Как рассчитать ток в цепи с последовательно соединенными элементами. Какое влияние оказывает внутреннее сопротивление источника на ток. Как определить падение напряжения на элементах последовательной цепи. Какие формулы используются для расчета последовательных цепей.
Особенности последовательного соединения элементов
При последовательном соединении элементов электрической цепи через все элементы протекает один и тот же ток. Это ключевая особенность такого типа соединения. Рассмотрим основные характеристики последовательной цепи:
- Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех элементов
- Напряжение на участке цепи распределяется пропорционально сопротивлениям элементов
- Ток через все элементы одинаковый
- При отключении одного элемента размыкается вся цепь
Расчет тока в последовательной цепи
Для расчета тока в последовательной цепи используется закон Ома для полной цепи:
I = E / (R + r)
где:
- I — ток в цепи
- E — ЭДС источника
- R — сопротивление внешней цепи
- r — внутреннее сопротивление источника
Как рассчитать ток в цепи с последовательно соединенными элементами и источником ЭДС? Нужно сложить все сопротивления цепи, включая внутреннее сопротивление источника, и разделить ЭДС на полученную сумму.
Влияние внутреннего сопротивления источника
Внутреннее сопротивление источника оказывает существенное влияние на ток в цепи. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем больший ток может обеспечить источник. При увеличении внутреннего сопротивления ток в цепи уменьшается.
Какое влияние оказывает внутреннее сопротивление на напряжение на зажимах источника? Напряжение на зажимах меньше ЭДС на величину падения напряжения внутри источника:
U = E — Ir
где U — напряжение на зажимах источника.
Расчет падения напряжения на элементах
Как определить падение напряжения на отдельных элементах последовательной цепи? Для этого используется закон Ома для участка цепи:
U = IR
Зная ток в цепи и сопротивление элемента, легко рассчитать падение напряжения на нем. Сумма падений напряжений на всех элементах равна ЭДС источника.
Основные формулы для расчета последовательных цепей
Какие формулы используются для расчета последовательных электрических цепей? Основные формулы:
- Общее сопротивление: R = R1 + R2 + … + Rn
- Ток в цепи: I = E / (R + r)
- Напряжение на элементе: U = IR
- Напряжение на зажимах источника: U = E — Ir
- Закон Ома для участка цепи: U = IR
Примеры расчета последовательных цепей
Рассмотрим несколько типовых задач на расчет последовательных цепей:
Задача 1
Элемент с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,4 Ом соединен последовательно с резистором сопротивлением R и амперметром. Амперметр показывает ток 0,5 А. Определить сопротивление резистора R.
Решение:
- Запишем закон Ома для полной цепи: I = E / (R + r)
- Подставим известные значения: 0,5 = 2 / (R + 0,4)
- Выразим R: R = 2/0,5 — 0,4 = 3,6 Ом
Ответ: сопротивление резистора R = 3,6 Ом.
Задача 2
Три резистора с сопротивлениями 2 Ом, 3 Ом и 5 Ом соединены последовательно и подключены к источнику с ЭДС 20 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Определить ток в цепи и падение напряжения на каждом резисторе.
Решение:
- Найдем общее сопротивление цепи: R = 2 + 3 + 5 + 1 = 11 Ом
- Рассчитаем ток: I = E / R = 20 / 11 ≈ 1,82 А
- Найдем падение напряжения на резисторах:
- U1 = IR1 = 1,82 * 2 ≈ 3,64 В
- U2 = IR2 = 1,82 * 3 ≈ 5,46 В
- U3 = IR3 = 1,82 * 5 ≈ 9,1 В
Ответ: ток в цепи 1,82 А, падение напряжения на резисторах 3,64 В, 5,46 В и 9,1 В соответственно.
