Последовательная электрическая цепь: Параллельное и последовательное соединение проводников в электрической цепи

Содержание

Последовательное соединение потребителей(элементов) в цепи синусоидального тока: цепь RLC, режимы работы RLC

Привет, мой друг, тебе интересно узнать все про последовательное соединение, тогда с вдохновением прочти до конца. Для того чтобы лучше понимать что такое последовательное соединение, цепь rlc, режимы работы rlc-цепи , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.

цепь rlc — это электрическая цепь , состоящая из резистора (R), катушки индуктивности (L) и конденсатор (C), подключенный последовательно или параллельно. Название схемы образовано из букв, которые используются для обозначения составляющих компонентов этой схемы, причем последовательность компонентов может отличаться от RLC.

Схема формирует гармонический осциллятор для тока, а резонирует аналогично схеме LC . Добавление резистора увеличивает затухание этих колебаний, которое также известно как затухание . Резистор также снижает пиковую резонансную частоту. В обычных условиях некоторое сопротивление неизбежно, даже если резистор специально не включен в качестве компонента; идеальная, чистая LC-цепь существует только в области сверхпроводимости , физический эффект демонстрируется до сих пор только при температурах намного ниже температуры окружающей среды, наблюдаемой где-либо на поверхности Земли.

Цепи RLC имеют множество применений как схемы генератора . Радиоприемники и телевизоры используют их для настройки для выбора узкого диапазона частот от окружающих радиоволн. В этой роли схему часто называют настроенной схемой. Схема RLC может использоваться как полосовой фильтр , полосовой фильтр , фильтр нижних частот или фильтр верхних частот <358.>. Приложение настройки, например, является примером полосовой фильтрации. Фильтр RLC описывается как схема второго порядка, что означает, что любое напряжение или ток в цепи может быть описано с помощью дифференциального уравнения второго порядка в анализе схемы.

Три элемента схемы, R, L и C, могут быть объединены в несколько различных топологий . Все три последовательных элемента или все три параллельных элемента являются наиболее простыми по концепции и наиболее простыми для анализа. Однако есть и другие устройства, некоторые из которых имеют практическое значение в реальных схемах. Одна из часто встречающихся проблем — это необходимость учитывать сопротивление индуктора. Катушки индуктивности обычно состоят из катушек с проволокой, сопротивление которой обычно нежелательно, но часто оказывает значительное влияние на цепь.Википедия site:livepcwiki.ru

Последовательным соединением участков электрической цепи называют соединение, при котором через все участки проходит один ток (рис.3.5).

Напряжение на каждом последовательно включенном участке пропорционально величине сопротивления этого участка.

При последовательном соединении потребителей с сопротивлениями R1, R2 и R3 (рис. 3.5) напряжение на их зажимах равно

Воспользовавшись вторым законом Кирхгофа для рассматриваемой цепи (рис. 3.5), можно записать

Таким образом, общее (эквивалентное) сопротивление R последовательно включенных сопротивлений (потребителей) равно сумме этих сопротивлений.

Ток в цепи последовательно включенных потребителей (рис. 3.5) определяется выражением

Нетрудно понять, что при изменении сопротивления хотя бы одного потребителя изменяется ток цепи, а следовательно, и режим работы (напряжение) всех последовательно включенных потребителей.

Поэтому последовательное соединение сопротивлений не нашло широкого практического применения.

Следует заметить, что при последовательном соединении резисторов на большем сопротивлении тратится большая мощность

По второму закону Кирхгофа в комплексной форме


Zэкв – модуль эквивалентного сопротивления (полное сопротивление определяет связь между U и I)

— аргумент, связь между начальными фазами

При протекании токов по элементам электрической цепи, элементы которой соединены последовательно, параллельно или имеют смешанное соединение, могут получаться различные режимы работы этой цепи.
В этом параграфе будут рассмотрены следующие режимы работы электрических цепей.

Резонанс в цепи с последовательным соединением элементов. (Резонанс напряжений). (Рис. 63).

Рис. 63.

Режим работы RLC цепи или LCцепи, при условии равенства реактивных сопротивлений XC= XL, когда общее напряжение цепи совпадает по фазе с ее током , называется резонансом напряжения.

RLC цепь LC цепь.

1. Напряжение на входе совпадает по фазе с током, т.е. сдвиг фаз между I и U φ = 0, cos φ = 1

2. Ток в цепи будет наибольшим и как следствие Pmax

= I2maxR тоже максимальна, а реактивная мощность равна нулю.

3. Резонансная частота

4.

Векторные диаграммы при резонансе напряжений


Резонанс в цепи с параллельным соединением элементов. (Резонанс токов). (Рис. 64).

Рис. 64.
Резонанс в цепи с параллельным соединением реальных элементов, т.е. резонанс с учетом потерь в активных сопротивлениях катушки и соединительных проводов. (Рис. 65).

Рис. 65.


Эти режимы работы имеют важное практическое значение и обязательны для изучения.

Режим, при котором в цепи, содержащей параллельные ветви с индуктивными и емкостными элементами, ток неразветвленного участка цепи совпадает по фазе с напряжением (φ=0), называют резонансом токов.

Случай 1. Один резонанс в цепи, при условии:

Случай 2. Два резонанса в цепи, при определенном соотношении сопротивлений элементов

Случай 3. Нет резонанса в цепи – частота является величиной неопределенной, при

Частотные характеристики колебательного контура

С уменьшением коэффициента мощности стоимость потребляемой электроэнергии возрастает .

Критический режим в последовательной RLC-цепи (критический случай апериодического режима) наблюдается, когда корни характеристического полинома последовательной RLC-цепи являются кратными

При этом (согласно уравнению состояния последовательной RLC-цепи, подключенной к источнику напряжения u0 = const) решение

действительно не содержит колебательной составляющей (как и при рассмотрении апериодического режима).

График критического процесса приведен на рис. 23 (где линейная функция и экспонента намечены штриховыми линиями; периодическая составляющая в графике отсутствует, а максимум соответствует постоянной времени τ = 1/α).

Основные понятия

Резонанс

Важным свойством этой схемы является ее способность резонировать на определенной частоте, резонансной частоте . y , f 0 . Частоты измеряются в единицах герц . В этой статье используется угловая частота , ω 0 , поскольку это более удобно с математической точки зрения. Измеряется в радианах в секунду. Они связаны друг с другом простой пропорцией,

Резонанс возникает, потому что энергия для этой ситуации сохраняется двумя разными способами: в электрическом поле, когда конденсатор заряжается и в магнитном поле, когда ток течет через индуктор. Энергия может передаваться от одного к другому в цепи, и это может быть колебательным. Механическая аналогия — это груз, подвешенный на пружине, которая при отпускании будет колебаться вверх и вниз. Это не мимолетная метафора; Вес на пружине описывается точно таким же дифференциальным уравнением второго порядка, что и цепь RLC, и для всех свойств одной системы будет обнаружено аналогичное свойство другой . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Механическое свойство, отвечающее резистору в цепи, — это трение в системе пружина-груз. Трение будет медленно останавливать любое колебание, если его не движет внешняя сила. Точно так же сопротивление в цепи RLC будет «гасить» колебания, уменьшая их со временем, если в цепи нет источника питания переменного тока.

Резонансная частота определяется как частота, на которой импеданс контура минимален. Эквивалентно, его можно определить как частоту, на которой импеданс является чисто реальным (то есть чисто резистивным). Это происходит потому, что импедансы катушки индуктивности и конденсатора в резонансе равны, но имеют противоположный знак и компенсируются. Цепи, в которых L и C подключены параллельно, а не последовательно, на самом деле имеют максимальный импеданс, а не минимальный. По этой причине их часто называют антирезонаторами , однако по-прежнему принято называть частоту, на которой это происходит, резонансной частотой.

Собственная частота

Резонансная частота определяется в терминах импеданса, подаваемого на источник возбуждения. Схема все еще может продолжать колебаться (в течение некоторого времени) после того, как источник возбуждения был удален или она подвергается скачку напряжения (включая скачок до нуля). Это похоже на то, как камертон продолжает звонить после удара, и этот эффект часто называют звоном. Этот эффект представляет собой пиковую собственную резонансную частоту контура и, как правило, не совсем то же самое, что и частота возбуждаемого резонанса, хотя они обычно довольно близки друг к другу. Разные авторы используют разные термины, чтобы различать эти два явления, но без определения резонансной частоты обычно означает возбуждаемую резонансную частоту. Возбужденная частота может называться незатухающей резонансной частотой или незатухающей собственной частотой, а пиковая частота может называться затухающей резонансной частотой или затухающей собственной частотой. Причина этой терминологии заключается в том, что возбуждаемая резонансная частота в последовательном или параллельном резонансном контуре имеет значение

Это в точности то же самое, что резонансная частота LC-контура, то есть без резистора. Резонансная частота для контура RLC такая же, как и для контура, в котором нет демпфирования, следовательно, резонансная частота незатухает. Пиковая резонансная частота, с другой стороны, зависит от номинала резистора и описывается как затухающая резонансная частота. Цепь с сильным демпфированием вообще не будет резонировать, если ее не использовать. Цепь со значением резистора, которое приводит к тому, что она находится на границе звона, называется с критическим демпфированием . Любая сторона критически затухающего сигнала описывается как недостаточное демпфирование (происходит звон) и сверхдемпфирование (звон подавляется).

Цепи с топологией более сложной, чем прямая последовательная или параллельная (некоторые примеры описаны далее в статье), имеют возбуждаемую резонансную частоту, которая отклоняется от , и для них незатухающая резонансная частота, затухающая резонансная частота и возбуждаемая резонансная частота могут быть разными.

Демпфирование

Демпфирование вызвано сопротивлением в цепи. Он определяет, будет ли цепь резонировать естественным образом (то есть без источника возбуждения). Цепи, которые будут резонировать таким образом, описываются как недемпфированные, а те, которые не будут, — как чрезмерно демпфированные. Затухание демпфирования (символ α) измеряется в неперс в секунду. Однако безразмерный коэффициент затухания (символ ζ, дзета) часто является более полезной мерой, которая связана с α соотношением

Частный случай ζ = 1 называется критическим демпфированием и представляет случай схемы, которая просто на границе колебания. Это минимальное демпфирование, которое можно применить, не вызывая колебаний.

Ширина полосы

Эффект резонанса можно использовать для фильтрации, быстрое изменение импеданса вблизи резонанса может использоваться для пропускания или блокировки сигналов, близких к резонансной частоте. Могут быть сконструированы как полосовые, так и полосовые фильтры, некоторые схемы фильтров показаны ниже в статье. Ключевым параметром в конструкции фильтра является полоса пропускания . Полоса пропускания измеряется между частотами среза , наиболее часто определяемыми как частоты, на которых мощность, передаваемая через цепь, упала до половины значения, передаваемого при резонансе. Есть две из этих частот половинной мощности: одна выше и одна ниже резонансной частоты

где Δω — ширина полосы частот, ω 1 — нижняя частота половинной мощности, а ω 2 — верхняя частота половинной мощности. Полоса пропускания связана с ослаблением на

, где единицы измерения — радианы в секунду и неперс на второй соответственно. Для других единиц может потребоваться коэффициент пересчета. Более общая мера ширины полосы — это относительная ширина полосы, которая выражает ширину полосы как долю резонансной частоты и выражается как

Дробная пропускная способность также часто указывается в процентах. Демпфирование цепей фильтров регулируется для достижения требуемой полосы пропускания. Узкополосный фильтр, такой как режекторный фильтр , требует низкого демпфирования. Широкополосный фильтр требует сильного демпфирования.

Добротность

Добротность — широко распространенная мера, используемая для характеристики резонаторов. Он определяется как пиковая энергия, запасенная в цепи, деленная на среднюю энергию, рассеиваемую в ней на радиан при резонансе. Следовательно, схемы с низкой добротностью демпфируются, а схемы с потерями и высокой добротности — недостаточно. Q относится к пропускной способности; Цепи с низкой добротностью являются широкополосными, а схемы с высокой добротностью — узкополосными. Фактически бывает, что Q является обратной величиной дробной ширины полосы

Q-фактор прямо пропорциональна избирательности , так как добротность обратно пропорциональна ширине полосы.

Для последовательного резонансного контура добротность можно вычислить следующим образом:

Масштабированные параметры

Параметры ζ, F b и Q масштабируются до ω 0 . Это означает, что схемы со схожими параметрами имеют одинаковые характеристики независимо от того, работают они в одной полосе частот или нет.

В следующей статье дается подробный анализ последовательной цепи RLC. Остальные конфигурации так подробно не описаны, но указаны основные отличия от серийного корпуса. Общая форма дифференциальных уравнений, приведенная в разделе последовательной схемы, применима ко всем схемам второго порядка и может использоваться для описания напряжения или тока в любом элементе каждой цепи.

Последовательная цепь

Рисунок 1: Последовательная цепь RLC
  • В, источник напряжения, питающий цепь
  • I, ток, пропускаемый через цепь
  • R, эффективное сопротивление комбинированной нагрузки, источника и компонентов
  • L, индуктивность индукторакомпонента
  • C, емкость конденсатор компонент

В этой схеме все три компонента включены последовательно с источником напряжения . Основное дифференциальное уравнение можно найти, подставив в закон напряжения Кирхгофа (KVL) определяющее уравнение для каждого из трех элементов. Из KVL

где V R , V L и V C — это напряжения на R, L и C соответственно, а V (t) — изменяющееся во времени напряжение от источника.

Подстановка , и в уравнение выше дает:

Для случая, когда источником является неизменное напряжение, взятие производной по времени и деление на L приводит к следующему дифференциальному уравнению второго порядка:

Полезно выразить это в более общей форме:

α и ω 0 оба выражены в единицах угловой частоты . α называется непер частотой или затуханием и является мерой того, насколько быстро переходная характеристика схемы затухнет после устранения стимула. Непер встречается в названии, потому что единицы измерения можно также рассматривать как непер в секунду, где непер — это единица затухания. ω 0 — частота углового резонанса.

Для случая последовательной цепи RLC эти два параметра задаются следующим образом:

Полезный параметр — коэффициент затухания ζ, который определяется как отношение этих двух; хотя иногда α упоминается как коэффициент затухания, а ζ не используется.

В случае последовательной цепи RLC коэффициент демпфирования определяется как

Значение коэффициента демпфирования определяет тип переходного процесса,

Переходная характеристика

График, показывающий отклики с пониженным и избыточным демпфированием последовательной цепи RLC. График критического демпфирования — жирная красная кривая. Графики нормализованы для L = 1, C = 1 и ω 0 = 1.

Дифференциальное уравнение имеет характеристическое уравнение ,

Корни уравнения в s-области:

Общее решение дифференциального уравнения представляет собой экспоненту в корне или линейную суперпозицию обоих,

Коэффициенты A 1 и A 2 определяются граничными условиями конкретной анализируемой задачи. То есть они устанавливаются значениями токов и напряжений в цепи в начале переходного процесса и предполагаемым значением, на котором они установятся через бесконечное время. Дифференциальное уравнение для схемы решается тремя разными способами в зависимости от значения ζ. Это избыточное демпфирование (ζ>1), недостаточное демпфирование (ζ < 1), and critically damped (ζ = 1).

сверхдемпфирование

сверхдемпфирование (ζ>1):

Отклик с избыточным демпфированием — это затухание переходного тока без колебаний.

Отклик с недостаточным демпфированием

Отклик с недостаточным демпфированием (ζ < 1) is

Применяя стандартные тригонометрические тождества , две тригонометрические функции могут быть выражены как одна синусоида со сдвигом фазы,

Отклик с недостаточным демпфированием представляет собой затухающее колебание на частоте ω d . Колебание затухает со скоростью, определяемой затуханием α. Экспонента в α описывает огибающую колебания. B 1 и B 2 (или B 3 и фазовый сдвиг φ во второй форме) являются произвольными константами, определяемыми граничными условиями. Частота ω d определяется как

Это называется затухающей резонансной частотой или затухающей собственной частотой. Это частота, на которой цепь будет естественным образом колебаться, если не будет управляться внешним источником. Резонансная частота ω 0 , которая представляет собой частоту, на которой цепь будет резонировать под воздействием внешнего колебания, часто может называться незатухающей резонансной частотой, чтобы отличить ее.

Критически затухающий отклик

Критически затухающий отклик (ζ = 1) равен

Критически затухающий отклик представляет отклик схемы, которая затухает в кратчайшие сроки, не допуская колебаний. Это соображение важно в системах управления, где требуется как можно быстрее достичь желаемого состояния без перескока. D 1 и D 2 — произвольные константы, определяемые граничными условиями.

