа для узлов A, D, С следует:
Уравнение для узла В не даст ничего нового; в него войдут те же величины.
Из второго правила для контуров ADBMNA, ADCA, DBCD, приняв направление их обхода по часовой стрелке за положительное, получим
Правые части двух последних уравнений равны нулю, так как последние два контура не содержат источников тока. Если известны ЭДС источника и все шесть сопротивлений участков цепи, то составленная система из шести уравнений позволяет вычислить все шесть значений сил токов в цепи.
Система этих уравнений существенно упростится, если, изменяя сопротивление резисторов, добиться, чтобы ток в мостике отсутствовал (IГ = 0). Это можно сделать, изменяя, например, сопротивление R3 так, чтобы разность потенциалов на участках цепи BD и ВС была одинаковой. Тогда разность потенциалов между точками D и С будет равна нулю, а значит, будет равна нулю сила тока в мостике IГ. а В этом случае
Разделив последние два уравнения друг на друга и учитывая написанные выше равенства для сил токов, получим
Такую мостиковую схему применяют для измерения одного из неизвестных сопротивлений, входящих в «плечи» мостика, например R4. Тогда
Видим, что для измерения неизвестного сопротивления R4 достаточно знать лишь сопротивление R3 и отношение R1/R2.
Обычно отношение R1/R2 остается постоянным, а изменяем эталонное сопротивление R3. Точность измерения неизвестного сопротивления с помощью мостика определяется точностью эталонного сопротивления R3 и точностью отношения R1/R2 . Этот способ определения сопротивления дает меньшую погрешность, чем определение сопротивления резистора путем измерения силы тока и напряжения.
Работа сил электрического поля (или работа электрического тока) при протекании через проводник с электрическим сопротивлением R в течение времени t постоянного электрического тока I будет равна:
Мощность Р электрического тока равна:
Единицей работы электрического тока в СИ является джоуль (1 Дж), единицей мощности — ватт (Вт):
Для расчета работы и мощности тока пригодны любые выражения из соотношений (3.16) и (3.17).
Если электрический ток протекает в цепи, где энергия электрического поля превращается только во внутреннюю энергию проводника (и его температура возрастает), то на основании закона сохранения энергии:
Этот закон независимо друг от друга установили опытным путем Дж. Джоуль и X. X. Ленц. Он называется законом Джоуля-Ленца.
Основные законы постоянного тока — презентация онлайн
Электрический ток – это упорядоченное движениезаряженных частиц под действием электрического поля.
Такой ток называют током
проводимости.
Постоянным электрическим
током называется ток, величина и
направление которого не
изменяются с течением времени.
За направление электрического тока условно
принимают направление движения
положительных зарядов.
Условия возникновения и существования тока:
Наличие свободных носителей зарядов.
Существование в проводнике электрического поля.
Замкнутость электрической цепи.
Действия электрического тока
1. Тепловое действие электрического тока.
2. Магнитное действие электрического тока.
3. Химическое действие электрического тока.
4. Световое действие электрического тока.
При пропускании тока проволока
нагревается,
удлиняется и провисает.
При включении тока металлический
цилиндр
втягивается внутрь катушки.
При прохождении тока через раствор
электролита на электродах
выделяется новое вещество.
При прохождении тока через газ может
возникнуть его свечение.
Сила тока – это СФВ,
характеризующая
интенсивность направленного движения носителей
свободного заряда в проводнике и равная отношению
заряда, прошедшего
через
поперечное
сечение
проводника ко времени его прохождения
В случае постоянного тока
I 1 Кл 1 А ампер
1с
q
I
t
Прибор для измерения силы тока называется
амперметром.
Плотность электрического тока – ВФВ, характеризующая
распределение силы тока по площади поперечного сечения
проводника, модуль которой равен отношению тока,
проходящего через поперечное сечение проводника, к
площади этого сечения, а направление совпадает с
направлением тока в проводнике.
n — вектор единичной положительной нормали к
поперечному сечению проводника
( n 1)
I
j n
S
А
j 1 2
м
Кинетическое уравнение тока.
Рассмотрим элемент проводника с током I длиной l:
I
q q0 N q0 nV
j
S tS
tS
tS
q0 nlS q0 nl
q0 n u
tS
t
где u — модуль средней скорости направленного
движения свободных носителей заряда в проводнике
(дрейфовая скорость)
— кинетическое уравнение тока
j q n u
0
В проводнике существуют два вида движения носителей заряда:
1) тепловое хаотическое;
2) направленное.
Например, при нормальных условиях для меди (j = 10 А/мм2)
υT ~ 105 м/с,
u
~ 10-3 м/с
Измерение силы тока
Амперметр включают в
электрическую цепь
последовательно
Условное графическое обозначение (УГО) амперметра.
Электрическое сопротивление — СФВ, характеризующая
свойство проводника препятствовать протеканию по
нему тока и зависящего от рода проводника, его
размеров и формы, и от температуры.
Для цилиндрических и призматических металлических
проводников зависимость сопротивления от его размеров
задается формулой
l
R
S
где — удельное сопротивление вещества,
l – длина проводника,
S – площадь поперечного сечения проводника.
1В
R 1 Ом
1А
Температурная зависимость сопротивления
металлических проводников выражается формулой:
R R0 (1 T )
где R0 – сопротивление проводника при T0 = 273 К,
— температурный коэффициент сопротивления (ТКС),
T = T – T0 – приращение температуры проводника.
Для большинства металлов ~ 10-3 К-1
ТКС
равен
относительному
изменению
сопротивления проводника при изменении его
температуры на 1 К.
Сверхпроводимость
Сверхпроводимость
–
явление
резкого
падения
сопротивления
проводника
при
понижении
его
температуры до некоторого
критического значения.
Температура
Tk,
при
которой
наступает
сверхпроводимость,
называется критической.
Вещество
Tкр, К
Вольфрам
0,015
Титан
0,4
Кадмий
0,5
Уран
0,8
Цинк
0,9
Алюминий
1,2
Индий
3,4
Олово
3,7
Ртуть
4,2
Свинец
7,2
Ниобий
9,2
(Ba-La-Cu-O)сплав
35
(Ba-Yt-Cu-O)сплав
98
(Tl-Ca-Ba-Cu-O)
125
HgBa2Ca2Cu3O8+x
135
15. Сверхпроводимость
Сила тока в однородном участке цепи прямопропорциональна разности потенциалов на его
концах и обратно пропорциональна сопротивлению
участка.
U
I
R
R
Однородный участок цепи – участок, не содержащий
источника тока, то есть в
котором на заряженные частицы действуют только
электростатические силы.
16. Сверхпроводимость и Нобелевские премии
Сторонние силы – это любые силы некулоновскойприроды, способствующие разделению разноименных
зарядов.
Сторонние силы действуют внутри источника тока.
ЭДС ℰ источника тока – это СФВ, являющаяся
энергетической характеристикой источника тока и равная
отношению работы сторонних сил по перемещению
положительного заряда внутри источника тока с
отрицательного полюса на положительный к этому заряду:
1 Дж
1 В вольт
1 Кл
Аст
ε
q
17. Сверхпроводимость и Нобелевские премии
Напряжение на участке цепи – СФВ, равная отношениюалгебраической суммы работ, совершаемых кулоновскими и
сторонними
силами
при
перемещении
точечного
положительного заряда, к этому заряду:
A
U
q
Прибор для измерения напряжения называется вольтметром
18. Сверхпроводимость и Нобелевские премии
Измерение напряженияВ измеряемую электрическую
цепь вольтметр включают
параллельно
УГО вольтметра.
Неоднородный участок электрической цепи – участок,
содержащий источник тока, то есть в котором на заряженные
частицы действуют и электростатические и сторонние силы.
I
1 2
R
R
где R – сопротивление внешнего участка цепи;
r – сопротивление источника тока;
R = R + r — полное сопротивление цепи
Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна
ЭДС источника и обратно пропорциональна полному
сопротивлению цепи.