Применение последовательных соединений
Последовательное соединение элементов широко применяется в электротехнике и электронике. Некоторые примеры использования:
- Делители напряжения
- Измерительные приборы (вольтметры, амперметры)
- Гирлянды ламп
- Предохранители и выключатели в электрических цепях
- Резисторы в электронных схемах
Преимущества и недостатки последовательного соединения
Последовательное соединение имеет свои плюсы и минусы:
Преимущества:
- Простота подключения элементов
- Возможность получить большое общее сопротивление
- Удобно для измерения тока в цепи
Недостатки:
- При выходе из строя одного элемента размыкается вся цепь
- Напряжение распределяется между элементами
- Сложнее обеспечить одинаковый режим работы для всех элементов
Заключение
Последовательное соединение — важнейший тип соединения элементов в электрических цепях. Понимание его особенностей и умение производить расчеты необходимы для анализа и проектирования электрических схем. Правильное применение последовательных цепей позволяет решать многие практические задачи электротехники.
Поиск: | ||||||||||||||||||||||||||||||
HOME | § 1 § 2 § 3 § 4 § 5 § 6 § 7 § 8 § 9 § 10 § 11 § 13 § 14 § 15 § 16 § 17 § 18 § 19 § 20 § 21 § 22 § 23 § 24 § 25 § 26 § 27 § 28 § 29 § 30 § 31 § 32 § 33 § 34 § 35 § 36 § 37 § 38 § 39 § 40 § 41 § 105 | ||||||||||||||||||||||||||||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Решения по Физике МИРЭА. sm |
11
19.4, а.Уровень сложности 2
1.39. Элемент с ЭДС E= 2 В имеет внутреннее сопротивление 0.5 Ом. Найти падение напряжения внутри элемента при токе в цепи 0,25 А. Каково внешнее сопротивление цепи при этих условиях?
1.40.
Батарея с ЭДС E
= 20 В, амперметр и реостаты с сопротивлениями R1 и R2 соединены последовательно. При выведенном
реостате R1 амперметр показывает ток I1 = 8 А, при введенном реостате R1 – ток I2 = 5 А. Найти сопротивления R1 и R2 реостатов и падения напряжения на них,
когда реостат R1 полностью включен.
1.41. Элемент, амперметр и некоторое сопротивление соединены последовательно. Если взять сопротивление из медной проволоки (ρ = 17 нОм·м) длиной 100 м и поперечным сечением 2 мм2, то амперметр показывает ток 1,43 А. Если же взять сопротивление из алюминиевой проволоки длиной 57,3 м и поперечным сечением 1 мм2. то амперметр показывает ток 1 А. Сопротивление амперметра составляет 0,05 Ом. Найти ЭДС элемента и его внутреннее сопротивление.
1.
42.
Определите ток короткого замыкания
источника ЭДС, если при внешнем
сопротивлении R1 = 50 Ом ток в цепи I1 = 0,2 А, а приR2 = 110 Ом – 0,1 А.
1 .43. Определить ток, протекающий через сопротивление R1 и напряжение на нем. R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 1,5 Ом, R4 = 3 Ом, E= 8 В, r = 0,5 Ом.
1.44. ЭДС батареи E= 20 В, сопротивления R3 = 20 Ом и R4 = 25 Ом. Падение напряжения на сопротивлении R1 равно U1 = 40 В. Амперметр показывает ток 2 А. Найти сопротивление R2.
1
С
R3
.45. На рисунке R1 = R, R2 = 2R, R3 = 3R, R4 = 4R.
ДаноС иU0. Определите заряд на конденсаторе.
1 .46. Четыре одинаковых элемента с ЭДС E и внутренним сопротивлением r соединены последовательно. Определите показание вольтметра, подсоединенного между точками Аи В.
1 .47. Источники тока в цепи характеризуются величинами E 1 = 1,5 В, r1 = 2 Oм и E2 = 4,5 В, r2 = 3 Ом. Определить разность потенциалов φВ— φА.
1.48. Определить величину тока, протекающего через сопротивление R, если E 1 = E2 = 2 В, r1 = 1 Ом, r2 = 2 Ом, I1 = 1 А.
1.49.