Область Лапласа

Последовательный RLC может быть проанализирован как для переходных, так и для установившихся Поведение состояния переменного тока с использованием преобразования Лапласа . Если вышеупомянутый источник напряжения формирует сигнал с преобразованным по Лапласу V (s) (где s — комплексная частота s = σ + jω), KVL может применяться в Лапласе. домен:

где I (s) — ток, преобразованный по Лапласу во всех компонентах. Решение относительно I (s):

И переставляя, мы получаем

адмиттанс Лапласа

Решение для лапласовской проводимости Y (s):

Упрощая с использованием параметров α и ω 0 , определенных в предыдущем разделе, мы имеем

Полюсы и нули

нули Y (s) — это такие значения s, что Y (s ) = 0:

полюса Y (s) — это значения s, такие что Y (s) → ∞. По квадратичной формуле находим

Полюса Y (s) идентичны корни s 1 и s 2 характеристического полинома дифференциального уравнения в разделе выше.

Общее решение

Для произвольного V (t) решение, полученное обратным преобразованием I (s), будет:

  • В случае недостаточного демпфирования ω 0 >α:

  • В случае критического затухания, ω 0 = α:

  • В случае сверхдемпфирования ω 0< α:

где ω r = √α — ω 0 , а ch и sinh — обычные гиперболические функции .

Синусоидальное установившееся состояние
График амплитуды Боде для напряжений через элементы последовательной цепи RLC. Собственная частота ω 0 = 1 рад / с, коэффициент демпфирования ζ = 0,4.

Синусоидальное установившееся состояние представлено положением s = jω, где j — мнимая единица . Принимая величину вышеуказанного уравнения с этой заменой:

, а ток как функцию от ω можно найти в

Имеется пиковое значение | I (jω) |. Величина ω на этом пике в данном конкретном случае равна незатухающей собственной резонансной частоте:

Из частотной характеристики тока, частотной характеристики напряжений на различных элементах схемы также можно определить.

Параллельная цепь

Рисунок 2. Параллельная цепь RLC
V — источник напряжения, питающий цепь
I — ток, пропускаемый через цепь
R — эквивалентное сопротивление объединенного источник, нагрузка и компоненты
L — индуктивность компонента индуктивности
C — емкость конденсаторного компонента

Свойства параллельной цепи RLC могут быть получены из отношения двойственности электрических цепей и учитывая, что параллельный RLC является двойным импедансом последовательного RLC. Принимая во внимание это, становится ясно, что дифференциальные уравнения, описывающие эту схему, идентичны общему виду уравнений, описывающих последовательный RLC.

Для параллельной схемы затухание α определяется как

и, следовательно, коэффициент демпфирования

Аналогично, другие масштабированные параметры, относительная полоса пропускания и Q также являются обратными друг другу. Это означает, что широкополосная схема с низкой добротностью в одной топологии станет узкополосной схемой с высокой добротностью в другой топологии, если будет построена из компонентов с одинаковыми значениями. Дробная полоса пропускания и Q параллельной схемы задаются как

Обратите внимание, что приведенные здесь формулы являются обратными значениям формул для ряда схема, приведенная выше.

Частотная область

Рисунок 3. Синусоидальный анализ установившегося состояния. Нормировано на R = 1 Ω , C = 1 F , L = 1 H и V = 1 V.

Дается комплексная проводимость этой цепи путем сложения проводимости компонентов:

Результатом перехода от последовательного расположения к параллельному расположению в цепи, имеющей пик импеданса при резонансе, а не минимум, поэтому цепь является антирезонатором.

График напротив показывает, что существует минимум частотной характеристики тока на резонансной частоте , когда цепь приводится в действие постоянным напряжением. С другой стороны, при управлении постоянным током будет максимум напряжения, который будет следовать той же кривой, что и ток в последовательной цепи.

Другие конфигурации

Рисунок 4. Параллельная цепь RLC с сопротивлением последовательно с катушкой индуктивности

Последовательный резистор с катушкой индуктивности в параллельной LC-цепи, как показано на рисунке 4, представляет собой топологию, которая обычно встречается необходимо учитывать сопротивление обмотки катушки. Параллельные LC-цепи часто используются для полосовой фильтрации , и добротность в значительной степени определяется этим сопротивлением. Резонансная частота этого контура

Это резонансная частота цепи, определяемая как частота, на которой полная проводимость имеет нулевую мнимую часть. Частота, которая появляется в обобщенной форме характеристического уравнения (которое для этой схемы такое же, как и ранее)

— это не та же частота. В данном случае это естественная незатухающая резонансная частота:

Частота ω m , при которой величина импеданса максимальна, равна задается

где Q L = ω ‘0 L / R — коэффициент качества катушки. Это может быть хорошо аппроксимировано выражением

Кроме того, точное значение максимального импеданса определяется как

Для значений Q L больше единицы это может быть хорошо аппроксимировано выражением

Рис. 5. Последовательная цепь RLC с сопротивлением, параллельным конденсатору

В том же ключе, резистор, включенный параллельно конденсатору в последовательной LC-цепи, можно использовать для обозначения конденсатора с диэлектриком с потерями. Эта конфигурация показана на рисунке 5. Резонансная частота (частота, при которой импеданс имеет нулевую мнимую часть) в этом случае определяется выражением

, а частота ω m , при котором величина импеданса минимальна, определяется как

где Q C = ω ′ 0 RC.

История

Первое свидетельство того, что конденсатор может производить электрические колебания, было обнаружено в 1826 году французским ученым Феликсом Савари . Он обнаружил, что когда лейденская банка разряжалась через проволоку, намотанную вокруг железной иглы, иногда игла оставалась намагниченной в одном направлении, а иногда в противоположном. Он правильно предположил, что это было вызвано затухающим колеблющимся током разряда в проводе, который менял намагниченность иглы назад и вперед до тех пор, пока она не становилась слишком маленькой, чтобы оказывать влияние, оставляя иглу намагниченной в случайном направлении.

Американский физик Джозеф Генри повторил эксперимент Савари в 1842 году и пришел к такому же выводу, очевидно независимо. Британский ученый Уильям Томсон (лорд Кельвин) в 1853 году математически показал, что разряд лейденской банки через индуктивность должен быть колебательным, и вывел его резонансную частоту.

Британский радиоисследователь Оливер Лодж , разрядив большую батарею лейденских банок через длинный провод, создал настроенный контур с его резонансной частотой в звуковом диапазоне, который создавал музыкальный тон из искры при ее разряде. В 1857 году немецкий физик Беренд Вильгельм Феддерсен сфотографировал искру, вызванную резонансным контуром лейденской банки во вращающемся зеркале, предоставив видимые свидетельства колебаний. В 1868 году шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл вычислил эффект приложения переменного тока к цепи с индуктивностью и емкостью, показав, что отклик максимален на резонансной частоте.

Первый пример электрической резонансной кривой был опубликован в 1887 году немецким физиком Генрихом Герцем в его новаторской статье об открытии радиоволн, показывающей длину искры, получаемой от его искрового разрядника LC-резонатора детекторы как функция частоты.

Одной из первых демонстраций резонанса между настроенными схемами был эксперимент Лоджа с «синтонными сосудами» около 1889 года. Он поместил два резонансных контура рядом друг с другом, каждый из которых состоял из лейденского сосуда, подключенного к регулируемая одновитковая катушка с искровым разрядником. Когда высокое напряжение от индукционной катушки прикладывалось к одному настроенному контуру, создавая искры и, следовательно, колеблющиеся токи, искры возбуждались в другом настроенном контуре только тогда, когда индукторы были настроены на резонанс. Лодж и некоторые английские ученые предпочли термин «синтония» для этого эффекта, но термин «резонанс» в конце концов прижился.

Первое практическое использование RLC-схем было в 1890-х годах в радиопередатчиках с искровым разрядником. для настройки приемника на передатчик. Первый патент на радиосистему, позволяющую настройку, был подан Лоджем в 1897 году, хотя первые практические системы были изобретены в 1900 году англо-итальянским пионером радио Гульельмо Маркони .

Приложения

Переменные настраиваемые схемы

Эти схемы очень часто используются в схемах настройки аналоговых радиоприемников. Регулируемая настройка обычно достигается с помощью параллельного пластинчатого переменного конденсатора , который позволяет изменять значение C и настраиваться на станции на разных частотах. Для каскада ПЧ в радиостанции, где настройка предустановлена ​​на заводе, более обычным решением является регулируемый сердечник в катушке индуктивности для регулировки L. В этой конструкции сердечник (сделанный из высокого проницаемость материал, который имеет эффект увеличения индуктивности) имеет резьбу, так что его можно ввинтить или вывинтить из обмотки индуктора, если это необходимо.

Фильтры

Рисунок 6. Схема RLC как фильтр нижних частот Рисунок 7. Схема RLC как фильтр верхних частот
Рисунок 8. Схема RLC как последовательный полосовой фильтр, включенный последовательно с линией Рисунок 9. Схема RLC как параллельный полосовой фильтр в шунте через линию
Рисунок 10. Схема RLC как последовательный полосовой фильтр в шунте через линию Рисунок 11. Схема RLC как параллельный полосовой фильтр, включенный последовательно с линией

В приложении фильтрации резистор становится нагрузкой, которую фильтр работая в. Значение коэффициента демпфирования выбирается исходя из желаемой полосы пропускания фильтра. Для более широкой полосы пропускания требуется большее значение коэффициента демпфирования (и наоборот). Эти три компонента дают дизайнеру три степени свободы. Два из них необходимы для установки полосы пропускания и резонансной частоты. У дизайнера остается один, который можно использовать для масштабирования R, L и C до удобных практических значений. В качестве альтернативы R может быть задано внешней схемой, которая будет использовать последнюю степень свободы.

Фильтр нижних частот

Схема RLC может использоваться как фильтр нижних частот. Конфигурация схемы показана на рисунке 6. Частота излома, то есть частота точки 3 дБ, задается как

Это также полоса пропускания фильтра. Коэффициент демпфирования определяется как

Фильтр высоких частот

Фильтр верхних частот показан на рисунке 7. Частота излома такая же, как у фильтра нижних частот:

Фильтр имеет полосу заграждения этой ширины.

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр может быть сформирован со схемой RLC путем размещения последовательной LC-цепи последовательно с нагрузочным резистором или путем размещения параллельной LC-цепи параллельно нагрузке. резистор. Эти устройства показаны на рисунках 8 и 9 соответственно. Центральная частота задается следующим образом:

и ширина полосы для последовательной цепи составляет

Шунтовая версия схемы предназначена для работы от источника с высоким импедансом, то есть постоянного Источник тока. В этих условиях ширина полосы составляет

Полосовой фильтр

На рисунке 10 показан полосовой фильтр, образованный серией LC-цепь шунтируется через нагрузку. На рисунке 11 показан полосовой фильтр, образованный параллельной LC-цепью, включенной последовательно с нагрузкой. Первый случай требует высокого Источник импеданса, так что ток отводится в резонатор, когда он становится низким в резонансе. Во втором случае требуется источник с низким импедансом, чтобы напряжение на антирезонаторе падало, когда он становится высоким при резонансе.

Генераторы

Для применений в схемах генераторов обычно желательно сделать затухание (или, что то же самое, коэффициент затухания) как можно меньше. На практике для достижения этой цели необходимо сделать сопротивление цепи R как можно меньшим физически для последовательной цепи или, в качестве альтернативы, увеличить R до максимально возможного значения для параллельной цепи. В любом случае RLC-схема становится хорошим приближением к идеальной LC-схеме . Однако для схем с очень низким затуханием (высокая добротность) могут стать важными такие вопросы, как диэлектрические потери катушек и конденсаторов.

В схеме генератора

или эквивалентно

В результате

Умножитель напряжения

В последовательной цепи RLC при резонансе ток ограничивается только сопротивление цепи

Если R мало, например, состоящее только из сопротивления обмотки индуктора, тогда этот ток будет большим. Это снизит напряжение на катушке индуктивности

Напряжение равной величины также будет наблюдаться на конденсаторе, но в противофазе к катушке индуктивности. Если R можно сделать достаточно малым, эти напряжения могут в несколько раз превышать входное напряжение. Фактически, коэффициент напряжения — это добротность схемы,

Аналогичный эффект наблюдается с токами в параллельной цепи. Несмотря на то, что внешнему источнику кажется, что цепь имеет высокий импеданс, во внутреннем контуре параллельной катушки индуктивности и конденсатора циркулирует большой ток.

Цепь импульсного разряда

В качестве цепи импульсного разряда может использоваться последовательная RLC-цепь с избыточным демпфированием. Часто бывает полезно знать значения компонентов, которые можно использовать для создания сигнала. Это описывается формой

Такой Схема может состоять из конденсатора накопления энергии, нагрузки в виде сопротивления, некоторой индуктивности цепи и переключателя — и все это последовательно. Начальные условия заключаются в том, что конденсатор находится под напряжением V 0 и в катушке индуктивности нет тока. Если индуктивность L известна, то остальные параметры задаются следующим образом — емкость:

сопротивление (сумма цепи и нагрузки):

начальное напряжение на клеммах конденсатора:

Перестановка для случая, когда R известно — емкость:

индуктивность (сумма цепи и нагрузки):

начальное напряжение на клеммах конденсатора:

См. также

  • RC-цепь
  • RL-цепь
  • Линейная схема

Тебе нравиться последовательное соединение? или у тебя есть полезные советы и дополнения? Напиши другим читателям ниже. Надеюсь, что теперь ты понял что такое последовательное соединение, цепь rlc, режимы работы rlc-цепи и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Электрические цепи Параллельное и последовательное соединение проводников

Электрические цепи. Параллельное и последовательное соединение проводников

Электрическая цепь совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Электрическая цепь Источник тока Соединительные провода 1) гальванический элемент 2) батарея; 3) аккумулятор; 4) электрофорная машина; 5) термоэлемент; 6) фотоэлемент; 7) генераторы. Ключ Потребитель 1) лампы, 1)выключатели 2) пылесосы, 3) звонки 2)кнопки, 4)компьютеры , 3)рубильники 5)утюги, 6)холодильники

Компоненты простейшей цепи

Некоторые условное обозначение физических приборов:

Чертежи, на которых показаны способы соединения приборов в цепь, называются схемами Схема простейшей электрической цепи Электрическая цепь Чтобы в цепи был ток, цепь должна быть замкнутой

Последовательное соединение Последовательным считают такое соединение проводников, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго-с началом третьего и т. д.

Пример соединения

Последовательное соединение проводников. Измерение силы тока А R 1 А R 2 А

Достоинства и недостатки последовательного соединения Достоинства: Имея элементы, рассчитанные на малое напряжение(например, лампочки), можно соединить их последовательно в необходимом количестве и подключить источнику с большим напряжением (так устроены ёлочные гирлянды) Недостаток: Достаточно одному прибору (или элементу) выйти из строя, как цепь размыкается, и все остальные приборы не работают

Параллельное соединение Параллельным называется такое соединение проводников, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке электрической цепи, а их концы- к другой.

Пример соединения

Параллельное соединение V А А R 1 А R 2

Достоинства и недостатки параллельного соединения Достоинства: • Если одна из ветвей выходит из строя остальные продолжают работать. При этом каждую ветвь можно подключать и отключать отдельно Недостаток: Можно включать приборы, рассчитанные только на данное напряжение

Применение последовательного и параллельного соединений

Применение последовательного соединения Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные Так, например, если перегорит одна из ламп ёлочной гирлянды, то погаснут и все другие Указанный недостаток может обернуться и достоинством Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключаться Как это сделать? (Например, использовать предохранители) Приведите примеры применения последовательного соединения проводников

Применение параллельного соединения В одну и ту же электрическую цепь параллельно могут быть включены самые различные потребители электрической энергии Такая схема соединения потребителей тока используется , например, в жилых помещениях Вопрос учащимся: Как соединены между собой электрические приборы в вашей квартире?

Законы последовательного и параллельного соединения

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

Подробности
Просмотров: 552

«Физика — 10 класс»

Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от напряжения на нём?
Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от его сопротивления?

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности.

К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

Последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочерёдно друг за другом. На рисунке (15.5, а) показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления R1 и R2. Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и др.

Сила тока в обоих проводниках одинакова, т. е.

I1 = I2 = I.         (15.5)

В проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время проходит один и тот же заряд.

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках:

U = U1 + U2.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков с сопротивлениями проводников R1 и R2, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно:

R = R1 + R2.         (15.6)

Это правило можно применить для любого числа последовательно соединённых проводников.

Напряжения на проводниках и их сопротивления при последовательном соединении связаны соотношением

Параллельное соединение проводников.