I
R r
Если полюсы источника тока
напрямую соединить между
собой,
то
получится
короткое
замыкание
источника тока
I к.з
r
Рассмотрим дифференциально малый участок проводника
I
dU SdU Sd ES
dR dl
dl
E
j
Разделим на S:
Введем обозначение
Тогда
j E
1
G
R
1 — удельная проводимость
вещества
— закон Ома в дифференциальной
(локальной) форме
— проводимость проводника
[G] = 1 Ом-1 = 1 См (сименс)
Работа электрического тока на однородном участке цепи
– это работа электрических сил по перемещению
свободных зарядов в проводнике.
A q qU IUt
2
С учетом закона Ома:
А 1А 1В 1с 1Дж
U
A IUt I Rt
t
R
Работа непостоянного тока
2
t2
A i (t )u (t )dt
t1
Прибор для измерения работы электрического
называется электрическим счетчиком
тока
Мощность
электрического
тока
–
СФВ,
характеризующая
быстроту
совершения
работы
электрическим током, и равная отношению работы тока к
промежутку времени, за который эта работа совершена:
2
A
U
2
P IU I R
t
R
Прибор
для
измерения
мощности
электрического
тока
называется
ваттметром.
1 Дж
P
1А 1В 1Вт
1с
24. Теорема о циркуляции вектора напряженности
Пусть в проводнике происходит преобразованиеэлектрической энергии только в тепловую:
Q = A = I2Rt.
Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при
протекании по нему тока, прямо пропорционально
квадрату силы тока, сопротивлению проводника и
времени протекания тока:
Q = I2Rt
Границы применимости закона Джоуля – Ленца:
закон Джоуля — Ленца справедлив, если на неподвижном участке цепи
происходит превращение электрической энергии только в тепловую
(вся работа тока идет на нагревание проводника, A = Q ).
Рассмотрим количество теплоты, выделяемой в
единице проводника за единицу времени:
Q
w
Vt
— удельная тепловая мощность
I 2 Rt U 2 R U 2 U 2 S U 2 S U 2 E 2
w
2
2 2
E 2
Vt
R V RV lV l S l
w E
2
— закон Джоуля–Ленца в
дифференциальной
(локальной) форме.
Последовательное соединение проводников.
Соединение, при котором начало каждого последующего
проводника соединяется с концом предыдущего.
n
R Ri
i 1
Параллельное соединение проводников.
Соединение, при котором все начала проводников
соединяются в один узел, а все концы – в другой.
1
R
n
i 1
1
Ri
n
G Gi
i 1
Густав Роберт
Кирхгоф
(1824-1887)
немецкий физик
Узел электрической цепи
– любая ее точка, в
которой сходятся не
менее трех проводников.
Первое правило Кирхгофа:
Алгебраическая сумма токов в любом узле
разветвленной электрической цепи равна нулю
n
Токи, входящие в узел –
положительные,
а выходящие из узла –
отрицательные
I
0
i
i 1
I1-I2-I3+I4=0
Первое правило Кирхгофа является
следствием закона сохранения
электрического заряда.
Второе правило Кирхгофа:
Алгебраическая сумма падений напряжений на
различных участках замкнутого контура равна
алгебраической сумме ЭДС в этом контуре.
n
m
I R
i 1
i
i
j 1
j
Второе правило Кирхгофа вытекает из закона Ома, а
значит является следствием закона сохранения
энергии.
Алгоритм решения задач на правила Кирхгофа
1. Нарисовать схему цепи.
2. Выбрать произвольно направления токов в отдельных
участках цепи.
3. Для узлов составить уравнения по первому правилу
Кирхгофа. При этом если узлов n, то уравнений должно быть
составлено n – 1 (на одно меньше).
4. Выбрать замкнутые контуры в данной цепи. При этом
каждый новый контур обязательно должен включать в себя
хотя бы один участок, не вошедший в предыдущие контуры.
5. Выбрать произвольно направления обходов в этих контурах.
6. Составить для контуров уравнения по второму правилу
Кирхгофа.
7. Проверить полученную систему уравнений на совместность
и решить алгебраически.
Главное по теме «Законы постоянного тока» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Электрический ток — направленное движение заряженных частиц или тел.
Условия существования тока:
- наличие свободных носителей заряда;
- наличие причин, вынуждающих свободных носителей заряда двигаться в определенном направлении.
Сила тока характеризует скорость перенесения заряда частицами, создающими ток, через поперечное сечение проводника
I = Δq / Δt.
Плотность токаj = I / S (А/м2).
Закон Ома для однородного участка цепи:
I = U / R = UG,
где G = 1 / R — электропроводимость участка цепи.
Удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник:
ρ = RS / l.
Удельная электропроводимость вещества, из которого изготовлен проводник:
σ = 1 / ρ = l / RS.
Закон Ома в наиболее общем виде справедлив в любой точке электрического поля:
j̅ = E̅ / ρ = σE̅.
При последовательном соединении проводников:
I1 = I2 = I3 = const;
U1 / U2 = R1 / R2;
R = Σni=1 Ri;
U = Σni=1 Ui.
При параллельном соединениипроводников:
I = Σni=1 Ii;
I1 / I2 = R2 / R1;
1 / R = Σni=1 1 / Ri;
U = U1 = U2 = U3 = … = Un;
G = Σni=1 Gi.
Работа электрического тока
A = UΔq = IUΔt.
Мощность электрического тока
P = A / Δt = IU.
Закон Джоуля-Ленца
Q = I2RΔt.
Закон Джоуля-Ленца справедлив в любой точке электрического поля
w = E2 / ρ = σE2,
где w = Q / VΔt — плотность тепловой мощности в проводнике с током.
В источнике тока за счет сторонних сил происходит разделение заряженных частиц и их накопление на полюсах источника.
Электродвижущая сила источника
Ɛ = Aст./ q.
Закон Ома для полной цепи I = Ɛ / (R + r) — одно из выражений закона сохранения энергии. Материал с сайта http://worldofschool.ru
Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда: какой заряд приносят свободные носители заряда к узлу, такой должен и выноситься из узла: алгебраическая сумма сил тока в узле равна нулю
I1 + I2 + I3 = 0, или Σni=1 Ii = 0.
Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре в электрической цепи алгебраическая сумма всех падений напряжений I / R, на всех участках контура равна алгебраической сумме электродвижущих сил, действующих в этом контуре.
Σni=1 IiRi = Σni=1 Ɛi.
На этой странице материал по темам:Физика тема законы постоянного тока кратко
Шпоры законы постоянного тока
Законы постоянного тока реферат
Реферат по физики на тему законы постоянного тока
Законы постоянного тока конспект кратко
Цепь постоянного тока
Закон Ома
I = В / R
Закон Джоуля
P = В · I = I 2 · R = В 2 / R
Правила цепи серии
В В = В 1 + В 2 + В 3 + …
I T = I 1 = I 2 = I 3 =…
R T = R 1 + R 2 + R 3 + …
1/ C T = 1/ C 1 + 1/ C 2 + 1/ C 3 + …
л л = л 1 + л 2 + л 3 + …
Правила параллельной цепи
В В = В 1 = В 2 = В 3 = …
I T = I 1 + I 2 + I 3 + …
1/ R T = 1/ R 1 + 1/ R 2 + 1/ R 3 +…
C T = C 1 + C 2 + C 3 + …
1/ л л = 1/ л 1 + 1/ л 2 + 1/ л 3 + …
Деление напряжения
В 1 = В T ⋅ R 1 / ( R 1 + R 2 + R 3 +…)
Текущее подразделение
I 1 = I T ⋅ ( R 2 + R 3 + … ) / ( R 1 + R 2 + R 3 + …)
Закон напряжения Кирхгофа (KVL)
Сумма падений напряжения в токовой петле равна нулю:
∑ В и = 0
Действующий закон Кирхгофа (KCL)
Соединение между несколькими элементами схемы называется узлом .
Сумма значений токов в узле равна нулю:
∑
I i = 0Емкость
C = Q / V
Конденсатор с параллельными пластинами
C = ε ⋅ A / л
ε — диэлектрическая проницаемость в фарадах на метр (Ф / м).