Три батареи с ЭДС E1 =
12 В, E 2 =
5 В и E 3 =
10 В и одинаковыми внутренними
сопротивлениями r=
1 Ом, соединены между собой одноименными
полюсами.
Чему равна сила тока, проходящая
через первую батарею?
1.50. Два источников тока с ЭДСE 1 = 12 В и E2 = 6 В, и внутренним сопротивлениемr = 0,5 Ом соединены параллельно. Параллельно к ним подключены два сопротивленияR1 = 1 Ом. Определите величину R2, при котором ток, через источник E2, равен нулю.
1.51. Два провода, имеющие одинаковые площади поперечного сечения S, но различные удельные сопротивления 1 и 2, соединены «встык». По проводникам течет ток I. Построить качественно графики зависимостей плотности тока jx и напряженности поля Ex внутри проводника от x.
1.52.
Построить качественные графики
зависимостей напряженности поляЕи
потенциала на участке 1-2 схем, изображенных на
рисунках.
Считать, что 1>2.
а)
б)
1.53. Аккумулятор с ЭДС E= 12 В и сопротивлением R = 50 мОм поставлен на подзарядку. Рассчитать разность потенциалов 1 — 2при токе зарядки I = 5 А.
1.54. Под конец зарядки аккумулятора при силе тока в цепи I1 = 3 А показание вольтметра, подключенного к зажимам аккумулятора, U1 = 4,25 В. В начале разрядки того же аккумулятора при силе тока в цепи I2 = 4 А показание вольтметра U2 =3,9 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление r аккумулятора.
1.55.
Три источника с ЭДС E1=
6 В, E2=E3=4
В и внутренними сопротивлениями r = 0,5 Ом каждый соединены, как показано
на рисунке, и замкнуты на резистор с
переменным сопротивлением.
Определить
разности потенциалов D — C иК — Dпри
сопротивлении резистора R = 4
Ом. Построить графики зависимости
указанных разностей потенциалов от
сопротивления резистора.
1.56. Определить закон изменения со временем напряжения на обкладках конденсатора при замыкании ключа К. Через сколько времени, считая от момента замыкания ключа, напряжение достигнет 99% от своего наибольшего значения, если R1 = 30 кОм, R2 = 15 кОм, С = 0,2 мкФ?
1.57. Два источника с ЭДС E1= 1,9 В, E2 = 1,1 В и внутренними сопротивлениями r1 = 0,8 Ом и r2 = 0,1 Ом, замкнуты параллельно на внешнее сопротивление R = 10 Ом. Определите силу тока во внешней цепи.
1.
58.
Источник тока имеет сопротивление,
сравнимое с сопротивлением вольтметров.
Один вольтметр, подключенный к зажимам
источника, показал 10 В. Другой вольтметр,
присоединенный к источнику вместо
первого, показал 15 В. Когда же эти
вольтметры соединили последовательно
и подключили к зажимам источника, то
первый показал 4 В, а второй 12 В. Найти
ЭДС источника.
Амперметр всегда включают в цепь последовательно, потому что А. его сопротивление очень высокое B. его сопротивление очень низкое C. он не потребляет ток из цепи D. его сопротивление бесконечность
Ответ
Проверено
169.2k+ просмотров
Подсказка: Амперметр — это измерительный прибор, используемый для измерения тока в цепи. Электрические токи измеряются в амперах; поэтому прибор, используемый для измерения электрического тока в амперах, называется амперметром. Мы изучим конструкцию и работу амперметра, чтобы найти причину, по которой он всегда подключается последовательно в цепи.
Полный пошаговый ответ:
Счетчик связан с системой измерения. Метр – это прибор, который может измерять определенную величину. Как мы знаем, единицей электрического тока является Ампер, Амперметр означает Амперметр, который измеряет значение ампера. Ампер — это единица силы тока, поэтому амперметр — это измеритель или прибор, который измеряет электрический ток в цепи.