На рисунке (15.5, б) показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 сопротивлениями R1 и R2. В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I1 и I2.

Так как в точке а — разветвлении проводников (такую точку называют узлом) — электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время. Следовательно,

I = I1 + I2.         (15.8)

Напряжение U на концах проводников, соединённых параллельно, одинаково, так как они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространённый способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь. Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков проводников сопротивлениями R1 и R2, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

Отсюда следует, что для двух проводников

Напряжения на параллельно соединённых проводниках равны: I1R1 = I2R2. Следовательно,

Обратим внимание на то, что если в какой-то из участков цепи, по которой идёт постоянный ток, параллельно к одному из резисторов подключить конденсатор, то ток через конденсатор не будет идти, цепь на участке с конденсатором будет разомкнута. Однако между обкладками конденсатора будет напряжение, равное напряжению на резисторе, и на обкладках накопится заряд q = CU.

Рассмотрим цепочку сопротивлений R — 2R, называемую матрицей (рис. 15.6).

На последнем (правом) звене матрицы напряжение делится пополам из-за равенства сопротивлений, на предыдущем звене напряжение тоже делится пополам, поскольку оно распределяется между резистором сопротивлением R и двумя параллельными резисторами сопротивлениями 2R и т. д. Эта идея — деления напряжения — лежит в основе преобразования двоичного кода в постоянное напряжение, что необходимо для работы компьютеров.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский



Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

полная информация и ответы на часто задаваемые вопросы

Цепь — это замкнутый путь, который может содержать несколько различных элементов электрической цепи, и цепь может быть последовательной, параллельной или комбинацией как последовательной, так и параллельной.

В этой статье мы обсудим функцию последовательной цепи, определение, преимущества и недостатки и т. Д.

Определение последовательной цепи

Цепь может быть последовательной, параллельной или комбинацией как последовательных, так и параллельных цепей. 

Комбинация последовательной цепи — это когда каждый элемент электрического тока подключен от одного вывода к выводу другого компонента таким образом, что существует только один путь протекания тока.

Функция последовательной цепи

Последовательная цепь выполняет следующую важную функцию:

  • Последовательный ток цепи через каждый элемент схемы идентичен независимо от сопротивления или импеданса компонентов, подключенных в цепи..
  • Падение напряжения на каждом элементе схемы может варьироваться в зависимости от значения сопротивления, импеданса или электрических характеристик каждого элемента схемы..
  • Общее падение напряжения во всей последовательной цепи равно суммированию падений напряжения на отдельных компонентах комбинации последовательных цепей..
  • Когда более одного резистора, конденсатора, катушки индуктивности или источника напряжения соединены в последовательную комбинацию, которую можно заменить одним эквивалентным номиналом резистора, катушки индуктивности, конденсатора или источника напряжения соответственно.
  • Общая мощность, рассеиваемая в комбинации последовательной цепи, составляет сумму отдельной мощности, рассеиваемой каждым элементом схемы в последовательной цепи.
  • Последовательная схема также известна как схема делителя напряжения. Падение потенциала на любом элементе схемы является функцией общего напряжения, приложенного ко всей последовательной цепи.

 Напряжение в последовательной цепи

В комбинации последовательных цепей общее напряжение цепи делится между различными элементами последовательной цепи.

Если имеется n компонентов, подключенных в последовательную цепь и — индивидуальное напряжение на каждом элементе последовательной цепи, тогда общее напряжение (В) на последовательной цепи можно определить как:

Общее напряжение в последовательной цепи — это сумма отдельных напряжений на каждом элементе электрической цепи. Напряжение на каждом электрическом компоненте зависит от электрических свойств соответствующего элемента.

Ток в последовательной цепи

Общий ток последовательной цепи имеет ту же величину, что и ток через каждый компонент цепи.

Если имеется n электрических компонентов и , — ток через каждый компонент, тогда полный ток (I):

Последовательная цепь имеет постоянную величину тока в каждой части цепи; то есть величина тока идентична во всех аспектах последовательной цепи.

 Последовательная схема работы

Существует только один путь, по которому электрический ток может протекать в последовательной цепи, поскольку все электрические компоненты в последовательной цепи соединены одним путем.

В последовательной цепи величина тока одинакова по всей цепи. Напротив, общее последовательное напряжение цепи делится между несколькими компонентами схемы соответственно.

В последовательной цепи, когда ток проходит через разные компоненты, соединенные одним путем, каждый компонент имеет одинаковую величину тока через него, которая также равна общему току в цепи. Напротив, напряжение делится на каждый компонент в последовательной комбинации. Падение потенциала происходит, когда электрическая потенциальная энергия преобразуется в другую форму энергии любым электрическим компонентом. Следовательно, падение потенциала зависит от свойства преобразования энергии каждого элемента.

 Конфигурация последовательной цепи

Любая последовательная цепь может быть комбинацией основных элементов, таких как диод, конденсатор, резистор, индуктор и т. д.

Давайте возьмем схему последовательной конфигурации, как показано ниже.

Рис. Конфигурация последовательной цепи.

Имеется последовательная комбинация из одного резистора, одной катушки индуктивности, конденсатора и одного диода, соединенного последовательно с источником напряжения в указанной выше схеме.

Формула последовательной цепи

комбинация последовательной цепи из более чем одного резистора, конденсатора и катушки индуктивности может быть заменена одним эквивалентным номиналом резистора, конденсатора, катушки индуктивности соответственно.

Для последовательного сопротивления

Чтобы вычислить общее сопротивление в последовательной цепи из n резисторов, используйте формулу:

Рис. Последовательная комбинация n резисторов.

где эквивалентное или полное сопротивление последовательной комбинации и  представляют собой сопротивление отдельных резисторов, соединенных последовательно комбинацией n резисторов.

Для серийных конденсаторов

Для расчета общей или общей емкости последовательной цепи, состоящей из n конденсаторов, используется формула:

Рис. Последовательная комбинация n-го числа конденсаторов.

в котором эквивалент полной емкости комбинации последовательной цепи и  являются емкостью отдельных конденсаторов, соединенных в последовательную комбинацию цепей из n-го числа конденсаторов.

Для серийного индуктора

Используйте эту формулу для расчета общей или общей индуктивности комбинации последовательной цепи, состоящей из n катушек индуктивности:

Рис: Последовательная комбинация номеров индукторов n.

Где Le — эквивалент полной индуктивности комбинации последовательной цепи и — индуктивности отдельных катушек индуктивности, включенных последовательно.

Преимущества последовательной цепи 

Различные преимущества последовательной схемы перед параллельной заключаются в следующем:

  • В последовательной цепи каждый элемент схемы имеет одинаковую величину тока, проходящего через него.
  • Источники напряжения любой величины могут быть соединены вместе в последовательную комбинацию.
  • Общее напряжение можно легко увеличить в последовательной цепи.
  • В этой последовательной схеме включение или выключение всех приборов или устройств может быть выполнено только одним выключателем.
  • Комбинация последовательных цепей не может быть легко перегрета.
  • Последовательная схема имеет простую конструкцию.

Недостатки последовательной цепи

В качестве преимуществ последовательной схемы, рассмотренной выше, давайте теперь обсудим недостатки любой последовательной схемы следующим образом:

  • Любая неисправность или разрыв любого компонента в последовательной цепи повлияет на всю цепь.
  • Неисправные компоненты или детали нелегко идентифицировать, поскольку они соединены последовательно друг с другом.
  • Источники тока разной величины нельзя соединять последовательно друг с другом.
  • Все компоненты, соединенные последовательно, имеют один переключатель для включения или выключения; они не могут работать отдельно.
  • Падение напряжения (или падение потенциала) на каждом компоненте последовательной цепи может отличаться друг от друга.

Вопросы и ответы:

Каково назначение последовательной цепи?

Последовательная схема может объединять различные элементы схемы в один путь или ответвление схемы.

Последовательная схема может использоваться там, где требуется только один путь между двумя точками. Ток через любую последовательную цепь контролируется, поскольку величина тока остается неизменной во всем.

Совпадает ли ток в сериях?

Последовательная схема известна как схема делителя напряжения, поскольку напряжение делится на все компоненты схемы.

Поскольку существует только один путь для прохождения электрического тока, so величина тока остается неизменной во всей цепи.

Что такое последовательная цепь в электричестве?

Последовательная цепь — это тип замкнутой цепи, которая может представлять собой комбинацию нескольких различных электрических компонентов.

Последовательная цепь может быть определена как когда клемма одного элемента схемы соединена с другой клеммой следующего элемента схемы таким образом, что существует только один путь для прохождения тока.

О Sneha Panda

Я получил образование по специальности «Прикладная электроника и приборостроение». Я любознательный человек. У меня есть интерес и опыт в таких областях, как преобразователь, промышленные приборы, электроника и т. Д. Мне нравится узнавать о научных исследованиях и изобретениях, и я верю, что мои знания в этой области будут способствовать моим будущим усилиям.

LinkedIn ID — https://www.linkedin.com/in/sneha-panda-aa2403209/

Виды соединения в последовательных цепях презентация. Презентация на тему «последовательное и параллельное соединение проводников»

Цель урока: 1. Познакомить учащихся с последовательным и параллельным соединением проводников 2. Закономерностями существующими в цепи с последовательным и параллельным соединением проводников. Применение 3. Научить решать задачи по теме:Последовательное и параллельное соединение проводников 4. Закрепить знания учащихся о различных соединениях проводников и сформировать умения рассчитывать параметры комбинированных цепей










Достоинства и недостатки последовательного соединения Достоинства: Имея элементы, рассчитанные на малое напряжение(например, лампочки), можно соединить их последовательно в необходимом количестве и подключить источнику с большим напряжением (так устроены ёлочные гирлянды) Недостаток: Достаточно одному прибору (или элементу) выйти из строя, как цепь размыкается, и все остальные приборы не работают




Достоинства и недостатки параллельного соединения Достоинства: Если одна из ветвей выходит из строя остальные продолжают работать. При этом каждую ветвь можно подключать и отключать отдельно Недостаток: Можно включать приборы, рассчитанные только на данное напряжение


Применение последовательного соединения Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные Так, например, если перегорит одна из ламп ёлочной гирлянды, то погаснут и все другие Указанный недостаток может обернуться и достоинством Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключаться Как это сделать?(Как это сделать?(Например, использовать предохранители) Приведите примеры применения последовательного соединения проводников

Применение параллельного соединения В одну и ту же электрическую цепь параллельно могут быть включены самые различные потребители электрической энергии Такая схема соединения потребителей тока используется, например, в жилых помещениях Вопрос учащимся: Как соединены между собой электрические приборы в вашей квартире?









Можно ли использовать две одинаковые лампы, рассчитанные на 110 В, в сети с напряжением 220 В? Как? Сколько одинаковых резисторов было соединено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление 600 Ом? Два резистора, сопротивления которых 5 Ом и 10 Ом, подключены параллельно к батарейке. Сила тока в каком из них больше? Как изменится сопротивление электрической цепи, если подключить к любому звену цепи ещё один резистор: а) последовательно б) параллельно? Как нужно соединить четыре резистора, сопротивления которых 0,5 Ом, 2Ом, 3,5 Ом и 4 Ом, чтобы их общее сопротивление было 1 Ом? Проверка знаний


СОШ №20 Должность: учитель физики Последовательное соединение проводников соединение проводников без разветвлений, когда конец одного проводника соединен с началом другого проводника . При последовательном соединении проводников : — сила тока, протекающего через каждый…

Последовательное и параллельное соеди…

… «Курьинская средняя общеобразовательная школа» Последовательное и параллельное соединение проводников . Урок физики 8 класс Тип… Тема урока: «Последовательное и параллельное соединения проводников ». Цели урока: сформулировать законы последовательного и параллельного соединения проводников . Задание 1 …

Изучение последовательного и параллел…

Романовского района. ЦЕЛИ УРОКА: Проверить законы последовательного и параллельного соединения проводников . Оборудование: Источник тока Два проволочных… напряжение чем 220 В. Вывод При последовательном соединении проводников напряжение на концах рассматриваемого участка цепи…

Напряженность и потенциал электростатического поля в проводнике В проводниках имеются электрически заряженные частицы – носители заряда… – комбинации параллельных и последовательных соединений конденсаторов. 4.2. Соединение конденсаторов 1) Параллельное соединение : Общим является напряжение U …

8pow

Сопротивление. Единицы сопротивления. Закон Ома для участка цепи. 7. Последовательное соединение проводников . 8. Параллельное соединение проводников . 9. Работа электрического тока. 10. Мощность электрического тока. 11 …

Для участка цепи. Последовательное соединение проводников . Параллельное соединение проводников . Работа электрического тока. Мощность электрического тока. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца. 4. Последовательное соединение проводников . Принципиальная схема Монтажная…

2. Какие физические величины сохраняются при последовательном соединении проводников Чему равно общее сопротивление при последовательном соединении проводников ? Ответ При последовательном соединении сила тока во всех резисторах одинакова, а…

Паре зажимов (точек или узлов цепи) называется параллельным Свойства соединений проводников ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ Сила тока: Сила тока во всех участках цепи одинакова. Сила…

На опыте показана зависимость между силой тока, напряжением и соротивлением при последовательном соединении. Имеются электрические схемы последовательного соединения и решениезадач по данным схемам.

Просмотр содержимого документа


«Презентация к уроку «Последовательное соединение проводников».»



Условное обозначение

Название

Гальванический

Резистор

Амперметр

Вольтметр


Физические величины и их буквенные обозначения.

Сила тока

Напряжение

Сопротивление


Ампер

Вольт

Сила тока

Напряжение

Сопротивление


Физические величины и приборы для их измерения.

Амперметр

Вольтметр

Сила тока

Напряжение


Георг Симон Ом

Знаменитый немецкий физик



Сила тока (А)

I 1

I 2

Напряжение (В)

U 1

U 2

Сопротивление (Ом)

R 1

R 2


  • При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же, т.е.

I = I 1 = I 2 .

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

U = U 1 + U 2

  • Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

R = R 1 + R 2 .




15 Ом

20 Ом



1. По схеме, изображенной на рис. 17, определите

показания амперметра и общее сопротивление

в электрической цепи, если R 1 = 5 Ом, R 2 = 3 Ом.

2. Каковы показания амперметра и общее

сопротивление электрической цепи,

изображенной на рис. 18, если R 1 = 10 Ом, R 2 = 2 Ом?

3. По схеме, изображенной на рис. 21,

определите показания амперметра и

сопротивление R2, если R1 = 4 Ом.

Повторение

Чижова Вера Александровна

Учитель физики и информатики

МБОУ СОШ п. Красное,

Ненецкий автономный округ.


  • Скорость перемещения заряда по проводнику
  • Заряд, проходящий по проводнику за 1с
  • Обозначается ()
  • Единица измерения (А) ампер
  • Измеряется амперметром
  • Зависит от напряжения и сопротивления (Закон Ома)

  • Напряжение – это работа электрического поля по перемещению единичного заряда (1Кл) по проводнику
  • Обозначается буквой (U)
  • Измеряется вольтметром
  • Единица измерения (В) вольт

  • Свойство проводника оказывать препятствие движению заряженных частиц по проводнику под действием электрического поля
  • Обозначается R
  • Единица измерения (Ом)
  • Зависит от физических свойств проводника

Законы последовательного соединения проводников

  • Сила тока одинакова на всех участках цепи
  • Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи
  • Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках

  • 1)Требуется изготовить елочную гирлянду из лампочек. рассчитанных на напряжение 6 В, чтобы ее можно было включить в сеть напряжением 120 В. Сколько для этого надо взять лампочек?
  • А)4. Б)8 В)16 Г)20 Д)30.
  • 2)Определите общее сопротивление цепи, если сопротивление подводящих проводов 2 Ом, включенной части реостата
  • 64 Ом и лампы 294 Ом (рис. 159).
  • 1. 240 Ом; 2. 180 Ом; 3. 100 Ом; 4. 120 Ом; 5. 360 Ом.
  • 3)При измерении напряжения на проводнике R 1 оно оказалось равным 12 В. Когда вольтметр подключили к проводнику R 2 , то он показал 45 В (рис. 160). Вычислите сопротивление R 2, если R 1 =40 Ом.
  • А)360 Ом; Б)135 Ом; В)150 Ом; Г)4 Ом; Д)40 Ом.
  • 4)В каждом из двух нагревательных элементов кипятильника сила тока 5 А. Определите силу тока в подводящих проводах, если элементы соединены последовательно.
  • А)25 А; Б)5 А; В)10 А; Г)2,5 А.
  • 5)Проводники сопротивлением 2. 4 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 36 В. Вычислите силу тока в проводниках.
  • А)3 А; Б)0.33 А; В)432 А; Г) 0,5 А; Д) 0,3 A .