Разрешающая способность
ε = ε 0 ⋅ ε r
ε 0 — диэлектрическая проницаемость в вакууме.
ε r — относительная диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая постоянная.
Ток конденсатора
I C (т) = C d V C (т) / дт
Напряжение конденсатора
В C (t) = В C (0) + 1/ C ∫ I C (t) ⋅ dt
Напряжение индуктора
В л (т) = л д I л (т) / дт
Ток индуктора
I L (т) = I L (0) + 1/ L ∫ V L (т) ⋅ dt
Энергия конденсатора
Вт C = C⋅V 2 /2
Энергия индуктора
Вт L = L⋅I 2 /2
онлайн-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии
курсов.
Рассел Бейли, П.Е.
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.
, чтобы познакомить меня с новыми источниками
информации.»
Стивен Дедак, P.E.
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были
.очень быстро отвечает на вопросы.
Это было на высшем уровне. Будет использовать
снова . Спасибо. «
Blair Hayward, P.E.
Альберта, Канада
«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.
проеду по вашей роте
имя другим на работе «
Roy Pfleiderer, P.E.
Нью-Йорк
«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком с
с подробной информацией о Канзасе
Городская авария Хаятт.»
Майкл Морган, P.E.
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс
.информативно и полезно
на моей работе »
Вильям Сенкевич, П.Е.
Флорида
«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы
— лучшее, что я нашел ».
Russell Smith, P.E.
Пенсильвания
«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр
материал «.
Хесус Сьерра, П.Е.
Калифорния
«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле
человек узнают больше
от отказов »
John Scondras, P.E.
Пенсильвания
«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.
способ обучения »
Джек Лундберг, P.E.
Висконсин
«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя
студент для ознакомления с курсом
материалов до оплаты и
получает викторину »
Арвин Свангер, П.Е.
Вирджиния
«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и
получил огромное удовольствие «.
Мехди Рахими, П.Е.
Нью-Йорк
«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.
на связи
курсов.»
Уильям Валериоти, P.E.
Техас
«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление
обсуждаемых тем ».
Майкл Райан, P.E.
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я очень рекомендую
всем инженерам »
Джеймс Шурелл, П.Е.
Огайо
«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и
не на основании какой-то неясной секции
законов, которые не применяются
— «нормальная» практика.»
Марк Каноник, П.Е.
Нью-Йорк
«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.
организация.
Иван Харлан, П.Е.
Теннесси
«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».
Юджин Бойл, П.E.
Калифорния
«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,
а онлайн-формат был очень
доступный и простой
использовать. Большое спасибо ».
Патрисия Адамс, P.E.
Канзас
«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»
Джозеф Фриссора, П.Е.
Нью-Джерси
«Должен признать, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время
Обзор текстового материала. Я
также оценил просмотр
фактических случаев «
Жаклин Брукс, П.Е.
Флорида
«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.
испытание потребовало исследований в
документ но ответы были
в наличии »
Гарольд Катлер, П.Е.
Массачусетс
«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.
в транспортной инженерии, что мне нужно
для выполнения требований
Сертификат ВОМ.»
Джозеф Гилрой, П.Е.
Иллинойс
«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».
Ричард Роудс, P.E.
Мэриленд
«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.
Надеюсь увидеть больше 40%
курсов со скидкой.»
Кристина Николас, П.Е.
Нью-Йорк
«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще
курсов. Процесс прост, и
намного эффективнее, чем
вынуждены ехать «.
Деннис Мейер, P.E.
Айдахо
«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов
Инженеры получат блоки PDH
в любое время.Очень удобно ».
Пол Абелла, P.E.
Аризона
«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало
время исследовать где к
получить мои кредиты от.
Кристен Фаррелл, П.Е.
Висконсин
«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями
и графики; определенно делает это
проще поглотить все
теорий. «
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по
.мой собственный темп во время моего утром
метро
на работу.»
Клиффорд Гринблатт, П.Е.
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять
викторина. Я бы очень рекомендовал
вам на любой PE, требующий
CE единиц. «
Марк Хардкасл, П.Е.
Миссури
«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»
Randall Dreiling, P.E.
Миссури
«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь
по ваш промо-адрес электронной почты который
пониженная цена
на 40% «
Конрадо Казем, П.E.
Теннесси
«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».
Charles Fleischer, P.E.
Нью-Йорк
«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику
кодов и Нью-Мексико
правил. «
Брун Гильберт, П.E.
Калифорния
«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».
Дэвид Рейнольдс, P.E.
Канзас
«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng
при необходимости дополнительных
аттестат. «
Томас Каппеллин, П.E.
Иллинойс
«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали
мне то, за что я заплатил — много
оценено! «
Джефф Ханслик, P.E.
Оклахома
«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.
для инженера »
Майк Зайдл, П.E.
Небраска
«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а
хорошо организовано.
Глен Шварц, П.Е.
Нью-Джерси
«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —
хороший справочный материал
для деревянного дизайна.
Брайан Адамс, П.E.
Миннесота
«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»
Роберт Велнер, P.E.
Нью-Йорк
«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование
Building курс и
очень рекомендую .»
Денис Солано, P.E.
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими
хорошо подготовлен. «
Юджин Брэкбилл, P.E.
Коннектикут
«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на
.обзор где угодно и
всякий раз, когда.»
Тим Чиддикс, P.E.
Колорадо
«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, P.E.
Вирджиния
«Процесс прямой, без глупостей. Хороший опыт».
Тайрон Бааш, П.E.
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание
материала. Полная
и комплексное ».
Майкл Тобин, P.E.
Аризона
«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс
поможет по моей линии
работ.»
Рики Хефлин, P.E.
Оклахома
«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».
Анджела Уотсон, P.E.
Монтана
«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».
Кеннет Пейдж, П.E.
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный
и отличное освежение ».
Луан Мане, П.Е.
Conneticut
«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем
Вернись, чтобы пройти викторину «
Алекс Млсна, П.E.
Индиана
«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю
это вся информация, которую я могу
использовать в реальных жизненных ситуациях »
Натали Дерингер, P.E.
Южная Дакота
«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать
успешно завершено
курс.»
Ира Бродская, П.Е.
Нью-Джерси
«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться
и пройдите викторину. Очень
удобно а на моем
собственный график «
Майкл Гладд, P.E.
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, П.Е.
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH
Сертификат . Спасибо за создание
процесс простой ».
Фред Шейбе, P.E.
Висконсин
«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил
один час PDH в
один час. «
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания
и пригодность, до
имея для оплаты
материал .»
Ричард Вимеленберг, P.E.
Мэриленд
«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».
Дуглас Стаффорд, П.Е.
Техас
«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем
.процесс, которому требуется
улучшение.»
Thomas Stalcup, P.E.
Арканзас
«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу
сертификат. «
Марлен Делани, П.Е.
Иллинойс
«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по
много различных технических зон за пределами
по своей специализации без
надо ехать.»
Гектор Герреро, П.Е.