Амперметр — это прибор для измерения постоянного или переменного электрического тока, проходящего по цепи, в амперах. Амперметр имеет возможность измерять широкий диапазон значений тока, потому что при высоких значениях электрического тока только небольшая часть тока проходит через механизм счетчика, так как шунт, включенный параллельно счетчику, несет большую часть этого тока. .
Принцип работы амперметра:
Основной принцип работы амперметра заключается в том, что он должен иметь очень низкое сопротивление, а также индуктивное сопротивление. Он имеет очень низкий импеданс, чтобы иметь очень низкое падение напряжения на себе при использовании в цепи, и должен быть подключен последовательно, потому что ток в последовательной цепи остается одинаковым.
Также из-за очень низкого импеданса потери мощности через амперметр будут низкими, и если он подключен параллельно, он станет короткозамкнутым путем, и весь ток будет протекать через амперметр, и в результате большой силы тока прибор может наносить ущерб. Поэтому по этой причине амперметр должен быть включен в цепь последовательно.
Амперметр всегда подключают последовательно в цепь, потому что его сопротивление очень низкое.
Итак, правильный ответ «Вариант Б».
Примечание: Амперметр представляет собой прибор, полученный путем подключения очень малого сопротивления параллельно гальванометру. Так как при параллельной комбинации эквивалентное сопротивление комбинации всегда меньше наименьшего сопротивления, следовательно, амперметр имеет пренебрежимо малое сопротивление. В результате этого амперметр допускает прохождение максимального основного тока в цепи и, следовательно, он включается последовательно в цепь для получения точных показаний тока.
Для идеального амперметра он должен иметь нулевой импеданс, чтобы он имел нулевое падение напряжения на себе при включении в цепь, и потери мощности в приборе были бы равны нулю. Но идеальный амперметр практически недостижим.
Недавно обновленные страницы
Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологии ризобий класса 12 NEET_UG
Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологии класса 12 А NEET_UG
Какое из следующих утверждений относительно бакуловирусов класса 12 биологии NEET_UG
Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть непосредственно очищены от 12-го класса биологии NEET_UG
Очистка сточных вод осуществляется микробами A. B Удобрениями 12-го класса биологии NEET_UG
Иммобилизация ферментов – это преобразование активного фермента 12-го класса биологии NEET_UG
Большинство антибиотиков относятся к эубактериям. получен из биологии ризобий класса 12 NEET_UG
Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологии класса А 12 NEET_UG
Какое из следующих утверждений относительно бакуловирусов класса 12 биологии NEET_UG
Sewage or municipal sewer pipes should not be directly class 12 biology NEET_UG
Sewage purification is performed by A Microbes B Fertilisers class 12 biology NEET_UG
Enzyme immobilisation is Aconversion of an active enzyme class 12 biology NEET_UG
Тенденции сомнений
ВЛИЯНИЕ СЧЕТЧИКОВ НА ЦЕПИ
ВЛИЯНИЕ СЧЕТЧИКОВ НА ЦЕПИНАЗНАЧЕНИЕ
Определение влияния на цепь применения вольтметра к этой цепи,
и сравнение эффектов двух разных типов вольтметров.
В ЧЕМ СМЫСЛ?
Чтобы увидеть, как измерительные приборы могут изменить сами величины они предназначены для измерения.
ФОНОВАЯ ЧТЕНИЕ:
Катнелл и Джонсон 20.6, 20.7, 20.8, 20.10 и особенно 20.11.
ВВЕДЕНИЕ
Счетчики предназначены для измерения токов и напряжений в цепях без изменения значений этих переменных в схеме. Таким образом, поскольку вольтметры подключены параллельно элемент цепи, мы хотим, чтобы сопротивление измерителя было таким большим что незначительная часть тока в цепи проходит через него. Аналогично, амперметр включен последовательно с резистором для измерения тока через резистор. Чтобы сохранить разность потенциалов на амперметре незначительный, сопротивление должно быть настолько малым, что им можно пренебречь по сравнению с другими сопротивлениями в цепи.
Идеальные вольтметры должны иметь бесконечное сопротивление. Реальные вольтметры
иметь конечное сопротивление; таким образом, они могут повлиять на цепь, к которой
они подключены и дают неточные показания.