  • 1)Сила тока в проводнике R 1 равна 4 А. Какова сила тока в проводнике R 2 (рис. 161).
  • А)4 А; Б) 2 А; В) 8 А; Г)16 А.
  • 2)Сопротивление лампы R 1=300 Ом, а напряжение на ней 90 В. Что покажет вольтметр, если его подключить к лампе сопротивлением R2=400 Ом (рис. 162)?
  • А)240 В; Б)180 В; В)100 В; Г)120 В; Д)360 В.
  • 3)В сеть напряжением 120 В включены последовательно три одинаковые лампы (рис. 163). Какое напряжение на каждой из них?
  • А)360 В; Б)120 В; В)60 В; Г)4 В; Д)40 В.
  • 4)На рисунке 164 изображен ступенчатый реостат, в котором сопротивления R 1= R 2= R 3=…= R 5=10 Ом. Вычислите сопротивление при данном положении подвижного контакта К.
  • А)20 Ом; Б)50 Ом; В)40 Ом; Г)30 Ом; Д)3,3 Ом.
  • 5)Электрическую лампу сопротивлением R и амперметр включили в сеть напряжением 200 В так, как изображено на рисунке 165. Вычислите сопротивление R , если амперметр показывает силу тока 0,5 А. Сопротивление лампы 240 Ом.
  • А)120 Ом; Б)160 Ом; В)260 Ом; Г) 60 Ом.

  • В цепи с напряжением 12В подключен резистор сопротивлением 2(Ом). Какого сопротивления надо подключить еще один резистор, чтобы сила тока была 2А

Повторение: последовательное соединение проводников

  • В цепи с напряжением источника 12В подключены два резистора и лампочка. Напряжение на лампочке 5В, на первом резисторе 3В. Сопротивление второго резистора 6(Ом). Определить сопротивления первого резистора и лампочки

  • Сила тока в неразветвленной части цепи равно сумме токов в разветвлениях
  • Напряжение на всех параллельных участках одинаково
  • Обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений всех параллельных участков


Задачи на параллельное соединение потребителей



Сопротивления резисторов соответственно равны 4,6,12(Ом). Определить силу тока в каждом резисторе, если напряжение между точками А и В равно 24В. Определить силу тока в неразветвленной части цепи



Силы тока в резисторах соответственно равны 2А, 1,5А, 3А. Определить сопротивление резисторов, если напряжение между точками А и В равно 16В.


Д/з § 48,49 упр.22(1,2), упр.23(3)

Слайд 2

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединение проводников конец одного проводника соединяется с началом другого и т.д. На рисунках изображены цепь последовательного соединения двух лампочек и схема такого соединения. Если сгорит одна из лампочек, то цепь разомкнется и другая лампочка погаснет.

Слайд 3

Законы последовательного соединения

При последовательном соединении проводников сила тока на всех участках цепи одинакова: По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны: Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2: где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует: При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Слайд 4

Параллельное соединение проводников

При параллельном соединении проводников их начала и концы имеют общие точки подключения к источнику тока.

Слайд 5

Законы параллельного соединения проводников

При параллельном соединении напряжения U1 и U2 на всех участках цепи одинаковы: Сумма токов I1 и I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: Записывая на основании закона Ома: где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Слайд 6

Задача1Два проводника соединены последовательно. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R= 3 Ом. Показание амперметра, соединённого с первым проводником, I= 0,5 Ом. Определить силу тока, текущего через второй проводник, общую силу тока в цепи, общее напряжение цепи.

Слайд 7

Решение задачи

Дано: R1= 2 ОмR2= 3 ОмI1= 0,5 АРешение: I1= I2= Iu; I2= Iu= 0, 5 АU1= I1R1; U1= 0.5 x 2= 1 (В)U2= I2R2; U2= 0.5 x 3= 1, 5 (В)Uu= U1+U2; Uu= 1+1, 5 = 2, 5 (В) I2, Iu, Uu=? Ответ: I2= Iu= 0, 5 А, Uu= 2, 5 В.

Слайд 8

Задача 2.

  • Слайд 9

    Слайд 10

    Слайд 11

    Слайд 12

    Слайд 13

    Слайд 14

    Задача 3.

    Доктора Ватсона и Шерлока Холмса в новогоднюю ночь пригласили в гости друзья. И, вдруг, как гласит один из законов Мерфи: «Все, что должно сломаться, обязательно сломается, причем в самый неподходящий момент». И, что же произошло? Когда хозяин дома стал включать елочную гирлянду для детей, одна из лампочек рассчитанных на напряжение в 3,5 В перегорела. Дети расстроились, хозяин в панике, ведь под рукой нет запасной лампочки. Надо спасать праздник, решил Холмс. И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес магические слова и сделал одно действие. Ко всеобщей радости детей, гирлянда загорелась. Позже доктор Ватсон спросил у Холмса, что же он сделал? Что же ответил Холмс?

    Слайд 15

    Преимущества и недостатки соединений

    Пример последовательного соединения: гирлянда. Пример параллельного соединения: лампы в кабинете. Преимущества и недостатки соединений: Параллельное – при перегорании одной лампы, остальные горят. Но при включении лампы с меньшим возможным напряжением она перегорит. Последовательное – лампы с меньшим возможным напряжением включают в цепь с большим напряжением, но при перегорании одной лампы все не будут гореть.

    Слайд 16

    Домашнее задание:

    Приведите примеры последовательных и параллельных соединений проводников у вас дома. Повт. § 48, 49. Упр. 22 (2), упр.23(3,4).

    Посмотреть все слайды

  • Общий ток при последовательном соединении. Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

    Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I (рис. 1.4).

    На основании второго закона Кирхгофа (1.5) общее напряжение U всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

    U = U 1 + U 2 + U 3 или IR экв = IR 1 + IR 2 + IR 3 ,

    откуда следует

    R экв = R 1 + R 2 + R 3 .

    Таким образом, при последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков. Следовательно, цепь с любым числом последовательно включенных сопротивлений можно заменить простой цепью с одним эквивалентным сопротивлением R экв (рис. 1.5). После этого расчет цепи сводится к определению тока I всей цепи по закону Ома

    и по вышеприведенным формулам рассчитывают падение напряжений U 1 , U 2 , U 3 на соответствующих участках электрической цепи (рис. 1.4).

    Недостаток последовательного включения элементов заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного элемента, прекращается работа всех остальных элементов цепи.

    Электрическая цепь с параллельным соединением элементов

    Параллельным называют такое соединение, при котором все включенные в цепь потребители электрической энергии, находятся под одним и тем же напряжением (рис. 1.6).

    В этом случае они присоединены к двум узлам цепи а и b, и на основании первого закона Кирхгофа можно записать, что общий ток I всей цепи равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей:

    I = I 1 + I 2 + I 3 , т.е.

    откуда следует, что

    .

    В том случае, когда параллельно включены два сопротивления R 1 и R 2 , они заменяются одним эквивалентным сопротивлением

    .

    Из соотношения (1.6), следует, что эквивалентная проводимость цепи равна арифметической сумме проводимостей отдельных ветвей:

    g экв = g 1 + g 2 + g 3 .

    По мере роста числа параллельно включенных потребителей проводимость цепи g экв возрастает, и наоборот, общее сопротивление R экв уменьшается.

    Напряжения в электрической цепи с параллельно соединенными сопротивлениями (рис. 1.6)

    U = IR экв = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3 .

    Отсюда следует, что

    т.е. ток в цепи распределяется между параллельными ветвями обратно пропорционально их сопротивлениям.

    По параллельно включенной схеме работают в номинальном режиме потребители любой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение. Причем включение или отключение одного или нескольких потребителей не отражается на работе остальных. Поэтому эта схема является основной схемой подключения потребителей к источнику электрической энергии.

    Электрическая цепь со смешанным соединением элементов

    Смешанным называется такое соединение, при котором в цепи имеются группы параллельно и последовательно включенных сопротивлений.

    Для цепи, представленной на рис. 1.7, расчет эквивалентного сопротивления начинается с конца схемы. Для упрощения расчетов примем, что все сопротивления в этой схеме являются одинаковыми: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 5 =R. Сопротивления R 4 и R 5 включены параллельно, тогда сопротивление участка цепи cd равно:

    .

    В этом случае исходную схему (рис. 1.7) можно представить в следующем виде (рис. 1.8):

    На схеме (рис. 1.8) сопротивление R 3 и R cd соединены последовательно, и тогда сопротивление участка цепи ad равно:

    .

    Тогда схему (рис. 1.8) можно представить в сокращенном варианте (рис. 1.9):

    На схеме (рис. 1.9) сопротивление R 2 и R ad соединены параллельно, тогда сопротивление участка цепи аb равно

    .

    Схему (рис. 1.9) можно представить в упрощенном варианте (рис. 1.10), где сопротивления R 1 и R ab включены последовательно.

    Тогда эквивалентное сопротивление исходной схемы (рис. 1.7) будет равно:

    Рис. 1.10

    Рис. 1.11

    В результате преобразований исходная схема (рис. 1.7) представлена в виде схемы (рис. 1.11) с одним сопротивлением R экв. Расчет токов и напряжений для всех элементов схемы можно произвести по законам Ома и Кирхгофа.

    ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА.

    Получение синусоидальной ЭДС. . Основные характеристики синусоидального тока

    Основным преимуществом синусоидальных токов является то, что они позволяют наиболее экономично осуществлять производство, передачу, распределение и использование электрической энергии. Целесообразность их использования обусловлена тем, что коэффициент полезного действия генераторов, электрических двигателей, трансформаторов и линий электропередач в этом случае оказывается наивысшим.

    Для получения в линейных цепях синусоидально изменяющихся токов необходимо, чтобы э. д. с. также изменялись по синусоидальному закону. Рассмотрим процесс возникновения синусоидальной ЭДС. Простейшим генератором синусоидальной ЭДС может служить прямоугольная катушка (рамка), равномерно вращающаяся в однородном магнитном поле с угловой скоростью ω (рис. 2.1, б ).

    Пронизывающий катушку магнитный поток во время вращения катушки abcd наводит (индуцирует) в ней на основании закона электромагнитной индукции ЭДС е . Нагрузку подключают к генератору с помощью щеток 1 , прижимающихся к двум контактным кольцам 2 , которые, в свою очередь, соединены с катушкой. Значение наведенной в катушке abcd э. д. с. в каждый момент времени пропорционально магнитной индукции В , размеру активной части катушки l = ab + dc и нормальной составляющей скорости перемещения ее относительно поля v н :

    e = Blv н (2.1)

    где В и l — постоянные величины, a v н — переменная, зависящая от угла α. Выразив скорость v н через линейную скорость катушки v , получим

    e = Blv·sinα (2.2)

    В выражении (2.2) произведение Blv = const. Следовательно, э. д. с., индуцируемая в катушке, вращающейся в магнитном поле, является синусоидальной функцией угла α .

    Если угол α = π/2 , то произведение Blv в формуле (2.2) есть максимальное (амплитудное) значение наведенной э. д. с. E m = Blv . Поэтому выражение (2.2) можно записать в виде

    e = E m sinα (2.3)

    Так как α есть угол поворота за время t , то, выразив его через угловую скорость ω , можно записать α = ωt , a формулу (2.3) переписать в виде

    e = E m sinωt (2.4)

    где е — мгновенное значение э. д. с. в катушке; α = ωt — фаза, характеризующая значение э. д. с. в данный момент времени.

    Необходимо отметить, что мгновенную э. д. с. в течение бесконечно малого промежутка времени можно считать величиной постоянной, поэтому для мгновенных значений э. д. с. е , напряжений и и токов i справедливы законы постоянного тока.

    Синусоидальные величины можно графически изображать синусоидами и вращающимися векторами. При изображении их синусоидами на ординате в определенном масштабе откладывают мгновенные значения величин, на абсциссе — время. Если синусоидальную величину изображают вращающимися векторами, то длина вектора в масштабе отражает амплитуду синусоиды, угол, образованный с положительным направлением оси абсцисс, в начальный момент времени равен начальной фазе, а скорость вращения вектора равна угловой частоте. Мгновенные значения синусоидальных величин есть проекции вращающегося вектора на ось ординат. Необходимо отметить, что за положительное направление вращения радиус-вектора принято считать направление вращения против часовой стрелки. На рис. 2.2 построены графики мгновенных значений э. д. с. е и е» .

    Если число пар полюсов магнитов p ≠ 1 , то за один оборот катушки (см. рис. 2.1) происходит p полных циклов изменения э. д. с. Если угловая частота катушки (ротора) n оборотов в минуту, то период уменьшится в pn раз. Тогда частота э. д. с., т. е. число периодов в секунду,

    f = Pn / 60

    Из рис. 2.2 видно, что ωТ = 2π , откуда

    ω = 2π / T = 2πf (2.5)

    Величину ω , пропорциональную частоте f и равную угловой скорости вращения радиус-вектора, называют угловой частотой. Угловую частоту выражают в радианах в секунду (рад/с) или в 1 / с.

    Графически изображенные на рис. 2.2 э. д. с. е и е» можно описать выражениями

    e = E m sinωt; e» = E» m sin(ωt + ψ ) .

    Здесь ωt и ωt + ψ — фазы, характеризующие значения э. д. с. e и в заданный момент времени; ψ — начальная фаза, определяющая значение э. д. с. е» при t = 0. Для э. д. с. е начальная фаза равна нулю (ψ e = 0 ). Угол ψ всегда отсчитывают от нулевого значения синусоидальной величины при переходе ее от отрицательных значений к положительным до начала координат (t = 0). При этом положительную начальную фазу ψ (рис. 2.2) откладывают влево от начала координат (в сторону отрицательных значений ωt ), а отрицательную фазу — вправо.

    Если у двух или нескольких синусоидальных величин, изменяющихся с одинаковой частотой, начала синусоид не совпадают по времени, то они сдвинуты друг относительно друга по фазе, т. е. не совпадают по фазе.

    Разность углов φ , равная разности начальных фаз, называют углом сдвига фаз. Сдвиг фаз между одноименными синусоидальными величинами, например между двумя э. д. с. или двумя токами, обозначают α . Угол сдвига фаз между синусоидами тока и напряжения или их максимальными векторами обозначают буквой φ (рис. 2.3).

    Когда для синусоидальных величин разность фаз равна ±π , то они противоположны по фазе, если же разность фаз равна ±π/2 , то говорят, что они находятся в квадратуре. Если для синусоидальных величин одной частоты начальные фазы одинаковы, то это означает, что они совпадают по фазе.

    Синусоидальные напряжение и ток, графики которых представлены на рис. 2.3, описываются следующим образом:

    u = U m sin(ω t + ψ u ) ; i = I m sin(ω t + ψ i ) , (2.6)

    причем угол сдвига фаз между током и напряжением (см. рис. 2.3) в этом случае φ = ψ u — ψ i .

    Уравнения (2.6) можно записать иначе:

    u = U m sin(ωt + ψ i + φ) ; i = I m sin(ωt + ψ u — φ) ,

    поскольку ψ u = ψ i + φ и ψ i = ψ u — φ .

    Из этих выражений следует, что напряжение опережает по фазе ток на угол φ (или ток отстает по фазе от напряжения на угол φ ).

    Формы представления синусоидальных электрических величин.

    Любая, синусоидально изменяющаяся, электрическая величина (ток, напряжение, ЭДС) может быть представлена в аналитическом, графическом и комплексном видах.

    1). Аналитическая форма представления

    I = I m ·sin(ω·t + ψ i ), u = U m ·sin(ω·t + ψ u ), e = E m ·sin(ω·t + ψ e ),

    где I , u , e – мгновенное значение синусоидального тока, напряжения, ЭДС, т. е. Значения в рассматриваемый момент времени;

    I m , U m , E m – амплитуды синусоидального тока, напряжения, ЭДС;

    (ω·t + ψ ) – фазовый угол, фаза; ω = 2·π/Т – угловая частота, характеризующая скорость изменения фазы;

    ψ i , ψ u , ψ e – начальные фазы тока, напряжения, ЭДС отсчитываются от точки перехода синусоидальной функции через нуль к положительному значению до начала отсчета времени (t = 0). Начальная фаза может иметь как положительное так и отрицательное значение.

    Графики мгновенных значений тока и напряжения показаны на рис. 2.3

    Начальная фаза напряжения сдвинута влево от начала отсчёта и является положительной ψ u > 0, начальная фаза тока сдвинута вправо от начала отсчёта и является отрицательной ψ i φ . Сдвиг фаз между напряжением и током

    φ = ψ u – ψ i = ψ u – (- ψ i) = ψ u + ψ i .