Грузия
Понимание основ закона Ома — диаграммы переменного и постоянного тока …. в чем разница?AC = Z (импеданс) и DC = R (сопротивление) Формулы закона ОмаКолесо силы закона Ома переменного тока и колесо силы закона Ома постоянного тока(схемы, диаграмма, диаграмма, колесо, формулы, теория электроники) Если вам нужно иметь дело с формулами напряжения, тока, сопротивления или импеданса и мощности, и вы хотите знать, в чем разница между тем, что мы называем формулами переменного и постоянного тока, вы можете найти эти колеса силы закона Ома.Форма с четырьмя квадрантами упрощает процесс поиска значений E, I, R или Z и P. Есть два колеса, одно для нашей диаграммы закона Ома постоянного тока (R — формулы сопротивления) и одна диаграмма закона Ома для нашего переменного тока ( Z — формулы импеданса). Если вам интересен цвет на колесе, мы используем его в качестве удобного справочника для цветов полос резистора … мы включаем их в наши часы и часы с законом Ома. Пожалуйста, прочтите дополнительную информацию о том, как читать эту таблицу. Два основных типа электричества — это переменный ток, известный как AC, и постоянный ток, известный как DC.Разница между системами переменного и постоянного тока заключается в том, как мощность передается по линиям. При переменном токе поток энергии меняет направление — фактически 60 раз в секунду, но при постоянном токе мощность будет двигаться только в одном направлении. Переменный ток — Think Impedance Силовые формулы закона Ома и закона Джоуля. Как правило, если вы МАСТЕР-электрик, специалист по устранению неполадок или инженер, вы можете предпочесть наши часы, часы, наклейки, диаграммы, брелки и т.товары. Думайте расширенно — думайте об импедансе. Нужны формулы Z? Колесо питания переменного тока Постоянный ток — Думайте о сопротивлении Формулы закона Ома и закона Джоуля. Как правило, если вы электрик, техник, подмастерье, ученик, студент или любитель, вы можете предпочесть этот продукт с колесом закона Ома. Подумайте о сопротивлении — нужны формулы R? По мере того, как вы продвигаетесь в своем обучении, вы, несомненно, найдете также полезными формулы переменного тока для импеданса (таблица выше). ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Чтобы использовать диаграмму, в центральном круге выберите значение, которое необходимо найти; например, на диаграмме постоянного тока: I (амперы), R (Ом), E (вольты) или P (ватты). Затем выберите формулу, содержащую значения, которые вы знаете из соответствующего квадранта диаграммы. Эти колеса силы закона Ома выше показывают нашу цветовую таблицу резисторов, которая поможет вам определить цвета резисторов … это уникальная концепция, и вы найдете ее полностью объясненной на нашей странице технических примечаний слева.Мы включаем эти диаграммы на все наши часы, наклейки, брелки, диаграммы и часы с законом Ома, поэтому не забудьте заглянуть на страницу «Наши продукты», прежде чем покинуть наш сайт. Спасибо!Понятия (теория) напряжения, тока, сопротивления, импеданса и мощности необходимы для понимания основных электрических схем и спецификаций. Эти области должны быть полностью изучены, прежде чем можно будет понять внутренности даже самых простых электронных устройств, таких как дешевые мобильные телефоны. Как только эти концепции станут вам знакомы, вы обнаружите, что наладить правильное соединение между частями оборудования будет намного проще.Вы также сможете лучше разбираться в спецификациях производителя, что поможет вам принимать более обоснованные решения о покупке. Законы Ома — один из фундаментальных законов физики. Ток в цепи увеличивается при увеличении напряжения и уменьшается при увеличении сопротивления ИЛИ ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален напряжению, приложенному к цепи, и обратно пропорционален сопротивлению цепи. Теорию закона Ома можно сформулировать как математический инструмент, который имеет наибольшее применение при определении неизвестного фактора тока, напряжения или сопротивления в электрической цепи, в которой известны два других фактора.Следовательно, его можно использовать вместо амперметра, вольтметра или омметра — когда вы пытаетесь определить значение цепи, в котором вам уже известны два других значения. Текущий ВСЕГДА выражается в АМПЕРАХ и обозначается буквой I Напряжение ВСЕГДА выражается в ВОЛЬТАХ и обозначается буквой E или V Сопротивление ВСЕГДА выражается в ОМ и обозначается буквой R Существует два типа тока: постоянный и переменный.Постоянный ток (DC) равномерно течет в одном направлении через проводник; переменный ток (AC) изменяет направление в проводнике с различной частотой. Чтобы увидеть пример этого, перейдите на нашу страницу технических примечаний. Практически во всех электрических цепях существует некоторое сопротивление протеканию тока. Противодействие постоянному току называется сопротивлением, которое измеряется в единицах, называемых омами, и представлено в электрических уравнениях буквой R. Сопротивление переменному току называется импедансом, который также измеряется в омах, но в электрических уравнениях он представлен буквой Z. Для получения формул последовательной цепи и формул параллельной цепи для закона Ома постоянного тока и закона переменного тока Ома перейдите по этой ссылке: ohmslaw2.asp На КАРТОЧКАХ ФОРМУЛ также показаны следующие формулы:
Буква P означает мощность в ваттах. Напряжение, измеренное в вольтах, обозначается буквами E (или V) Электрический ток, измеряемый в амперах, обозначается буквой I Электрическое сопротивление, измеренное в Ом, обозначается буквой R Закон Ома: E = I R I = E / R R = E / I ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Джеймс Прескотт Джоуль, а не Георг Саймон Ом, первым открыл математическую связь между рассеиваемой мощностью и током через сопротивление.Это открытие, опубликованное в 1841 году, по праву известно как закон Джоуля. Однако эти уравнения мощности настолько часто связаны с уравнениями закона Ома, связывающими напряжение, ток и сопротивление (E = IR; I = E / R; и R = E / I), что они часто приписываются Ому. ТЕХНОТАЦИЯ: Законы Кирхгофа … n: (физика) два закона, управляющие электрическими сетями, в которых протекают установившиеся токи: сумма всех токов в точке равна нулю, а сумма прироста и падений напряжения в любой замкнутой цепи равно нулю. ЗАКОН ОМА ДЛЯ КОНДЕНСАТОРА: В C = I C X C где: В C = напряжение на конденсаторе ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Миллиампер X Килом = Вольт Микроампер X Мегаом = Вольт «Один ампер, протекающий в одном оме, вызывает падение потенциала на один вольт.»Георг Симон Ом Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими другими категориями, пока вы находитесь на нашем веб-сайте. Предлагаем товары в дополнение к контенту! Такие продукты, как часы закона Ома, часы, диаграммы, отличительные знаки и монеты закона Ома! Мы предлагаем другие подарки для электриков и инженеров, такие как наклейки на окна, забавные полноцветные наклейки, плакаты, кружки, украшения, поздравительные открытки и т. Д. Просто нажмите на любой из наших отделов подарков слева. Спасибо! |
Цепей постоянного тока
В простой схеме, которая используется для зажигания лампочки с батареей, батарея обеспечивает постоянный ток, — ток, текущий только в одном направлении.Эта статья посвящена анализу простых цепей постоянного тока двух типов: (1) с комбинациями резисторных элементов и (2) с батареями в разных ветвях многопетлевой цепи.Сопротивление, по крайней мере до некоторой степени, присутствует во всех электрических элементах. Резисторы могут быть лампочками, нагревательными элементами или компонентами, специально изготовленными с учетом их сопротивления. Предполагается, что сопротивление в соединительных проводах незначительно.
Последовательное соединение двух резисторов ( R 1 и R 2 ) показано на рисунке 1. Какой резистор эквивалентен этой комбинации?
Рисунок 1
Два резистора, соединенных последовательно. Чертеж (а) эквивалентен схеме (б).
Поскольку существует только один путь для зарядов, ток одинаков в любой точке цепи, то есть I = I 1 = I 2 .Разность потенциалов, обеспечиваемая аккумулятором, равна падению потенциала более R 1 и падению потенциала более R 2 . Таким образом,
Когда резисторы включены последовательно, эквивалентное сопротивление является суммой отдельных сопротивлений. Сравните этот результат с последовательным добавлением конденсаторов. Для последовательных резисторов ток такой же; в то время как для последовательных конденсаторов заряд такой же. (Обратите внимание, что эквивалентное сопротивление — это простая сумма, но эквивалентная емкость дается обратным выражением.)
Параллельное соединение двух резисторов ( R 1 и R 2 ) показано на рисунке 2. Какое эквивалентное сопротивление для этой комбинации?
Схема, иллюстрирующая применение правил Кирхгофа и полученных в результате уравнений.
фигура 2Два резистора, включенных параллельно. Чертеж (а) эквивалентен схеме (б).