ПРОЦЕДУРА
Этот эксперимент включает два этапа. На каждом шаге вы должны построить схему, как показано на рисунке 1 ниже.
Рис. 1.
Один из предметов снаряжения в вашем наборе на этой неделе: печатная плата с 2 парами резисторов. Одна пара состоит из двух резисторов по 1000 Ом, соединенных последовательно. Другая пара состоит из двух резисторов по 100 000 Ом, соединенных последовательно. Используйте сначала одну пару, затем другую, как описано ниже.
В вашем комплекте есть два разных вольтметра. Один из них — цифровой измеритель производства Fluke. Установите ручку на цифровом счетчике в положение, отмеченное V со сплошной полосой над ним — это вызывает измеритель для измерения напряжения в цепи с постоянным током. Другой измеритель, сделанный Симпсоном, представляет собой аналоговое устройство: Вы должны прочитать напряжения, отметив положение стрелки который перемещается перед градуированным циферблатом. Чтобы использовать аналоговый измеритель, сделайте следующее:
- установите левую ручку измерителя в положение «+DC».
- установить центральный переключатель счетчика на «10В»
- прочтите черную шкалу постоянного тока с наименьшими значениями — это указать напряжение в единицах вольт
- подсоедините отрицательный провод к «- общему» контакту внизу слева
- подсоедините положительный провод к клемме «+» внизу слева
Цифровой измеритель имеет сопротивление 10 000 000 Ом. Сопротивление аналогового измерителя зависит от напряжения ток, проходящий через него:
сопротивление аналогового измерителя = 20 000 Ом на вольт
Каково сопротивление аналогового измерителя в вашей цепи?Во-первых, необходимо настроить блок питания так, чтобы он обеспечивал ровно 10 вольт. Используйте цифровой вольтметр, подключенный непосредственно к клеммам источника питания, чтобы установить источник питания как можно ближе до 10,00 вольт, как вы можете. Не изменяйте источник питания в течение оставшейся части этого эксперимент.
Шаг I.
Использование резисторов на 1000 Ом
- Настройте цепь, как показано на рис. 1, используя пару 1000 Ом резисторы.
- Какое напряжение на каждом резисторе?
- Используя цифровой измеритель, измерьте напряжение на резисторе R1. Соответствует ли это значение вашему прогнозу на шаге 3?
- С цифровым счетчиком в цепи рассчитайте напряжение через резистор R1 . Вам нужно будет включить Влияние счетчика на цепь. Соответствует ли ваш расчет измерениям на шаге 4?
- Предположим, вам нужно одолжить еще один цифровой счетчик у другого группу и поместите ее на резистор R2 , в то время как ваш цифровой счетчик все еще подключен через R1. Какое напряжение должно измерять на R2 ?
- Возьмите еще один цифровой счетчик у другой группы. Используйте его, чтобы
измерьте напряжение на R2 , в то время как ваш измеритель
все еще подключен через R1. Соответствует ли это измерение вашим расчетам на шаге 6?
- Удалите цифровые счетчики из вашей цепи.
- Предположим, вы поместили аналоговый измеритель на резистор R1. Какое напряжение должен показывать счетчик?
- Фактически измерить напряжение на резисторе R1 с аналоговый измеритель. Совпадает ли он с вашим прогнозом?
- Предположим, вы оставили аналоговый счетчик подключенным через R1, а затем поместите цифровой измеритель на R2. Какое значение должно быть , которое вы считываете с помощью цифрового счетчика?
- Оставьте аналоговый измеритель подключенным через R1, а затем поместите цифровой измеритель на R2. Какое значение вы считываете с помощью цифрового счетчика? Совпадает ли он с вашим прогнозом?
Соответствует ли это измерение вашим расчетам на шаге 6?Шаг 2. Использование резисторов 100 000 Ом
- Настройте схему, как показано на рисунке 1, используя пару
Резисторы 100000 Ом.