    Применение аналитической формы для расчёта цепей является громоздкой и неудобной.

    На практике приходится иметь дело не с мгновенными значениями синусоидальных величин, а с действующими. Все расчёты проводят для действующих значений, в паспортных данных различных электротехнических устройств указаны действующие значения (тока, напряжения), большинство электроизмерительных приборов показывают действующие значения. Действующий ток является эквивалентом постоянного тока, который за одно и то же время выделяет в резисторе такое же количество тепла, как и переменный ток. Действующее значение связано с амплитудным простым соотношением

    2). Векторная форма представления синусоидальной электрической величины – это вращающийся в декартовой системе координат вектор с началом в точке 0, длина которого равна амплитуде синусоидальной величины, угол относительно оси х – её начальной фазе, а частота вращения – ω = 2πf . Проекция данного вектора на ось у в любой момент времени определяет мгновенное значение рассматриваемой величины.

    Рис. 2.4

    Совокупность векторов, изображающих синусоидальные функции, называют векторной диаграммой, рис. 2.4

    3). Комплексное представление синусоидальных электрических величин сочетает наглядность векторных диаграмм с проведением точных аналитических расчётов цепей.

    Рис. 2.5

    Ток и напряжение изобразим в виде векторов на комплексной плоскости, рис.2.5 Ось абсцисс называют осью действительных чисел и обозначают +1 , ось ординат называют осью мнимых чисел и обозначают +j . (В некоторых учебниках ось действительных чисел обозначают Re , а ось мнимых – Im ). Рассмотрим векторы U и I в момент времени t = 0. Каждому из этих векторов соответствует комплексное число, которое может быть представлено в трех формах:

    а). Алгебраической

    U = U ’+ jU «

    I = I ’ – jI «,

    где U «, U «, I «, I » – проекции векторов на оси действительных и мнимых чисел.

    б). Показательной

    где U , I – модули (длины) векторов; е – основание натурального логарифма; поворотные множители, т. к. умножение на них соответствует повороту векторов относительно положительного направления действительной оси на угол, равный начальной фазе.

    в). Тригонометрической

    U = U ·(cosψ u + j sinψ u)

    I = I ·(cosψ i – j sinψ i).

    При решении задач в основном применяют алгебраическую форму (для операций сложения и вычитания) и показательную форму (для операций умножения и деления). Связь между ними устанавливается формулой Эйлера

    е j ·ψ = cosψ + j sinψ .

    Неразветвлённые электрические цепи

    В электротехнике и электронике очень широко используются резисторы. Применяются они в основном для регулирования в схемах тока и напряжения. Основные параметры: электрическое сопротивление (R) измеряется в Омах, мощность (Вт) , стабильность и точность их параметров в процессе эксплуатации. Можно вспомнить ещё множество его параметров, — ведь это обычное промышленное изделие.

    Последовательное соединение

    Последовательное соединение — это такое соединение, при котором каждый последующий резистор подключается к предыдущему, образуя неразрывную цепь без разветвлений. Ток I=I1=I2 в такой цепи будет одинаковым в каждой её точке. Напротив, напряжение U1, U2 в различных её точках будет разным, причём работа по переносу заряда через всю цепь, складывается из работ по переносу заряда в каждом из резисторов, U=U1+U2. Напряжение U по закону Ома равно току, умноженному на сопротивление, и предыдущее выражение можно записать так:

    где R — общее сопротивление цепи. То есть по простому идет падение напряжения в точках соединения резисторов и чем больше подключенных элементов, тем больше происходит падение напряжения

    Отсюда следует, что
    , общее значение такого соединения определяется суммированием сопротивлений последовательно. Наши рассуждения справедливы для любого количества последовательно соединяемых участков цепи.

    Параллельное соединение

    Объединим начала нескольких резисторов (точка А). В другой точке (В) мы соединим все их концы. В результате получим участок цепи, который называется параллельным соединением и состоит из некоторого количества параллельных друг другу ветвей (в нашем случае – резисторов). При этом электрический ток между точками А и B распределится по каждой из этих ветвей.

    Напряжения на всех резисторах будут одинаковы: U=U1=U2=U3, их концы — это точки А и В.

    Заряды, прошедшие за единицу времени через каждый резистор, в сумме образуют заряд, прошедший через весь блок. Поэтому суммарный ток через изображенную на рисунке цепь I=I1+I2+I3.

    Теперь, использовав закон Ома, последнее равенство преобразуется к такому виду:

    U/R=U/R1+U/R2+U/R3.

    Отсюда следует, что для эквивалентного сопротивления R справедливо:

    1/R=1/R1+1/R2+1/R3

    или после преобразования формулы мы можем получить другую запись, такого вида:
    .

    Чем большее количество резисторов (или других звеньев электрической цепи, обладающих некоторым сопротивлением) соединить по параллельной схеме, тем больше путей для протекания тока образуется, и тем меньше общее сопротивление цепи.

    Следует отметить, что обратная сопротивлению величина называется проводимостью. Можно сказать, что при параллельном соединении участков цепи складываются проводимости этих участков, а при последовательном соединении – их сопротивления.

    Примеры использования

    Понятно, что при последовательном соединении, разрыв цепи в одном месте приводит к тому, что ток перестает идти по всей цепи. Например, ёлочная гирлянда перестаёт светить, если перегорит всего одна лампочка, это плохо.

    Но последовательное соединение лампочек в гирлянде даёт возможность использовать большое количество маленьких лампочек, каждая из которых рассчитана на напряжение сети (220 В), делённое на количество лампочек.


    Последовательное соединение резисторов на примере 3-х лампочек и ЭДС

    Зато при последовательном подключении предохранительного устройства его срабатывание (разрыв плавкой вставки) позволяет обесточить всю электрическую цепь, расположенную после него и обеспечить нужный уровень безопасности, и это хорошо. Выключатель в сеть питания электроприбора включается также последовательно.

    Параллельное соединение также широко используется. Например, люстра – все лампочки соединены параллельно и находятся под одним и тем же напряжением. Если одна лампа перегорит, — не страшно, остальные не погаснут, они остаются под тем же самым напряжением.


    Параллельное соединение резисторов на примере 3-х лампочек и генератора

    При необходимости увеличения способности схемы рассеивать тепловую мощность, выделяющуюся при протекании тока, широко используются и последовательное, и параллельное объединение резисторов. И для последовательного, и параллельного способов соединения некоторого количества резисторов одного номинала общая мощность равна произведению количества резисторов на мощность одного резистора.

    Смешанное соединение резисторов

    Также часто используется смешанное соединение. Если,например необходимо получить сопротивление определенного номинала, но его нет в наличии можно воспользоваться одним из выше описанных способов или воспользоваться смешанным соединением.

    Отсюда, можно вывести формулу которая и даст нам необходимое значение:

    Rобщ.=(R1*R2/R1+R2)+R3

    В нашу эпоху развития электроники и различных технических устройств в основе всех сложностей лежать простые законы, которые поверхностно рассматриваются на данном сайте и думаю, что вам они помогут успешно применять в своей жизни. Если например взять ёлочную гирлянду, то соединения лампочек идет друг за другом, т.е. грубо говоря это отдельно-взятое сопротивление.

    Не так давно гирлянды стали соединятся смешанным способом. Вообще, в совокупности все эти примеры с резисторами взяты условно, т.е. любым элементом сопротивления может быть ток проходящий через элемент с падением напряжения и выделением тепла.

    Ток в электроцепи проходит по проводникам от источника напряжения к нагрузке, то есть к лампам, приборам. В большинстве случаев в качестве проводника используются медные провода. В цепи может быть предусмотрено несколько элементов с разными сопротивлениями. В схеме приборов проводники могут быть соединены параллельно или последовательно, также могут быть смешанные типы.

    Элемент схемы с сопротивлением называется резистором, напряжение данного элемента является разницей потенциалов между концами резистора. Параллельное и последовательное электрическое соединение проводников характеризуется единым принципом функционирования, согласно которому ток протекает от плюса к минусу, соответственно потенциал уменьшается. На электросхемах сопротивление проводки берется за 0, поскольку оно ничтожно низкое.

    Параллельное соединение предполагает, что элементы цепы подсоединены к источнику параллельно и включаются одновременно. Последовательное соединение означает, что проводники сопротивления подключаются в строгой последовательности друг за другом.

    При просчете используется метод идеализации, что существенно упрощает понимание. Фактически в электрических цепях потенциал постепенно снижается в процессе перемещения по проводке и элементам, которые входят в параллельное или последовательное соединение.

    Последовательное соединение проводников

    Схема последовательного соединения подразумевает, что они включаются в определенной последовательности один за другим. Причем сила тока во всех из них равна. Данные элементы создают на участке суммарное напряжение. Заряды не накапливаются в узлах электроцепи, поскольку в противном случае наблюдалось бы изменение напряжения и силы тока. При постоянном напряжении ток определяется значением сопротивления цепи, поэтому при последовательной схеме сопротивление меняется в случае изменения одной нагрузки.

    Недостатком такой схемы является тот факт, что в случае выхода из строя одного элемента остальные также утрачивают возможность функционировать, поскольку цепь разрывается. Примером может служить гирлянда, которая не работает в случае перегорания одной лампочки. Это является ключевым отличием от параллельного соединения, в котором элементы могут функционировать по отдельности.

    Последовательная схема предполагает, что по причине одноуровневого подключения проводников их сопротивление в любой точки сети равно. Общее сопротивление равняется сумме уменьшения напряжений отдельных элементов сети.

    При данном типе соединения начало одного проводника подсоединяется к концу другого. Ключевая особенность соединения состоит в том, что все проводники находятся на одном проводе без разветвлений, и через каждый из них протекает один электроток. Однако общее напряжение равно сумме напряжений на каждом. Также можно рассмотреть соединение с другой точки зрения – все проводники заменяются одним эквивалентным резистором, и ток на нем совпадает с общим током, который проходит через все резисторы. Эквивалентное совокупное напряжение является суммой значений напряжения по каждому резистору. Так проявляется разность потенциалов на резисторе.

    Использование последовательного подключения целесообразно, когда требуется специально включать и выключать определенное устройство. К примеру, электрозвонок может звенеть только в момент, когда присутствует соединение с источником напряжения и кнопкой. Первое правило гласит, что если тока нет хотя бы на одном из элементов цепи, то и на остальных его не будет. Соответственно при наличии тока в одном проводнике он есть и в остальных. Другим примером может служить фонарик на батарейках, который светит только при наличии батарейки, исправной лампочки и нажатой кнопки.

    В некоторых случаях последовательная схема нецелесообразна. В квартире, где система освещения состоит из множества светильников, бра, люстр, не стоит организовывать схему такого типа, поскольку нет необходимости включать и выключать освещение во всех комнатах одновременно. С этой целью лучше использовать параллельное соединение, чтобы иметь возможность включения света в отдельно взятых комнатах.

    Параллельное соединение проводников

    В параллельной схеме проводники представляют собой набор резисторов, одни концы которых собираются в один узел, а другие – во второй узел. Предполагается, что напряжение в параллельном типе соединения одинаковое на всех участках цепи. Параллельные участки электроцепи носят название ветвей и проходят между двумя соединительными узлами, на них имеется одинаковое напряжение. Такое напряжение равно значению на каждом проводнике. Сумма показателей, обратных сопротивлениям ветвей, является обратной и по отношению к сопротивлению отдельного участка цепи параллельной схемы.

    При параллельном и последовательном соединениях отличается система расчета сопротивлений отдельных проводников. В случае параллельной схемы ток уходит по ветвям, что способствует повышению проводимости цепи и уменьшает совокупное сопротивление. При параллельном подключении нескольких резисторов с аналогичными значениями совокупное сопротивление такой электроцепи будет меньше одного резистора число раз, равное числу .

    В каждой ветви предусмотрено по одному резистору, и электроток при достижении точки разветвления делится и расходится к каждому резистору, его итоговое значение равно сумме токов на всех сопротивлениях. Все резисторы заменяются одним эквивалентным резистором. Применяя закон Ома, становится понятным значение сопротивления – при параллельной схеме суммируются значения, обратные сопротивлениям на резисторах.

    При данной схеме значение тока обратно пропорционально значению сопротивления. Токи в резисторах не взаимосвязаны, поэтому при отключении одного из них это никоим образом не отразится на остальных. По этой причине такая схема используется во множестве устройств.

    Рассматривая возможности применения параллельной схемы в быту, целесообразно отметить систему освещения квартиры. Все лампы и люстры должны быть соединены параллельно, в таком случае включение и отключение одного из них никак не влияет на работу остальных ламп. Таким образом, добавляя выключатель каждой лампочки в ветвь цепи, можно включать и отключать соответствующий светильник по необходимости. Все остальные лампы работают независимо.

    Все электроприборы объединяются параллельно в электросеть с напряжением 220 В, затем они подключаются к . То есть все приборы подключаются независимо от подключения прочих устройств.

    Законы последовательного и параллельного соединения проводников

    Для детального понимания на практике обоих типов соединений, приведем формулы, объясняющие законы данных типов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном типе соединения отличается.

    При последовательной схеме имеется одинаковая сила тока во всех проводниках:

    Согласно закону Ома, данные типы соединений проводников в разных случаях объясняются иначе. Так, в случае последовательной схемы, напряжения равны друг другу:

    U1 = IR1, U2 = IR2.

    Помимо этого, общее напряжение равно сумме напряжений отдельно взятых проводников:

    U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

    Полное сопротивление электроцепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников, вне зависимости от их числа.

    В случае параллельной схемы совокупное напряжение цепи аналогично напряжению отдельных элементов:

    А совокупная сила электротока рассчитывается как сумма токов, которые имеются по всем проводникам, расположенным параллельно:

    Чтобы обеспечить максимальную эффективность электрических сетей, необходимо понимать суть обоих типов соединений и применять их целесообразно, используя законы и рассчитывая рациональность практической реализации.

    Смешанное соединение проводников

    Последовательная и параллельная схема соединения сопротивления могут сочетаться в одной электросхеме при необходимости. К примеру, допускается подключение параллельных резисторов по последовательной или их группе, такое тип считается комбинированным или смешанным.

    В таком случае совокупное сопротивление рассчитывается посредством получения сумм значений для параллельного соединения в системе и для последовательного. Сначала необходимо рассчитывать эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной схеме, а затем элементов параллельного. Последовательное соединение считается приоритетным, причем схемы такого комбинированного типа часто используются в бытовой технике и приборах.

    Итак, рассматривая типы подключений проводников в электроцепях и основываясь на законах их функционирования, можно полностью понять суть организации схем большинства бытовых электроприборов. При параллельном и последовательном соединениях расчет показателей сопротивления и силы тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, можно грамотно использовать каждый тип организации цепей для подключения элементов оптимальным способом и с максимальной эффективностью.

    Нужно вычислить сопротивление последовательной, параллельной или комбинированной цепей? Нужно, если вы не хотите сжечь плату! Эта статья расскажет вам, как это сделать. Перед чтением, пожалуйста, уясните, что у резисторов нет «начала» и нет «конца». Эти слова вводятся для облегчения понимания изложенного материала.

    Шаги

    Сопротивление последовательной цепи

    Сопротивление параллельной цепи

    Сопротивление комбинированной цепи

    Некоторые факты

    1. Каждый электропроводный материал имеет некоторое сопротивление, являющееся сопротивляемостью материала электрическому току.
    2. Сопротивление измеряется в Омах. Символ единицы измерения Ом — Ω.
    3. Разные материалы имеют разные значения сопротивления.
      • Например, сопротивление меди 0.0000017 Ом/см 3
      • Сопротивление керамики около 10 14 Ом/см 3
    4. Чем больше значение сопротивления, тем выше сопротивляемость электрическому току. Медь, которая часто используется в электрических проводах, имеет очень малое сопротивление. С другой стороны, сопротивление керамики очень велико, что делает ее прекрасным изолятором.
    5. Работа всей цепи зависит от того, какой тип соединения вы выберете для подключения резисторов в этой цепи.
    6. U=IR. Это закон Ома, установленный Георгом Омом в начале 1800х. Если вам даны любые две из этих переменных, вы легко найдете третью.
      • U=IR: Напряжение (U) есть результат умножения силы тока (I) * на сопротивление (R).
      • I=U/R: Сила тока есть частное от напряжение (U) ÷ сопротивление (R).
      • R=U/I: Сопротивление есть частное от напряжение (U) ÷ сила тока (I).
    • Запомните: при параллельном соединении существует несколько путей прохождения тока по цепи, поэтому в такой цепи общее сопротивление будет меньше сопротивления каждого отдельного резистора. При последовательном соединении ток проходит через каждый резистор в цепи, поэтому сопротивление каждого отдельного резистора добавляется к общему сопротивлению.
    • Общее сопротивление в параллельной цепи всегда меньше сопротивления одного резистора с самым низким сопротивлением в этой цепи. Общее сопротивление в последовательной цепи всегда больше сопротивления одного резистора с самым высоким сопротивлением в этой цепи.