В точке a для принципиальной схемы — см. Рисунок (b) — ветви тока, так что часть общего тока в цепи проходит через верхнюю ветвь, а часть — через нижнюю.Потенциальное падение тока одинаково независимо от выбранного пути; следовательно, разница напряжений одинакова для любого резистора ( В batt = В 1 = В 2 ). Сумма токов равна полному току: по закону Ома, следовательно,
Таким образом, величина, обратная эквивалентному сопротивлению, равна сумме обратных величин отдельных резисторов в параллельной комбинации. Сравните этот результат с параллельным добавлением конденсаторов.Для параллельных резисторов напряжения на резисторах равны, и то же самое верно для параллельных конденсаторов. (Обратите внимание, что эквивалентное сопротивление является обратным выражением, но эквивалентная емкость для параллельной комбинации представляет собой простую сумму.)
Если схема имеет несколько батарей в ветвях многопетлевой схемы, анализ значительно упрощается за счет использования правил Кирхгофа , которые являются формами законов сохранения:
- Сумма токов, входящих в переход, должна равняться сумме токов, выходящих из перехода.Это правило, иногда называемое правилом соединения , является заявлением о сохранении заряда. Поскольку заряд не накапливается в каком-либо месте цепи и не покидает цепь, заряд, входящий в точку, также должен покинуть эту точку.
- Алгебраическая сумма падений потенциала на каждом элементе вокруг любого контура должна равняться алгебраической сумме ЭДС вокруг любого контура. Это правило выражает сохранение энергии. Другими словами, заряд, движущийся по любому контуру, должен получать от батарей столько же энергии, сколько теряет при прохождении через резисторы.
При применении правил Кирхгофа используйте последовательные условные обозначения. Обратитесь к направлениям, выбранным для токов на рисунке. Меньше ошибок будет сделано, если последовательно использовать одно направление — например, по часовой стрелке во всех петлях. Если изначально выбрано неправильное направление для одного тока, решение для этого тока будет отрицательным. При применении правила цикла используйте следующие условные обозначения:
- Если резистор перемещается в направлении тока, изменение потенциала отрицательное, а при перемещении в направлении, противоположном выбранному направлению тока, оно положительное.
- Если источник ЭДС перемещается в направлении ЭДС (от — до + между выводами), то изменение потенциала положительное, а если движение происходит в противоположном направлении ЭДС, оно отрицательное.
Проверьте уравнения на Рисунке 3.
| ||
Представьте, что для этой задачи были даны значения сопротивлений и напряжения. Тогда можно было бы написать четыре разных уравнения: уравнение соединения, верхний цикл, нижний цикл и внешний цикл. Однако существует только три тока, поэтому необходимы только три уравнения. В этом случае решите систему уравнений, которыми легче всего манипулировать.
Параллельные цепи постоянного тока и последовательно-параллельные цепи постоянного тока и переменный ток (AC) и напряжение
Параллельные цепи постоянного тока
Цепь, в которой два или более электрических сопротивления или нагрузки подключены к одному источнику напряжения, называется параллельной цепью. Основное различие между последовательной цепью и параллельной цепью состоит в том, что для тока в параллельной цепи предусмотрено более одного пути. Каждый из этих параллельных путей называется ветвью.Минимальные требования для параллельной цепи следующие:
- Источник питания
- Проводники
- Сопротивление или нагрузка для каждого пути тока
- Два или более путей для протекания тока
На рисунке 12-96 показаны самые основные параллельная цепь. Ток, вытекающий из источника, делится в точке A на схеме и проходит через R 1 и R 2 . По мере того как в схему добавляется больше ветвей, предоставляется больше путей для тока источника.
Рисунок 12-96. Базовая параллельная схема.Падения напряжения
Прежде всего, необходимо понять, что напряжение на любой ветви равно напряжению на всех других ветвях.
Общее параллельное сопротивление
Параллельная цепь состоит из двух или более резисторов, соединенных таким образом, чтобы позволить току проходить через все резисторы одновременно. Это устраняет необходимость прохождения тока через один резистор перед прохождением через следующий.При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи уменьшается. Общее сопротивление параллельной комбинации всегда меньше, чем значение наименьшего резистора в цепи. В последовательной цепи ток должен проходить через резисторы по одному. Это дало сопротивление току, равное сумме всех резисторов. В параллельной цепи у тока есть несколько резисторов, через которые он может проходить, фактически уменьшая общее сопротивление цепи по отношению к любому сопротивлению одного резистора.
Величина тока, проходящего через каждый резистор, зависит от его индивидуального сопротивления. Полный ток цепи — это сумма токов во всех ветвях. Путем осмотра можно определить, что общий ток больше, чем у любой данной ветви. Используя закон Ома для расчета общего сопротивления на основе приложенного напряжения и общего тока, можно определить, что полное сопротивление меньше, чем у любой ветви.
Примером может служить схема с резистором 100 Ом и резистором 5 Ом; хотя точное значение необходимо рассчитать, все же можно сказать, что суммарное сопротивление между ними меньше 5 Ом.
Параллельные резисторы
Формула для общего параллельного сопротивления имеет следующий вид:
Если взять обратное значение для обеих сторон, то общая формула для общего параллельного сопротивления будет:
Два параллельных резистора
Как правило, удобнее рассматривать одновременно только два резистора, потому что такая установка встречается в обычной практике. Любое количество резисторов в цепи можно разбить на пары. Поэтому наиболее распространенным методом является использование формулы для двух параллельных резисторов.Объединение членов в знаменателе и переписывание: Проще говоря, это означает, что полное сопротивление для двух резисторов, включенных параллельно, равно произведению обоих резисторов, деленному на сумму двух резисторов. По приведенной ниже формуле рассчитайте общее сопротивление.
Источник тока
Источник тока — это источник энергии, который обеспечивает постоянное значение тока для нагрузки, даже когда нагрузка изменяется в резистивном значении. Общее правило, о котором следует помнить, заключается в том, что полный ток, производимый источниками тока, подключенными параллельно, равен алгебраической сумме отдельных источников.
Текущий закон Кирхгофа
Текущий закон Кирхгофа можно сформулировать следующим образом: сумма токов в соединении или узле равна сумме токов, вытекающих из того же соединения или узла. Соединение можно определить как точку в цепи, где сходятся два или более тракта цепи. В случае параллельной цепи это точка в цепи, где соединяются отдельные ветви. См. Пример на Рисунке 12-97. Точки A и B представляют собой два соединения или узла в цепи с тремя резистивными ветвями между ними.
Рисунок 12-97. Текущий закон Кирхгофа.Источник напряжения обеспечивает общий ток I T в узле A. В этот момент ток должен делиться, выходя из узла A в каждую из ветвей в соответствии с сопротивлением каждой ветви. Текущий закон Кирхгофа гласит, что входящий ток должен равняться выходящему. После прохождения тока через три ветви и обратно в узел B, общий ток I T , входящий в узел B и покидающий узел B, будет таким же, как тот, который вошел в узел A.Затем ток возвращается к источнику напряжения. На рисунке 12-98 показано, что отдельные токи ответвления равны:
Рисунок 12-98. Отдельные токи ответвления.Общий ток, протекающий в узел A, равен сумме токов ответвления, что составляет: I T = I 1 + I 2 Общий ток, поступающий в узел B, также такой же.
На рис. 12-99 показано, как определить неизвестный ток в одной ветви. Обратите внимание, что полный ток в соединении трех ветвей известен.Известны два тока ответвления. Изменив общую формулу, можно определить ток во второй ветви.
Рисунок 12-99. Определение неизвестной цепи в ветви 2.Делители тока
Теперь легко увидеть, что параллельная цепь является делителем тока. Как показано на рисунке 12-96, через каждый из двух резисторов проходит ток.
Рисунок 12-96. Базовая параллельная схема.Поскольку одинаковое напряжение приложено к обоим резисторам параллельно, токи ответвления обратно пропорциональны омическим значениям резисторов.Ветви с более высоким сопротивлением имеют меньший ток, чем ветви с меньшим сопротивлением. Например, если сопротивление R 2 вдвое выше, чем у R 1 , то ток в R 2 будет вдвое меньше, чем у R 1 . Все это можно определить с помощью закона Ома. По закону Ома ток через любую из ветвей можно записать как: Источник напряжения появляется на каждом из параллельных резисторов, а R X представляет любой из резисторов. Напряжение источника равно суммарному току, умноженному на общее параллельное сопротивление.
Эта формула является общей формулой делителя тока. Ток через любую ветвь равен полному параллельному сопротивлению, деленному на сопротивление отдельной ветви, умноженному на общий ток.
Последовательно-параллельные цепи постоянного тока
Большинство цепей, с которыми сталкивается техник, не являются простой последовательной или параллельной цепью. Цепи обычно представляют собой комбинацию обоих, известных как последовательно-параллельные цепи, которые представляют собой группы, состоящие из резисторов, включенных параллельно и последовательно.Пример схемы этого типа можно увидеть на Рисунке 12-100. Хотя сначала последовательно-параллельная схема может показаться сложной, к этим схемам можно применить те же правила, которые использовались для последовательной и параллельной схемы.
Рисунок 12-100. Последовательно-параллельные схемы.Источник напряжения подает ток на резистор R 1 , затем на группу резисторов R 2 и R 3 и затем на следующий резистор R 4 перед возвратом к источнику напряжения.Первым шагом в процессе упрощения является выделение группы R 2 и R 3 и признание того, что они представляют собой параллельную сеть, которая может быть уменьшена до эквивалентного резистора. Используя формулу для параллельного сопротивления, можно уменьшить
R 2 и R 3 до 23 R. На рисунке 12-101 показана эквивалентная схема с тремя последовательно включенными резисторами. Общее сопротивление цепи теперь можно просто определить, сложив значения резисторов R 1 , R 23 и R 4 .
Рисунок 12-101. Эквивалентная схема с тремя последовательно включенными резисторами.Определение общего сопротивления
В следующем примере показан более количественный пример определения общего сопротивления и тока в каждой ветви комбинированной цепи. [Рисунок 12-102] Рисунок 12-102. Определение общего сопротивления.
Первым шагом является определение тока на переходе А, ведущем в параллельную ветвь. Для определения I T необходимо знать общее сопротивление R T всей цепи.Общее сопротивление цепи определяется как:
Теперь определив общее сопротивление R T , можно определить общее сопротивление I T . Используя закон Ома:
Ток через параллельные ветви R 2 и R 3 можно определить с помощью правила делителя тока, описанного ранее в тексте. Напомним, что:
Теперь, используя Закон Кирхгофа о токе, можно определить ток в ветви с R 3 .
Переменный ток (AC) и напряжение
Переменный ток (AC) в значительной степени заменил постоянный ток (DC) в коммерческих энергосистемах по ряду причин.Его можно передавать на большие расстояния легче и экономичнее, чем постоянный ток, поскольку переменное напряжение можно увеличивать или уменьшать с помощью трансформаторов.
Поскольку все больше и больше устройств эксплуатируются электрически в самолетах, требования к мощности таковы, что при использовании переменного тока можно реализовать ряд преимуществ. Можно сэкономить место и вес, поскольку устройства переменного тока, особенно двигатели, меньше и проще устройств постоянного тока. В большинстве двигателей переменного тока щетки не требуются, и проблемы с коммутацией на большой высоте устранены.Автоматические выключатели удовлетворительно работают под нагрузкой на больших высотах в системе переменного тока, в то время как образование дуги в системах постоянного тока настолько велико, что автоматические выключатели необходимо часто заменять. Наконец, большинство самолетов, использующих 24-вольтовую систему постоянного тока, имеют специальное оборудование, которое требует определенного количества переменного тока с периодом 400 циклов.
Сравнение переменного и постоянного тока
Многие принципы, характеристики и эффекты переменного тока аналогичны таковым для постоянного тока. Точно так же есть ряд отличий.Постоянный ток постоянно течет только в одном направлении с постоянной полярностью. Он меняет величину только тогда, когда цепь разомкнута или замкнута, как показано в форме сигнала постоянного тока на Рисунке 12-103. AC меняет направление через равные промежутки времени, значение увеличивается с определенной скоростью от нуля до максимальной положительной силы и снова уменьшается до нуля; затем он течет в обратном направлении, аналогичным образом увеличиваясь до максимального отрицательного значения и снова уменьшаясь до нуля. Формы сигналов постоянного и переменного тока сравниваются на Рисунке 12-103.
Рисунок 12-103. Кривые постоянного и переменного напряжения.Поскольку переменный ток постоянно меняет направление и интенсивность, в цепях переменного тока имеют место два следующих эффекта (которые будут рассмотрены позже), которые не возникают в цепях постоянного тока:
- Индуктивное реактивное сопротивление
- Емкостное реактивное сопротивление
Flight Mechanic рекомендует
Ом. Закон, ток, напряжение и сопротивление
Закон Ома обеспечивает основу математических формул, которые предсказывают, как электричество реагирует на определенные условия.[Рис. 1] Например, закон Ома можно использовать для расчета, что лампа с сопротивлением 12 Ом (Ом) пропускает ток 2 А при подключении к источнику питания постоянного тока на 24 В (DC).
В цепи посадочного света на 28 В установлена лампа с сопротивлением 4 Ом. Рассчитайте полный ток цепи.
I = E
R
I = 28 В
Ом
I = 7 ампер
Пример 2
Цепь загрузки устройства 28 В имеет ток 6.5 ампер. Рассчитайте сопротивление ботинка от обледенения.
R = E
I
R = 28 В
6,5 ампер
R = 4,31 Ом
Пример 3
Фонарь такси имеет сопротивление 4,9 Ом и общий ток 2,85 А. . Рассчитайте напряжение в системе.
E = I x R
E = 2,85 x 4,9 Ом
E — 14 вольт
При поиске неисправностей в электрических цепях самолета всегда полезно учитывать закон Ома.Хорошее понимание взаимосвязи между сопротивлением и протеканием тока может помочь определить, есть ли в цепи обрыв или короткое замыкание. Если помнить о том, что низкое сопротивление означает повышенный ток, это может помочь объяснить, почему срабатывают автоматические выключатели или перегорают предохранители. Практически во всех случаях нагрузки самолетов подключаются параллельно друг другу; следовательно, на все нагрузки подается постоянное напряжение, а ток, протекающий через нагрузку, является функцией сопротивления этой нагрузки.
На рисунке 2 показано несколько способов использования закона Ома для расчета тока, напряжения и сопротивления.
Рисунок 2. График закона Ома |
Ток
Электрический ток — это движение электронов. Это движение электронов называется током, потоком или потоком тока. На практике это движение электронов должно происходить внутри проводника (проволоки). Ток обычно измеряется в амперах. Символ тока — I, а символ — A.
Поток тока — это фактически движение свободных электронов внутри проводников.Обычные проводники включают медь, серебро, алюминий и золото. Термин «свободный электрон» описывает состояние некоторых атомов, при котором внешние электроны слабо связаны со своим родительским атомом. Эти слабо связанные электроны легко побуждаются двигаться в заданном направлении, когда к цепи подключается внешний источник, такой как батарея. Эти электроны притягиваются к положительной клемме батареи, а отрицательная клемма является источником электронов. Таким образом, мерой тока является количество электронов, проходящих через проводник за заданный промежуток времени.
Международная единица измерения силы тока — ампер (А). Один ампер (А) тока эквивалентен 1 кулону (Кл) заряда, проходящему через проводник за 1 секунду. Один кулон заряда равен 6,28 · 1018 электронов. Очевидно, что единица измерения ампер — гораздо более удобный термин, чем кулоны. Единица кулонов слишком мала, чтобы быть практичной.
Когда ток течет в одном направлении, это называется постоянным током (DC). Далее в тексте обсуждается форма тока, который периодически колеблется взад и вперед в цепи.Настоящее обсуждение касается только использования DC. Следует отметить, что, как и в случае с движением любой массы, движение электронов (протекание тока) происходит только при наличии силы, толкающей электроны. Эту силу обычно называют напряжением (более подробно описано в следующем разделе). Когда к проводнику прикладывается напряжение, электродвижущая сила создает электрическое поле внутри проводника, и возникает ток. Электроны не движутся в прямом направлении, а подвергаются повторяющимся столкновениям с другими соседними атомами внутри проводника.Эти столкновения обычно выбивают другие свободные электроны из их атомов, и эти электроны движутся к положительному концу проводника со средней скоростью, называемой дрейфовой скоростью, которая является относительно низкой скоростью. Чтобы понять почти мгновенную скорость воздействия тока, полезно визуализировать длинную трубку, заполненную стальными шариками. [Рисунок 3]
Рисунок 3. Изображение электронного потока |
Можно видеть, что шарик, введенный в один конец трубки, который представляет собой проводник, немедленно вызывает выброс шара в противоположный конец трубки.Таким образом, электрический ток можно рассматривать как мгновенный, даже если он является результатом относительно медленного дрейфа электронов.