    Причем это могут быть не только проводники, но и конденсаторы. Здесь важно не запутаться в том, как выглядит каждое из них на схеме. А уже потом применять конкретные формулы. Их, кстати, нужно помнить наизусть.

    Как различить эти два соединения?

    Внимательно посмотрите на схему. Если провода представить как дорогу, то машины на ней будут играть роль резисторов. На прямой дороге без каких-либо разветвлений машины едут одна за другой, в цепочку. Так же выглядит и последовательное соединение проводников. Дорога в этом случае может иметь неограниченное количество поворотов, но ни одного перекрестка. Как бы ни виляла дорога (провода), машины (резисторы) всегда будут расположены друг за другом, по одной цепочке.

    Совсем другое дело, если рассматривается параллельное соединение. Тогда резисторы можно сравнить со спортсменами на старте. Они стоят каждый на своей дорожке, но направление движения у них одинаковое, и финиш в одном месте. Так же и резисторы — у каждого из них свой провод, но все они соединены в некоторой точке.

    Формулы для силы тока

    О ней всегда идет речь в теме «Электричество». Параллельное и последовательное соединение по-разному влияют на величину в резисторах. Для них выведены формулы, которые можно запомнить. Но достаточно просто запомнить смысл, который в них вкладывается.

    Так, ток при последовательном соединении проводников всегда одинаков. То есть в каждом из них значение силы тока не отличается. Провести аналогию можно, если сравнить провод с трубой. В ней вода течет всегда одинаково. И все препятствия на ее пути будут сметаться с одной и той же силой. Так же с силой тока. Поэтому формула общей силы тока в цепи с последовательным соединением резисторов выглядит так:

    I общ = I 1 = I 2

    Здесь буквой I обозначена сила тока. Это общепринятое обозначение, поэтому его нужно запомнить.

    Ток при параллельном соединении уже не будет постоянной величиной. При той же аналогии с трубой получается, что вода разделится на два потока, если у основной трубы будет ответвление. То же явление наблюдается с током, когда на его пути появляется разветвление проводов. Формула общей силы тока при :

    I общ = I 1 + I 2

    Если разветвление составлено из проводов, которых больше двух, то в приведенной формуле на такое же количество станет больше слагаемых.

    Формулы для напряжения

    Когда рассматривается схема, в которой выполнено соединение проводников последовательно, то напряжение на всем участке определяется суммой этих величин на каждом конкретном резисторе. Сравнить эту ситуацию можно с тарелками. Удержать одну из них легко получится одному человеку, вторую рядом он тоже сможет взять, но уже с трудом. Держать в руках три тарелки рядом друг с другом одному человеку уже не удастся, потребуется помощь второго. И так далее. Усилия людей складываются.

    Формула для общего напряжения участка цепи с последовательным соединением проводников выглядит так:

    U общ = U 1 + U 2 , где U — обозначение, принятое для

    Другая ситуация складывается, если рассматривается Когда тарелки ставятся друг на друга, их по-прежнему может удержать один человек. Поэтому складывать ничего не приходится. Такая же аналогия наблюдается при параллельном соединении проводников. Напряжение на каждом из них одинаковое и равно тому, которое на всех них сразу. Формула общего напряжения такая:

    U общ = U 1 = U 2

    Формулы для электрического сопротивления

    Их уже можно не запоминать, а знать формулу закона Ома и из нее выводить нужную. Из указанного закона следует, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления. То есть U = I * R, где R — сопротивление.

    Тогда формула, с которой нужно будет работать, зависит от того, как выполнено соединение проводников:

    • последовательно, значит, нужно равенство для напряжения — I общ * R общ = I 1 * R 1 + I 2 * R 2;
    • параллельно необходимо пользоваться формулой для силы тока — U общ / R общ = U 1 / R 1 + U 2 / R 2 .

    Далее следуют простые преобразования, которые основываются на том, что в первом равенстве все силы тока имеют одинаковое значение, а во втором — напряжения равны. Значит, их можно сократить. То есть получаются такие выражения:

    1. R общ = R 1 + R 2 (для последовательного соединения проводников).
    2. 1 / R общ = 1 / R 1 + 1 / R 2 (при параллельном соединении).

    При увеличении числа резисторов, которые включены в сеть, изменяется количество слагаемых в этих выражениях.

    Стоит отметить, что параллельное и последовательное соединение проводников по-разному влияют на общее сопротивление. Первое из них уменьшает сопротивление участка цепи. Причем оно оказывается меньше самого маленького из использованных резисторов. При последовательном соединении все логично: значения складываются, поэтому общее число всегда будет самым большим.

    Работа тока

    Предыдущие три величины составляют законы параллельного соединения и последовательного расположения проводников в цепи. Поэтому их знать нужно обязательно. Про работу и мощность необходимо просто запомнить базовую формулу. Она записывается так: А = I * U * t , где А — работа тока, t — время его прохождения по проводнику.

    Для того чтобы определить общую работу при последовательном соединении нужно заменить в исходном выражении напряжение. Получится равенство: А = I * (U 1 + U 2) * t, раскрыв скобки в котором получится, что работа на всем участке равна их сумме на каждом конкретном потребителе тока.

    Аналогично идет рассуждение, если рассматривается схема параллельного соединения. Только заменять полагается силу тока. Но результат будет тот же: А = А 1 + А 2 .

    Мощность тока

    При выведении формулы для мощности (обозначение «Р») участка цепи опять нужно пользоваться одной формулой: Р = U * I. После подобных рассуждений получается, что параллельное и последовательное соединение описываются такой формулой для мощности: Р = Р 1 + Р 2 .

    То есть, как бы ни были составлены схемы, общая мощность будет складываться из тех, которые задействованы в работе. Именно этим объясняется тот факт, что нельзя включать в сеть квартиры одновременно много мощных приборов. Она просто не выдержит такой нагрузки.

    Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

    Сразу же после того, как перегорит одна из лампочек, станет ясно, как они были соединены. При последовательном соединении не будет светиться ни одна из них. Это объясняется тем, что пришедшая в негодность лампа создает разрыв в цепи. Поэтому нужно проверить все, чтобы определить, какая перегорела, заменить ее — и гирлянда станет работать.

    Если в ней используется параллельное соединение, то она не перестает работать при неисправности одной из лампочек. Ведь цепь не будет полностью разорвана, а только одна параллельная часть. Чтобы отремонтировать такую гирлянду, не нужно проверять все элементы цепи, а только те, которые не светятся.

    Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы?

    При их последовательном соединении наблюдается такая ситуация: заряды от плюсов источника питания поступают только на внешние обкладки крайних конденсаторов. Те, что находятся между ними, просто передают этот заряд по цепочке. Этим объясняется то, что на всех обкладках появляются одинаковые заряды, но имеющие разные знаки. Поэтому электрический заряд каждого конденсатора, соединенного последовательно, можно записать такой формулой:

    q общ = q 1 = q 2 .

    Для того чтобы определить напряжение на каждом конденсаторе, потребуется знание формулы: U = q / С. В ней С — емкость конденсатора.

    Общее напряжение подчиняется тому же закону, который справедлив для резисторов. Поэтому, заменив в формуле емкости напряжение на сумму, мы получим, что общую емкость приборов нужно вычислять по формуле:

    С = q / (U 1 + U 2).

    Упростить эту формулу можно, перевернув дроби и заменив отношение напряжения к заряду емкостью. Получается такое равенство: 1 / С = 1 / С 1 + 1 / С 2 .

    Несколько по-другому выглядит ситуация, когда соединение конденсаторов — параллельное. Тогда общий заряд определяется суммой всех зарядов, которые накапливаются на обкладках всех приборов. А значение напряжения по-прежнему определяется по общим законам. Поэтому формула для общей емкости параллельно соединенных конденсаторов выглядит так:

    С = (q 1 + q 2) / U.

    То есть эта величина считается, как сумма каждого из использованных в соединении приборов:

    С = С 1 + С 2.

    Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников?

    То есть такого, в котором последовательные участки сменяют параллельные, и наоборот. Для них по-прежнему справедливы все описанные законы. Только применять их нужно поэтапно.

    Сперва полагается мысленно развернуть схему. Если представить ее сложно, то нужно нарисовать то, что получается. Объяснение станет понятнее, если рассмотреть его на конкретном примере (см. рисунок).

    Ее удобно начать рисовать с точек Б и В. Их необходимо поставить на некотором удалении друг от друга и от краев листа. Слева к точке Б подходит один провод, а вправо направлены уже два. Точка В, напротив, слева имеет два ответвления, а после нее расположен один провод.

    Теперь необходимо заполнить пространство между этими точками. По верхнему проводу нужно расположить три резистора с коэффициентами 2, 3 и 4, а снизу пойдет тот, у которого индекс равен 5. Первые три соединены последовательно. С пятым резистором они параллельны.

    Оставшиеся два резистора (первый и шестой) включены последовательно с рассмотренным участком БВ. Поэтому рисунок можно просто дополнить двумя прямоугольниками по обе стороны от выбранных точек. Осталось применить формулы для расчета сопротивления:

    • сначала ту, которая приведена для последовательного соединения;
    • потом для параллельного;
    • и снова для последовательного.

    Подобным образом можно развернуть любую, даже очень сложную схему.

    Задача на последовательное соединение проводников

    Условие. В цепи друг за другом подсоединены две лампы и резистор. Общее напряжение равно 110 В, а сила тока 12 А. Чему равно сопротивление резистора, если каждая лампа рассчитана на напряжение в 40 В?

    Решение. Поскольку рассматривается последовательное соединение, формулы его законов известны. Нужно только правильно их применить. Начать с того, чтобы выяснить значение напряжения, которое приходится на резистор. Для этого из общего нужно вычесть два раза напряжение одной лампы. Получается 30 В.

    Теперь, когда известны две величины, U и I (вторая из них дана в условии, так как общий ток равен току в каждом последовательном потребителе), можно сосчитать сопротивление резистора по закону Ома. Оно оказывается равным 2,5 Ом.

    Ответ. Сопротивление резистора равно 2,5 Ом.

    Задача на параллельное и последовательное

    Условие. Имеются три конденсатора с емкостями 20, 25 и 30 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединении.

    Решение. Проще начать с В этой ситуации все три значения нужно просто сложить. Таким образом, общая емкость оказывается равной 75 мкФ.

    Несколько сложнее расчеты будут при последовательном соединении этих конденсаторов. Ведь сначала нужно найти отношения единицы к каждой из этих емкостей, а потом сложить их друг с другом. Получается, что единица, деленная на общую емкость, равна 37/300. Тогда искомая величина получается приблизительно 8 мкФ.

    Ответ. Общая емкость при последовательном соединении 8 мкФ, при параллельном — 75 мкФ.

    Последовательное соединение проводников. 8-й класс

    Цели:

    • Получить новые знания об электрических цепях
    • Выявить закономерности в цепи с последовательным соединением проводников.
    • Применение полученных знаний для практического применения при решении учебных задач

    Ход урока

    Слайды 1-2. Презентация

    1. Организационный этап. Мотивации к учебной деятельности. Постановка учебных задач

    А) Проверка готовности обучающихся к уроку. (- Учебники, тетради, таблицы оценивания деятельности на уроке. Маршрутный лист урока. Карточки для экспериментальной работы и тестовых заданий. Оборудование в соответствии описанию.

    — Проверка эмоциональной готовности обучающихся. (Улыбнитесь друг другу, возьмитесь за руки так, чтобы ваше пожатие дошло до каждого ученика в классе).

    Б) Посмотрите на свои руки. Что получилось, когда мы их соединили (цепь). А какие цепи мы с вами изучаем на уроках физики? Вы уже выполнили три лабораторные работы с электрическими цепями. Скажите, как вы соединяли приборы в этих цепях? (Все приборы последовательно, а вольтметр – параллельно. Как включается в цепь амперметр?). (Слайд 3)

    Вспомните, какое соединение рук было у вас в начале урока. (I, U, R, последовательное соединение)

    Предположите, какой может быть тема нашего урока. (Слайд 4,5)

    В) Сформулируйте закон Ома для участка цепи,

    Какие физические характеристики электрических цепей он связывает?

    (Слайд 6)

    Кейс-стади: После новогоднего утренника в начальных классах ёлочная гирлянда перестала работать. Через два часа начиналось мероприятие “Новогодний колейдоскоп” в 5-8 классах. Гирлянда должна снова работать. Монтёр успокоил, что быстро найдёт сгоревшую лапочку и всё будет в порядке.

    — Согласны ли вы с утверждением монтёра? Какой бы выход предложили вы?

    Как соединены лампочки ёлочной гирлянды между собой ?

    — Почему не проходит электрический ток по всей цепи? Что необходимо знать, чтобы решить проблему с гирляндой?

    2. Этап актуализации знаний. Совместное исследование проблемы. Планирование деятельности.

    С помощью таблицы самооценивания выявим уровень ваших знаний по теме урока и попытаемся увидеть имеющиеся проблемы. (Слайд 7)

    Таблица самооценивания: Знаю “Что…” , “Знаю “Как …” , Знаю “Зачем…”.

    За каждый плюс – 1 балл

    Максимально: 15 баллов

    Знаю “Что…” Знаю “Как …” Знаю “Зачем…” Знаю “Я”
    1.Электрический ток это упорядоченное движение заряженных частиц 1.Выполнять правила ТБ при работе с электрическими приборами. 1.Используют вольтметр и амперметр 1. Усвоил физические понятия по теме:

    — хорошо

    — достаточно

    — недостаточно

    2.Электрическую цепь составляют источник тока, приёмники, замыкающие устройства, соединённые между собой 2.Собрать электрическую цепь по схеме. 2.Собирают электрические цепи
    3.Сила тока, напряжение и сопротивление являются характеристиками электрической цепи 3.Присоединять амперметр 3.Измеряют силу тока, напряжение

    и сопротивление электрической цепи

    2. Овладел навыками сборки электрических цепей — хорошо

    — достаточно

    — недостаточно

    4.Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению источника тока и обратно пропорциональна сопротивлению проводника 4.Присоединять вольтметр 4.Применяют закон Ома для участка цепи 3. Умею использовать формулы при решении задач — хорошо

    — достаточно

    — недостаточно

    5. Есть электрическая цепь последовательного соединения проводников 5.Рассчитать сопротивление проводников

    6. Рассчитать общее сопротивление цепи.

    5.Исследуют последовательное соединение проводников 4. изучила закономерности последовательного соединения проводников

    — хорошо

    — достаточно

    — недостаточно

    Итоговая оценка: 5б  

    (Слайд 8) Предлагаю сформулировать основную проблему, которую мы будем решать на данном уроке.

    Выявление закономерностей между физическими величинами I, U, R, характеризующими электрическую цепь при последовательном соединении нескольких проводников?

    Слайд 9

    Цель урока: Ознакомиться с описанием последовательного соединения проводников,

  • Исследовать закономерности последовательного соединения;
  • Выяснить области применения полученных знаний на практике.
  • Задачи урока:

    Изучить последовательное соединение проводников в электрической цепи;

    Убедиться в справедливости закономерностей последовательного соединения проводников на опыте;

    Научиться рассчитывать основные характеристики цепей с последовательным соединением проводников.

    Слайд 10

    По какому плану мы можем действовать при решении данной проблемы? Слайд

    1. Изучить теоретически информацию о последовательном соединении проводников:

    Изучить материал п. 48 стр 136 учебника до Примера 1.

    А) Прочитать текст с маркировкой справа на полях следующими знакками:

    V – “ знаю”, + “это для меня новое”, ? “ хочу узнать”,

    — “это противоречит моим представлениям” ( я думал иначе).

    Б) Проверить понимание по вопросам 1- 4 стр 138 (Работа в парах. Взаимопроверка)

    1. Изучить лекцию на сайте дистанционного обучения через личный кабинет. Выполнить задание. Ознакомиться с заданием.

    2. Проверить и подтвердить полученные знания в ходе эксперимента. Установить законы.

    3. Рассмотреть достоинства и недостатки и применение законов последовательного соединения проводников на практике

    4. Итоговый тест как контроль понимания и усвоения.