Традиционная теория тока и теория электроновСуществуют две конкурирующие точки зрения относительно потока электричества. Два объяснения — это общепринятая текущая теория и теория электронов. Обе теории описывают движение электронов через проводник. Они просто объясняют направление, в котором движется ток. Обычно при поиске и устранении неисправностей или при подключении электрических цепей можно применять любую теорию, если она используется последовательно.
Традиционная теория тока была первоначально выдвинута Бенджамином Франклином, который утверждал, что ток течет из положительного источника в отрицательный источник или в область, в которой отсутствует достаточный заряд. Обозначение, присвоенное электрическим зарядам, было положительным (+) для наличия заряда и отрицательным (-) для отсутствия заряда. Тогда казалось естественным визуализировать поток тока как от положительного (+) к отрицательному (-). Позднее были сделаны открытия, доказавшие, что верно как раз обратное.Электронная теория описывает, что на самом деле происходит в случае обилия электронов, истекающих из отрицательного (-) источника в область, в которой отсутствуют электроны или положительный (+) источник. В промышленности используются как обычный поток, так и поток электронов.
Электродвижущая сила (напряжение)
Напряжение проще всего описать как силу электрического давления. Это электродвижущая сила (ЭДС) или толчок или давление от одного конца проводника к другому, что в конечном итоге перемещает электроны.Символом для ЭДС является заглавная буква E. ЭДС всегда измеряется между двумя точками, а напряжение считается значением между двумя точками. Например, на клеммах типовой аккумуляторной батареи самолета напряжение можно измерить как разность потенциалов 12 или 24 вольт. То есть между двумя клеммами батареи имеется напряжение, позволяющее проталкивать ток через цепь. Свободные электроны на отрицательной клемме батареи перемещаются в сторону избыточного количества положительных зарядов на положительной клемме.Конечный результат — поток или ток через проводник. В проводнике не может быть потока, если нет приложенного напряжения от батареи, генератора или заземленного блока питания. Разность потенциалов или напряжение между любыми двумя точками в электрической системе можно определить следующим образом:
V1 — V2 = VDROP
Пример
Напряжение в одной точке составляет 14 вольт. Напряжение во второй точке цепи составляет 12,1 вольт. Чтобы рассчитать падение напряжения, используйте приведенную выше формулу, чтобы получить общее падение напряжения, равное 1.9 вольт.
На рисунке 4 показан поток электронов электрического тока. Два соединенных между собой резервуара для воды демонстрируют, что при разнице давлений между двумя резервуарами вода течет до тех пор, пока два резервуара не уравняются. На рисунке 4 показано, что уровень воды в резервуаре A должен быть на более высоком уровне, показывающий 10 фунтов на квадратный дюйм (psi) (более высокая потенциальная энергия), чем уровень воды в резервуаре B, показывающий 2 psi (более низкая потенциальная энергия). Между двумя резервуарами существует разность потенциалов 8 фунтов на квадратный дюйм.Если клапан в соединительной линии между резервуарами открыт, вода перетекает из резервуара A в резервуар B до тех пор, пока уровень воды (потенциальная энергия) в обоих резервуарах не выровняется. Важно отметить, что вода течет не из-за давления в резервуаре А; скорее, это была разница в давлении между резервуаром A и резервуаром B, которая вызвала поток. Это сравнение иллюстрирует принцип, согласно которому электроны движутся, когда есть путь, от точки с избытком электронов (более высокая потенциальная энергия) к точке с дефицитом электронов (более низкая потенциальная энергия).Сила, вызывающая это движение, представляет собой разность потенциалов электрической энергии между двумя точками. Эта сила называется электрическим давлением (напряжением), разностью потенциалов или электродвижущей силой (движущей силой электронов).
Рисунок 4. Разница давлений |
Сопротивление
Два основных свойства тока и напряжения связаны третьим свойством, известным как сопротивление.В любой электрической цепи, когда на нее подается напряжение, возникает ток. Сопротивление проводника определяет количество тока, протекающего при заданном напряжении. Как правило, чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток. Если сопротивление уменьшится, то ток увеличится. Это соотношение носит линейный характер и известно как закон Ома. Например, если сопротивление цепи удваивается, а напряжение остается постоянным, то ток через резистор уменьшается вдвое.
Нет четкой разделительной линии между проводниками и изоляторами; при определенных условиях все типы материалов проводят ток. Материалы, обеспечивающие сопротивление току на полпути между лучшими проводниками и самыми плохими проводниками (изоляторами), иногда называют полупроводниками и находят наибольшее применение в области транзисторов.
Лучшие проводники — это материалы, в основном металлы, которые обладают большим количеством свободных электронов. И наоборот, изоляторы — это материалы с небольшим количеством свободных электронов.Лучшими проводниками являются серебро, медь, золото и алюминий, но в качестве проводников можно использовать некоторые неметаллы, такие как углерод и вода. Такие материалы, как резина, стекло, керамика и пластмассы, являются настолько плохими проводниками, что их обычно используют в качестве изоляторов. Ток в некоторых из этих материалов настолько мал, что обычно считается нулевым.
Факторы, влияющие на сопротивлениеСопротивление металлического проводника зависит от типа материала проводника.Было указано, что некоторые металлы обычно используются в качестве проводников из-за большого количества свободных электронов на их внешних орбитах. Медь обычно считается лучшим доступным материалом для проводников, поскольку медная проволока определенного диаметра обеспечивает меньшее сопротивление току, чем алюминиевая проволока того же диаметра. Однако алюминий намного легче меди, и по этой причине, а также по соображениям стоимости, алюминий часто используется, когда важен весовой коэффициент.
| Рисунок 5. Сопротивление зависит от длины проводника |
Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине. Чем больше длина провода данного размера, тем больше сопротивление. На рисунке 5 показаны двухпроводные жилы разной длины. Если электрическое давление 1 вольт приложено к двум концам проводника, длина которого составляет 1 фут, и сопротивление движению свободных электронов предполагается равным 1 Ом, ток ограничивается 1 ампер.Если провод того же размера удвоить в длину, те же электроны, приведенные в движение под действием приложенного 1 вольт, теперь обнаруживают удвоенное сопротивление.
Объяснение лабораторной работы: ток в простой цепи постоянного тока
ЦЕЛИ- Понять, как разность потенциалов (напряжение) может вызвать прохождение электрического тока через проводник.
- Чтобы понять взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в цепи постоянного тока.
- Для объяснения физики различных значений тока в цепи.
Постоянный ток (DC) — это постоянный поток электрического заряда от высокого к низкому потенциалу. Цепь постоянного тока — это цепь, по которой электрический ток течет в одном направлении. Постоянный электрический ток протекает только тогда, когда электрическая цепь замкнута, но полностью прекращается, когда цепь разомкнута. Выключатель — это устройство для включения или отключения электрической цепи.
Электрическая цепь постоянного тока (DC) состоит из источника постоянного тока с проводящим проводом, идущим от одного из выводов источника к набору электрических устройств, а затем обратно к другому выводу в замкнутой цепи.Цепь постоянного тока необходима для существования постоянного тока. Цепи постоянного тока могут быть последовательными, параллельными или комбинированными.
Электричество, движущееся по проводу или другому проводнику, состоит из его напряжения (В), тока (I) и сопротивления (R). Напряжение — это потенциальная энергия, ток — это количество электронов, протекающих по проволоке, а сопротивление — это сила трения электронного потока. Взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением определяется законом Ома. Закон Ома гласит, что электрический ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.Это представлено уравнением [I = V / R]. Этот закон означает, что с увеличением напряжения ток увеличивается, а с увеличением сопротивления ток уменьшается.
МАТЕРИАЛЫЛампа, источник питания постоянного тока, резистор, зажимы из крокодиловой кожи, токовый пробник, Logger Pro, переключатель.
МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИБыло проверено, что соединения были выполнены, как показано на принципиальной схеме. Источник питания постоянного тока использовался для подачи напряжения 3 В на протяжении всего эксперимента.
ПРОЦЕДУРАДля этого эксперимента были подключены шесть различных цепей, и в каждом случае ток, протекающий в компонент (ы) цепи и выходящий из него, регистрировался и обсуждался. В первой цепи лампочка, два датчика тока и переключатель были последовательно подключены к источнику питания 3 В постоянного тока. Два зажима из крокодиловой кожи использовались для образования переключателя.
Переключатель был подключен к положительной клемме источника питания, и два датчика тока были подключены с обеих сторон лампы, чтобы определить ток, входящий и выходящий из лампы, когда переключатель замкнут.Во втором контуре количество лампочек увеличили до двух. Был определен ток, поступающий в обе лампы при замкнутом переключателе. Третья и четвертая контуры были такими же, как первая и вторая контуры.
В данном случае разница состоит в том, что третья цепь состояла из резистора 10 Ом вместо лампы, а четвертая цепь состояла из резисторов 10 Ом и 51 Ом вместо двух лампочек. В пятой схеме использовались два переключателя, лампочки и токовые пробники соответственно.Две лампочки были подключены параллельно с датчиком тока, установленным перед каждой.
Параллельное соединение было выполнено таким образом, что между переключателями образовалась петля. В этом случае поведение схемы определялось при следующих условиях: когда оба переключателя были разомкнуты и замкнуты, когда переключатель 1 был разомкнут, а переключатель 2 замкнут, наоборот. Сила тока в каждом случае регистрировалась.
Шестая схема была очень похожа на пятую, с той лишь разницей, что один токовый датчик был подключен непосредственно к отрицательной клемме источника питания и до любого переключателя.Поведение схемы было исследовано в тех же условиях, что и пятый контур. Также регистрировался ток на каждом зонде. Все цепи были подключены к источнику питания 3 В постоянного тока.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
| Напряжение | CP 1 | CP 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3V | 0,1369A | 0,1369A | 92376 тока, ток 92376 здесь и далее обозначены как CP 1 и CP 2 , зарегистрированные токи равны 0.1369A (то же самое для двух) соответственно. Это потому, что цепь включена последовательно. При последовательном соединении ток или электроны текут в одном направлении. Это означает, что одинаковое количество тока течет в каждый компонент цепи и выходит из него. Напряжение будет отличаться для компонентов, однако ток всегда будет одинаковым.
| Напряжение | CP 1 | CP 2 |
| 3V | 0,0949A | 0.0950A |
В этой схеме CP 1 зарегистрировал ток 0,0949 A, а CP 2 зарегистрировал ток 0,0950 A. Токи примерно такие же, и причина такая же, как и в первой цепи. Все компоненты соединены последовательно, и в результате через каждый компонент протекает одинаковое количество тока. Таким образом, текущие показания датчиков показывают, что ток 0,0949 А течет в лампу А, а ток 0,0950 А течет из лампы в лампу В.
| Напряжение | CP 1 | CP 2 | Резистор | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 В | 0,2819A | 0,2822A | цепи 10 Ом |
| Напряжение | CP 1 | CP 2 | Резистор | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 В | 0,0469A | 0,0471A | 10 Ом и 51 Ом | 0,0471A | два резистора 10 Ом и 51 Ом6615 В этой цепи1515 10 Ом и 51 Ом были подключены последовательно. Теоретически, при общем сопротивлении цепи 61 Ом, ток в этой цепи ожидается равным 0.049A (с использованием I = V / R, где V = 3V). Экспериментально CP 1 зарегистрировал ток 0,0469 A, а CP 2 зарегистрировал ток 0,0471 A. По сравнению со схемой (3) ток здесь меньше, потому что сопротивление больше. Это доказывает закон Ома, согласно которому ток и сопротивление обратно пропорциональны. Кроме того, примерно одинаковое количество тока течет через резисторы и выходит из них, потому что они соединены последовательно.
Когда оба переключателя были разомкнуты, ток не протекал по цепи, поэтому два датчика тока не зафиксировали ток. Когда оба переключателя были замкнуты, протекал ток, и CP1 регистрировал ток, равный 0.1569A, в то время как CP2 зарегистрировал ток 0,1226 A. Это означает, что ток, протекающий в лампочки D и E, не был одинаковым. Это связано с тем, что при параллельном подключении напряжение одинаково для всех компонентов, однако ток разделяется. Лампа D испытала более высокий ток, потому что сопротивление току в лампе D меньше, чем сопротивление току в лампочке E. Когда S 1 (переключатель 1) был разомкнут, а S 2 ( переключатель 2) был замкнут, ток по всей цепи отсутствовал.Это связано с тем, что S1 напрямую подключен к источнику питания, и его отключение означает, что цепь не завершена. Когда S 1 был замкнут, а S 2 был открыт, в лампу D протекал ток, тогда как в лампу E ток не протекал, следовательно, CP 1 зарегистрировал ток 0,131 A, а CP 2 записал 0A. . Это связано с тем, что схема, содержащая S 1 и лампочку D, не зависит от S 2 . Это соответствует теории, согласно которой компоненты параллельной цепи независимы друг от друга.Следовательно, когда один компонент не работает, другие компоненты не пострадают, в отличие от последовательного соединения.
Не было протекания тока, когда оба переключателя были разомкнуты, потому что цепь была неполной, однако, когда оба переключателя были замкнуты, CP2 зафиксировал 0,2338A, а CP1 зафиксировал 0,1408A. Ток, регистрируемый CP2, представляет собой общий ток, протекающий в цепи, в то время как CP1 указывает ток, текущий в лампу D. Этот ток меньше, потому что при параллельном подключении ток, протекающий в цепи, разделяется между компонентами цепи.Когда S 1 был разомкнут, а S 2 замкнут, в цепи не было тока. Это связано с тем, что S 1 подключается перед контуром, следовательно, если S 1 разомкнут, цепь является неполной и ток не течет. Когда S 1 замкнут, а S 2 разомкнут, в цепи, содержащей CP 2 , CP 1 , S 1 и лампу D, но не в лампочку E. потому что цепь, содержащая лампу D, представляет собой полную цепь, не зависящую от S 2 .Лучше сказать, что в параллельной цепи компоненты независимы друг от друга, в отличие от последовательного соединения, где все компоненты зависят друг от друга. CP 1 зарегистрировал ток 0,1220A, а CP 2 зарегистрировал ток 0,1549A. ЗАКЛЮЧЕНИЕПостоянный ток — это ток, который течет только в одном направлении. Прохождение постоянного тока в цепи возможно только тогда, когда цепь замкнута, однако, если цепь разомкнута, протекание тока прекращается.Простая схема требует источника питания, который подает определенное количество напряжения, а также проводов для соединения компонентов. Переключатель используется для размыкания или замыкания цепи. В цепи постоянного тока подача напряжения создает разность потенциалов, которая вызывает протекание тока. Чем больше подаваемое напряжение, тем больше ток. Это соотношение определяется законом Ома. Кроме того, в цепи существует сопротивление протеканию тока, и это сопротивление может исходить от проводов и компонентов в цепи или через резистор.Поскольку сопротивление препятствует протеканию тока, это означает, что сопротивление обратно пропорционально протеканию тока. С помощью токового щупа можно определить ток, протекающий в различных компонентах цепи и из них. Эти цепи могут быть включены последовательно или параллельно. При последовательном соединении ток, протекающий в компонентах и на выходе из них, одинаков, однако напряжение различается. В параллельной цепи напряжение одинаково для всех компонентов цепи, однако ток не одинаков.  |