    5. Рефлексия. Анализ решения проблем. Выполнение задач урока.

    6. Итоговое оценивание.

    Этот план и станет этапами нашей деятельности на уроке. Познакомьтесь с маршрутным листом деятельности на уроке. Он предполагает различные виды деятельности и формы оценивания деятельности: самооценку, взаимооценивание, оценку в группе, оценку участия в коллективной совместной деятельности и оценку учителя. Всё это даст итоговую оценку за урок. С критериями оценивания каждого вида деятельности мы уже знакомы. У вас на столах есть памятки.

    3. Коллективная деятельность по исследованию последовательного соединения проводников. Слайды 11-13

    А) Работа с учебником по теоретическому обоснованию закономерностей последовательного соединения. Два ученика работают на сайте дистанционного обучения в личных кабинетах.

    В парах с взаимопроверкой по вопросам.

    1). Прочитать п. 48 стр. 135-137 и подготовить ответы на следующие вопросы.

    • Какое соединение проводников называется последовательным?
    • Какая закономерность существует для силы тока в общей цепи последовательного соединения проводников?
    • Какая закономерность существует для напряжения в общей цепи последовательного соединения проводников?
    • Какая закономерность существует для сопротивления в общей цепи последовательного соединения проводников?

    2). Работа на сайте ДО: Прочитать лекцию по теме “ Последовательное соединение проводников”. Выполнить задание. После взаимопроверки, отправить на контроль учителю.

    Проверить усвоение знаний в парах. (На слайде на экране)

    Выставить оценки за полученный результат в маршрутный лист за данный этап урока.

    Слайд 14

    4. Физминутка:

    Закроем все свои глаза (Глазами следим за движением рук)
    Представим, что мы провода
    Открываем глаза и следим за рукой
    По проводам бежит поток большой
    Несёт поток частиц заряды
    Бросает их то вниз, то вверх
    И снова вниз, и снова вверх
    Нам упорядочить их надо
    Мы ток в цепи создать должны
    От “+” источника приборы соединены
    Теперь смелее ключ замыкай
    Последовательное соединение проводников изучай.

    Повторение правил техники безопасности на уроке. (карточка на столе уч-ся)

    5. Исследование цепи последовательного соединения проводников. Работа в группах Слайды 15,16

    Вам предстоит экспериментальная проверка закономерностей последовательного соединения проводников. На перемене вы прошли инструктаж по технике безопасности и расписались в журнале. Сейчас ещё раз просмотрите основные требования безопасности при работе с электрическими цепями (на слайде). И приступайте к работе.

    Учитель: На работу отводится 15 минут. Выполняете эксперимент и готовите защиту по следующему алгоритму:

    1. Цель выполняемого эксперимента
    2. Гипотеза. Ожидаемый результат.
    3. Ход выполнения эксперимента
    4. Полученный вывод

    А) Собрать электрическую цепь. Выполнить по описанию эксперимент, предварительно повторив правила Техники безопасности работы с электрическими приборами. ( На экране)

    Деятельность Группы 1 Деятельность Группы 2

    1. Собрать электрическую цепь по схеме 1. Собрать электрическую цепь по схеме
    2. Измерить силу тока на разных участках цепи 2. Измерить напряжение на каждом резисторе U1 иU2
    3. Что можно сказать о значении силы тока на разных участках цепи 3. Измерить общее напряжение на участке, где стоят два резистора
    4. Выразить это утверждение математической формулой 4. Сделать вывод и записать его математической формулой

    Используя результаты обеих групп, рассчитать полное сопротивление цепи

    Б) Совместно заполнить таблицу на доске своими результатами: (Слайд презентации)

    Наименование исследуемых величин Закономерности последовательного соединения
    Схема

    Полная сила тока цепи 1 группа:
    Полное напряжение цепи 2 группа:
    Полное сопротивление цепи Совместный расчёт:
    Сопротивление цепи с двумя резисторами  

    Как определить полное сопротивление?

    Оценить работу каждого члена группы и внести её в оценочный лист в соответствии с алгоритмом оценки деятельности в группе.

    6. Фронтальная работа с классом. (Слайд 17)

    Учитель: Мы продолжаем изучать электрические явления. Учимся читать и собирать электрические схемы, работать с электроизмерительными приборами. Выявлять закономерности.

    — На доске начерчена схема последовательного соединения по рис. 78Б §48.

    На слайде вы видите электрическую цепь. Замыкаем цепь. Что вы видите? Что произойдёт если одну из лампочек выкрутить? Будет ли ток в такой цепи и почему? Сможете ли вы ответить на вопросы ситуации с гирляндой?

    Слайды 18,19,20

    Преимущества и недостатки последовательного соединения проводников: (На слайде на экране). Практическое применение последовательного соединения.

    — Выгодно ли использовать такое соединение проводников, чем оно неудобно.

    — Привести пример последовательного соединения проводников из практической жизни.

    (Ёлочнаяя гирлянда, цепь уличного освещения, соединение сопротивлений и т.д.). (Оценивает учитель).

    Слайд 21

    7.З акрепление полученных знаний и навыков.

    Решение задачи с классом: Используя схему последовательного соединения, найти напряжение на каждом резисторе, если вольтметр показывает напряжение 12 В.

     

    Решение:

    1). Rобщ.=R1+R2=2Ом+4Ом=6Ом

    2).по закону Ома Iобщ.= U : Rобщ = 12В : 6Ом = 2А

    3). Iобщ.= I1= I2 = 2А

    4). Из закона Ома U1= I * R1= 2А * 2Ом = 4В

    U2= I * R2=2А * 4Ом = 8В или U2=Uобщ.-U1=12В — 4В= 8В, т.к. Uобщ = U1 +U2

    Ответ: U1 = 4В, U2 = 8В.

    Изучить самостоятельно: 1.Учебник п.48 стр137

    Пример 1. Решение задачи. 2.Оформить в тетрадь краткую запись решения. (Взаимопроверка в парах).

    8. Перейти к выполнению итогового теста. (Задания теста на карточках)

    (Индивидуальная работа с самопроверкой и самооценкой)

    Итоговый тест с разно уровневыми заданиями. 1.Сила тока I в проводнике сопротивлением R1 равна 4А. Какова сила тока в проводнике сопротивлением R2 ?

    А) 4А, Б) 2А В) 8А Г) 16 А

    2. Вычислите сопротивление ёлочной гирлянды, состоящей из 20 лампочек, соединённых последовательно, если каждая из них имеет сопротивление 12 Ом.

    А) 180 Ом; Б) 240 Ом; В) 360 Ом; Г) 120 Ом.

    3. В сеть с напряжением 120 В включили последовательно три лампы. Каково напряжение на каждой лампе?

    А) 360 В; Б) 120 В; В) 40В; Г) 60В.

    4. Определить силу тока в последовательной цепи, изображённой на схеме:

    А) 26А; Б) 2,6 А; В) 10А; Г) 13 А.

    5.Определите по схеме сопротивление участка АВ и силу тока через него.

    А) 9 Ом, 5А ; Б) 9 Ом, 0,3 А; В) 18 Ом, 3А. Г) 18 Ом, 1 А.

    Проверь себя . Слайд 22 Самоконтроль

    9. Итоговое обобщение. Заполнить с классом таблицу на доске. Проверьте правильность своей работы по слайду на экране. Внесите коррективы. Слайд 23.

    Наименование исследуемых величин Закономерности последовательного соединения
    Схема

    Полная сила тока I = I1 = I2
    Полное напряжение U = U1 + U2
    Полное сопротивление R = R1 + R2
    Сопротивление цепи с двумя резисторами R = R1 + R2
    Сопротивление цепи с N одинаковыми резисторами R= nR0

    10. Проектирование домашнего задания: (Слайд 24)

    А) п 48 учебника. Ответы на вопросы. Законы знать.

    Б) Войти на сайт дистанционного обучения в свои личные кабинеты. Прочесть лекцию по теме “Последовательное соединение проводников”. Выполнить интерактивное задание и заполнить лист достижений по теме. Отправить на почту учителя для проверки до следующего урока физики.

    В) Упражнение 32 (1,2). Учебник стр 138

    11. Рефлексия.

    Итоговое оценивания деятельности обучающихся на уроке.

    А) Установлены ли закономерности последовательного соединения проводников. Решена ли учебная задача урока.

    Б) Что нового узнали: Чему научились: Что было самым сложным на уроке

    В) Оцените свою деятельность на уроке с помощью рефлексивной таблицы:

    № п/п Параметры рефлексии Результаты рефлексии
    1 На уроке я работал Активно/пассивно
    2 Своей работой на уроке я Доволен / недоволен
    3 Урок для меня показался Длинным/коротким
    4 За урок я успел Устать/не устать
    5 Моё настроение стало Лучше/хуже
    6 Материал урока мне был Понятен/непонятен

    Полезен/неполезен

    Интересен/не интересен

    7 Домашнее задание мне кажется Лёгким/трудным

    Интересным/неинтересным

    Г) Заполнение Итоговой оценочной таблицы в соответствии с маршрутным листом.

    В завершение урока прошу всех встать и снова взяться за руки, образуя последовательную цепь. Я замыкаю её своими руками и передаю вам всем свою благодарность за совместную успешную работу на уроке. Молодцы! Спасибо за урок!

    Маршрутный лист урока

      Этапы урока Деятельность на уроке
    ученика В парах В группе учителем
    1. Мотивация учебной деятельности. Готовность к уроку. Определение темы урока.       *
    2. Актуализация знаний обучающихся — по таблице самооценивания уровня имеющихся знаний и умений поставить учебную задачу на урок

    .- Планирование деятельности для решения проблемы

    *

     

    *

      *  
    3. Изучение новой информации по поставленной теме урока   *    
    4. Фронтальная работа с классом по знакомству с последовательным соединением проводников       *
      Физкультминутка        
    5. Исследование учащимися закономерностей последовательного соединения проводников. Защита полученного результата.   * *  
    7. Заполнение обобщающей таблицы закономерностей последовательного соединения проводников с проверкой по образцу *   *  
    8. Самостоятельное применение закономерностей последовательного соединения проводников

    — установление соответствия между новыми формулами и понятиями

    — решение задач разного уровня с самопроверкой по образцу или итоговый тест

    *      
    9. Участие в проектировании домашнего задания.   *    
    10. Итоговое обобщение. Рефлексия *     *
    11. Итоговое оценивание *   * *

    ОЦЕНОЧНЫЙ ЛИСТ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА УРОКЕ

    2. Оценивание деятельности обучающихся на этапах урока

    № п/п Этапы урока   Само оценка Взаимо оценка Оценка группы Оценка учителя
    учитель
    итоговая
    1 Организационный этап: Готовность к уроку          
    2 Актуализация знаний:

    — участие в работе по воспроизведению опорных знаний

    — степень участия в определении темы урока и постановке учебной задачи на урок

     

    *      

     

    *

     
    3 Формирование навыков получения новых знаний

    — умение работать с текстом учебника и на сайте дистанционного обучения в личном кабинете

    — анализ и систематизация новых знаний (таблица)

    — установление соответствия между основными характеристиками и формулами для их вычисления

    — выполнение исследовательских заданий

    12б

     

     

     

     

     

     

    *

     

     

     

    *

     

     

     

     

     

    *

     
    4 Закрепление и использование полученных знаний в практических целях

    — работа с учебником

    -умение выполнять эксперимент

    — умение защищать и представлять результаты деятельности

    — умение применять формулы к решению задач

    19б

     

     

     

     

     

    *

     

    *

     

     

     

     

     

    *

    *

     

     

     

    *

    *

     
    5 Проверка уровня усвоения новых знаний в ходе итогового обобщения.       *  
    6 Проектирования домашнего задания          
    7 Результаты рефлексии. Итоговое оценивание.

    Умение осознавать себя и оценивать свой вклад в решении учебной задачи урока

    *   *    
    8 Итоговое оценивание. Умение принимать внешнюю оценку своей деятельности. * * * *  
    9   55б          

    Лист самооценки работы в группе на уроке физики.

    Фамилия и имя _____________________________________________Класс_8____

    Оцени работу своей группы. Отметь вариант ответа (обведи в кружочек или подчеркни), с которым ты согласен (а).

    1.Все ли члены группы принимали участие в работе над проектом?

    А. Да, все работали одинаково, роли распределили в начале работы.

    Б. Нет, работал только один участник.

    В. Кто-то работал больше, а кто-то меньше.

    2. Дружно ли вы работали? Были ли ссоры?

    А. Работали дружно, ссор не было.

    Б. Работали дружно, иногда спорили, но не ссорились.

    В. Очень трудно было договориться с участниками группы, не всегда получался конструктивный диалог или беседа.

    3.Тебе нравится результат работы группы?

    А. Да, все получилось хорошо.

    Б. Нравится, но можно было бы сделать лучше.

    В. Нет, не нравится.

    4.Оцени свой вклад в работу группы по 10-бальной шкале

    (0-не принимал (а) участие в работе; 8б — активное участие в работе группы)

    Серия

    против параллельных цепей: полный анализ

    Знание

    Узнайте больше о последовательных и параллельных цепях

    Источник: pixabay.com

    Основы электрических цепей

    Электрические цепи могут быть расположены как последовательно, так и параллельно. Цепи серии позволяют электронам течь к одному или нескольким резисторам, которые являются элементами цепи, использующей энергию ячейки.Все элементы соединены одной ветвью. С другой стороны, каждый из элементов в параллельной схеме имеет свои отдельные ответвления.

    Вот разбивка общих терминов и иллюстраций, с которыми вы можете столкнуться при работе с последовательными и параллельными цепями .

    Итак, теперь, когда мы рассмотрели некоторые основы, давайте углубимся в каждый из типов схем.

    EdrawMax

    Универсальное программное обеспечение для построения диаграмм

    Легко создавайте более 280 типов диаграмм

    Простое начало построения диаграмм с помощью различных шаблонов и символов

    • Превосходная совместимость файлов: Импорт и экспорт чертежей в файлы различных форматов, например Visio
    • Кроссплатформенная поддержка (Windows, Mac, Linux, Интернет)

    Последовательные и параллельные цепи

    Цепь серии

    В последовательной цепи резисторы расположены в цепочке вдоль одной ветви.Ток, проходящий через каждый резистор, одинаков. Каждый компонент в последовательной цепи зависит друг от друга; если один компонент был удален, ни один из компонентов не включится.

    Последовательные цепи состоят из последовательных соединений. Все компоненты связаны одним путем. Ток может течь только по этому единственному пути. В этом примере есть один путь, по которому может пройти ток, проходя от ячейки к выключателю и двум лампочкам.

    Примером последовательной цепи, используемой в реальном объекте, является лампа.Цепь состоит из источника питания, выключателя, лампы и обратно к источнику питания. Другие примеры последовательных цепей в реальных объектах включают рождественские гирлянды, холодильники, морозильники.

    • Плюсы
      • Последовательные цепи не так легко перегреваются. Сухие и легковоспламеняющиеся предметы с меньшей вероятностью загорятся, если их поместить рядом с последовательной цепью.
      • Последовательные схемы очень просты для понимания и изготовления.
      • Добавление ячеек в цепь приведет к большему напряжению.
    • Минусы
      • Компоненты последовательной цепи соединены друг с другом. Если один сломается или выйдет из строя, остальные не включатся. Классический пример — рождественские огни.
      • Чем больше компонентов в последовательной цепи, тем больше будет сопротивление.

    Параллельная цепь

    В параллельной цепи ток должен проходить как минимум по двум разным ветвям.Ток будет делиться на количество ответвлений. Каждый резистор будет иметь постоянную величину напряжения, но ток, проходящий через каждую ветвь, может варьироваться.

    Параллельные цепи состоят из параллельных соединений. В этом типе соединения каждый из компонентов подключается через выводы друг друга, как показано на схеме ниже.

    Один реальный пример параллельной цепи можно найти в освещении и проводке в домах. Все светильники питаются от одного источника питания.Если, например, одна лампочка перегорает, источник питания по-прежнему может подавать напряжение на другие лампочки, гарантируя, что другие приборы могут продолжать работать в обычном режиме.

    • Плюсы
      • Каждый компонент в параллельной цепи получает одинаковое количество напряжения.
      • Если один компонент перестанет работать или выйдет из строя, это не повлияет на работу других компонентов.
      • Компоненты могут быть подключены или отключены от цепи, не затрагивая другие компоненты.
    • Минусы
      • Параллельные цепи настроить гораздо сложнее. Для создания одного требуется большее количество проводов.
      • Напряжение нельзя увеличить, если не уменьшить сопротивление в параллельной цепи.

    Дополнительные примеры

    Вот еще два примера последовательных и параллельных цепей.

    Пример последовательной цепи

    Пример параллельной цепи

    Отзывы

    Когда дело доходит до последовательной схемы и параллельной схемы , каждая из них имеет разные электрические свойства, которые вы должны учитывать при выборе того, что лучше всего соответствует вашим потребностям.

    • Компоненты в последовательной цепи образуют единый путь для прохождения тока. Это самый простой вид схемы, но помните, что компоненты зависят друг от друга.
    • В параллельной цепи есть как минимум две ветви, по которым протекает ток. Если один компонент перестанет работать, это не повлияет на работу других.

    Так почему же стоит выбрать EdrawMax ? Как видно из приведенных выше диаграмм, EdrawMax оснащен множеством символов и диаграмм, включая все шаблоны, которые вы видите выше. Попробуйте и убедитесь, насколько просто можно создавать последовательные и параллельные схемы! Кроме того, он содержит обширные встроенные шаблоны, которые вы можете использовать бесплатно или поделиться своими шаблонами последовательностей и параллельных цепей с другими участниками нашего сообщества шаблонов.

    Связанные статьи

    Что такое последовательная цепь? Определение и расчет

    В чем разница между последовательной и параллельной цепями? Хотя схемы только с одной батареей и одним сопротивлением нагрузки просты для оценки, они редко используются на практике. Как правило, мы сталкиваемся со схемами, в которых более двух компонентов соединены вместе. Последовательная цепь — это цепь, в которой весь ток проходит через все компоненты.

    Что такое последовательная цепь?

    Последовательная цепь представляет собой простую цепь, которая позволяет электронам проходить между одним или несколькими резисторами. Все, что потребляет энергию от ячейки, называется резистором (батареей). В последовательной цепи резистором обычно является лампочка. Чтобы зажечь лампочку, цепь соединяется с ячейкой от одного конца до другого, без разветвлений. Все компоненты схемы должны быть просто подключены одним концом к ячейке, а другим концом к колбе; любые разрывы или разъединения приведут к отказу цепи.

    Искусственные и естественные контуры — это два типа контуров, которые у нас есть. Поскольку показанная ниже простая схема питается от ячейки, это искусственная схема. В цепи будет установлен предохранитель или автоматический выключатель, чтобы поток не стал опасным.

    Что такое искусственный контур? (Ссылка: twinkl.com )

    Определение простой последовательной электрической цепи

    Понимание схем, принципов их работы и способов расчета таких параметров, как полное сопротивление различных типов цепей, является частью изучения основ электроники. .Схемы реального мира могут быть сложными, но вы можете понять их, используя фундаментальное понимание, которое вы получили при изучении более простых, идеализированных схем.

    Последовательные и параллельные цепи являются двумя основными типами цепей. Все компоненты (например, резисторы) размещаются в линию в последовательной цепи, состоящей из одной петли провода. Параллельная цепь делится на несколько ветвей, каждая из которых имеет один или несколько компонентов. Последовательные схемы просты для расчета, но важно понимать различия и то, как с ними работать.Посетите здесь, чтобы узнать последовательную схему более подходящим образом.

    Основы электрических цепей

    Только в цепях течет электричество. Иными словами, чтобы что-то заработало, требуется полный цикл. Когда вы используете переключатель, чтобы разорвать петлю, питание перестает поступать, и ваш свет (например) выключается. Простая цепь представляет собой замкнутый контур проводника, по которому могут перемещаться электроны, обычно состоящий из источника питания (например, батареи), электрического компонента или устройства (например, резистора или лампочки) и проводника.

    Чтобы понять, как работают схемы, вам нужно выучить некоторые основные термины, но большинство фраз вы будете знать из повседневной жизни.

    Разница в электрической потенциальной энергии между двумя точками на единицу заряда называется «разницей напряжений». Когда две клеммы батареи соединены в цепь, между ними создается разность потенциалов, позволяющая току течь от одной к другой. Технически напряжение — это потенциал в одной точке, но на практике значение имеют изменения напряжения.Разность потенциалов между двумя клеммами 5-вольтовой батареи составляет 5 вольт, а 1 вольт равен 1 джоулю на кулон.

    Цепь образуется, когда проводник (например, проволока) подсоединяется к обеим клеммам батареи и по нему протекает электрический ток. Ток измеряется в амперах, что равняется кулонам в секунду.

    Любой проводник будет иметь электрическое «сопротивление», которое относится к сопротивлению материала протеканию тока. Сопротивление проводника измеряется в омах (Ом), а проводник с сопротивлением 1 Ом, подключенный к напряжению 1 вольт, пропускает 1 ампер тока.Уравнение между этими элементами выражается законом Ома (V=RI).

    Цепь последовательной конфигурации

    Сначала пример последовательной цепи представлен ниже: Конфигурация последовательной цепи

    (Ссылка: allaboutcircuits.com ) R 3 ) на этой схеме соединены длинной цепочкой от одной клеммы аккумулятора к другой. (Стоит отметить, что нижняя маркировка — эти маленькие цифры справа внизу от буквы «R» — не имеет ничего общего с сопротивлением резисторов.) Они служат только для того, чтобы отличить один резистор от другого.)

    Последовательная цепь отличается тем, что ток может течь только в одном направлении. Ток в этой цепи течет по часовой стрелке от точки 1 к точке 2, к точке 3, к точке 4 и обратно к точке 1.

    Падение напряжения в последовательной цепи

    Чтобы определить падение напряжения между отдельными резисторами в серии, выполните следующие действия. :

    • Добавьте отдельные значения сопротивления, чтобы рассчитать общее сопротивление.
    • Рассчитайте ток в цепи, который одинаков для всех резисторов, поскольку в цепи только один провод.
    • Используя закон Ома, рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе.

    Расчет сопротивления последовательной цепи

    Различие между последовательными и параллельными цепями подчеркивается путем расчета общего сопротивления нескольких резисторов. Общее сопротивление (R total ) в последовательной цепи представляет собой просто сумму отдельных сопротивлений, поэтому: } + {R}_{3} + …

     

    Поскольку это последовательная цепь, общее сопротивление пути равно сумме отдельных сопротивлений.

    Другие расчеты в последовательной цепи

    В последовательной цепи значительно проще рассчитать сопротивление , чем в параллельной, однако это не всегда так. В последовательных и параллельных цепях уравнения для емкости (C) работают в противоположном направлении. Поскольку у вас есть уравнение для обратной величины емкости в последовательной цепи, вы можете вычислить общую емкость (C total )

    Эквивалентная емкость последовательных конденсаторов

    Все компоненты в последовательной цепи соединены на один и тот же путь вокруг контура, и последовательные конденсаторы соединяются один за другим на одном и том же пути вокруг цепи.Емкость одного эквивалентного конденсатора может быть использована для выражения общей емкости ряда конденсаторов.

    Формулу для этого можно найти, переформулировав основное выражение для емкости из предыдущего раздела: вокруг полного контура цепи должно быть равно напряжению от источника питания, напряжения должны складываться следующим образом для n конденсаторов:

     

    2} + {V}_{3} + … {V}_{n}

     

    Где V tot представляет общее напряжение от источника питания, а V 1 , V 2 , V 3 и т. д. обозначают падение напряжения через первый, второй, третий и так далее конденсаторы. В сочетании с предыдущим уравнением это дает:

     

    \frac{{Q}_{tot}}{{C}_{tot}}=\frac{{Q}_{1}}{{C }_{1}}+\frac{{Q}_{2}}{{C}_{2}}+\frac{{Q}_{3}}{{C}_{3}}+. ..\frac{{Q}_{n}}{{C}_{n}}

     

    Значение нижних индексов такое же, как и в предыдущем случае.Однако, поскольку заряд на каждой из обкладок конденсатора (т. е. значения добротности) исходит от обкладки рядом с ней (т. е. положительный заряд на одной стороне обкладки 1 должен равняться отрицательному заряду на следующей ближайшей стороне обкладки 2 и т. д.), вы можете написать:

     

    {Q}_{tot}={Q}_{1}={Q}_{2}={Q}_{3}={Q}_ {n}

     

    В результате расходы сокращаются, и остается следующее уравнение. Поскольку объединенная емкость такая же, как эквивалентная емкость одиночного конденсатора, ее можно представить в виде:

     

    \frac{1}{{C}_{eq}}=\frac{1}{{C} _{1}}+\frac{1}{{C}_{2}}+\frac{1}{{C}_{3}}+…\frac{1}{{C}_{n}}

     

    для любого количества конденсаторов .

    Как рассчитать силу тока в последовательной цепи

    Резисторы соединены в последовательные цепи таким образом, что ток, измеренный по амплитуде или силе тока, следует по одному пути в цепи и остается постоянным на всем протяжении. Ток течет в противоположном направлении электронов через каждый резистор, препятствуя потоку электронов от положительного конца батареи к отрицательному концу по одному пути.В отличие от параллельной цепи здесь нет внешних ветвей или каналов, по которым может проходить ток.

    Амплитуда последовательной цепи, выраженная в амперах или амперах, может быть рассчитана путем сложения сопротивления на каждом резисторе в цепи как R и падения напряжения как V, а затем решения для I в уравнении I = V/R, где V — напряжение батареи в вольтах, I — ток, а R — общее сопротивление резисторов в омах (Ом). В последовательной цепи падение напряжения должно быть равно напряжению батареи.

    Для каждого резистора в цепи выполняется уравнение V = RI, широко известное как закон Ома. Ток в последовательной цепи постоянен, что означает, что он одинаков на каждом резисторе. Используя закон Ома, вы можете определить падение напряжения на каждом резисторе. Напряжение батарей увеличивается, когда они соединены последовательно, поэтому они служат меньше времени, чем когда они соединены параллельно.

    Примеры последовательных цепей

    В повседневной жизни распространены последовательные цепи.Некоторые формы рождественских или праздничных огней являются примерами. Выключатель света — еще один распространенный пример. Кроме того, принцип последовательного включения используется в компьютерах, телевизорах и других бытовых электроприборах.

    Использование последовательного соединения

    Соединения между последовательными цепями могут быть созданы различными способами и с использованием различных электронных компонентов. Большинство разработчиков электронных схем начинают с изучения последовательного соединения резисторов, батарей и светодиодов.Вы сможете настраивать электронные конструкции для выполнения определенных функций после того, как освоите эти основы, которые вы обычно изучаете на первом курсе электронного обучения в колледже.

    Делители напряжения

    Резисторы используются последовательно для разделения напряжений, чтобы можно было запитать электрические устройства с разными уровнями напряжения. Отводы, которые представляют собой различные уровни напряжения внутри сети последовательных резисторов, затем подключаются к другим электрическим компонентам, таким как регуляторы напряжения, создавая постоянное напряжение, равное напряжению отвода.

    Напряжение батареи

    Когда батареи соединены последовательно, напряжение батарей возрастает. При последовательном соединении двух пятивольтовых батарей получается батарея с напряжением десять вольт. При последовательном соединении аккумуляторов напряжение не обязательно должно быть одинаковым, но емкость в ампер-часах должна быть одинаковой. Емкость аккумулятора в ампер-часах — это показатель того, как долго он может обеспечивать определенное количество электрического тока. Например, батарея на 20 ампер-часов может обеспечить 20 ампер в течение одного часа или пять ампер в течение четырех часов.

    Последовательное расположение цепей A (Ссылка: theengineeringmindset.com )

    Последовательное и параллельное расположение

    Расположение компонентов в двух основных типах цепей определяет их.

    «Цепь с компонентами, расположенными по прямой линии, так что весь ток проходит через каждый компонент по очереди», — говорится в простом определении последовательной цепи. Два резистора были бы соединены последовательно, если бы вы создали базовую схему контура с батареей, подключенной к двум резисторам, и связью, идущей обратно к батарее.В результате ток будет течь от положительной клеммы батареи к первому резистору, затем ко второму резистору и, наконец, обратно к батарее.

    Разница между последовательными и параллельными цепями (Ссылка: byjus.com )

    Параллельная цепь не то же самое, что последовательная цепь. Цепь с двумя параллельными резисторами разделится на две дорожки, каждая с резистором. Когда ток достигает соединения, такое же количество тока, входящего в соединение, также должно покинуть соединение.Это известно как закон сохранения заряда или текущий закон Кирхгофа для электроники. Если два канала имеют одинаковое сопротивление, ток будет течь в одном направлении. Например, если ток 6 ампер достигает соединения с одинаковым сопротивлением на обоих каналах, по каждому из них потечет 3 ампера. Затем цепь замыкается путем повторного подключения дорожек к батарее.

    Как решить последовательную и параллельную комбинированную цепь

    Все схемы можно разделить на последовательные и параллельные комбинации цепей.Параллельная ветвь цепи может состоять из трех компонентов, соединенных последовательно, а цепь может состоять из трех параллельных разветвленных частей, расположенных в ряд.

    Разбить схему на части и вычислить их одну за другой — это все, что нужно для решения такой задачи. Рассмотрим следующий простой пример: параллельная цепь содержит три ветви, но к одной из них подключен ряд из трех резисторов. Ключом к решению проблемы является объединение расчета последовательного сопротивления с расчетом всей цепи.

    Последовательные и параллельные схемы — Последовательные и параллельные схемы — National 4 Physics Revision

    Мы можем изготовить схемы двух типов: серии и параллельно .

    Компоненты цепи соединены проводами.

    Если нет ответвлений , то это цепь серии .

    Если есть ответвления, то это параллельная цепь.

    Схемы сериала

    В телесериале вы получаете несколько эпизодов, один за другим.Последовательная схема аналогична. Вы получаете несколько компонентов один за другим.

    Если вы будете следовать схеме от одной стороны ячейки к другой, вы должны пройти через все различные компоненты, один за другим, без каких-либо ответвлений.

    Цепь с батареей и двумя лампами, соединенными последовательно

    Если вы подключите больше ламп в последовательную цепь, лампы будут тусклее, чем раньше.

    В последовательной цепи, если перегорает лампа или отсоединяется компонент, цепь размыкается и все компоненты перестают работать.Цепи серии

    полезны, если вы хотите получить предупреждение о выходе из строя одного из компонентов цепи. Они также используют меньше проводки, чем параллельные цепи.

    Параллельные цепи

    В параллельных цепях разные компоненты соединяются на разных ответвлениях провода. Если вы будете следовать схеме от одной стороны ячейки к другой, вы сможете пройти через все различные компоненты только в том случае, если будете следовать всем ветвям .

    Цепь с аккумулятором и двумя параллельно включенными лампами.

    В параллельной цепи при поломке лампы или отсоединении компонента от одного параллельного провода компоненты на разных ответвлениях продолжают работать . И, в отличие от последовательной схемы, лампы остаются яркими, если вы подключаете больше ламп параллельно.

    Параллельные цепи полезны, если вы хотите, чтобы компоненты продолжали работать, даже если один компонент вышел из строя. Вот почему наши дома соединены параллельными цепями.

    Что такое последовательная цепь? | Научный проект

    Говоря о праздниках, гирлянды на рождественской елке — отличный источник дешевых лампочек и проводов для практических исследований электричества.Если у вас есть пара съемников и пара аккумуляторов, вы можете построить свою собственную схему , которая представляет собой управляемый круговой путь электричества. Первый тип схемы, которую вы должны построить, — это последовательная схема. В цепи серии электрический заряд течет только по одному круговому пути. Все становится интереснее, когда вы добавляете резисторы и дополнительные источники питания.

    Что такое последовательная цепь?

    • Нить маленьких гирлянд для рождественской елки (было бы здорово переработать старый набор)
    • Инструмент для зачистки медных проводов (доступен в хозяйственных магазинах)
    • Две батарейки AA известной марки (недорогие версии могут перегреваться)
    • Изолента
    • Чистый, сухой, неметаллический стол для работы.
    1. Убедитесь, что ваши руки сухие.
    2. Используя режущую часть стриппера, отрежьте световую нить в точке на полпути от следующей лампы с каждой стороны нужной лампочки.
    3. Таким же образом вырежьте еще одну лампочку.
    4. Используя стриппер, снимите зеленый пластик с последних 1/4 дюйма или около того провода на обоих концах разрезанных лампочек. Для чего служит зеленый пластик ?
    5. Используйте изоленту, чтобы закрепить зачищенный провод с обеих сторон батареи.Лампочка должна загореться. Если это не так, убедитесь, что зачищенный провод полностью соприкасается с аккумулятором. Если это все еще не работает, попробуйте другую лампочку. Как только вы зажгли лампочку, вы создали рабочую цепь. В каком направлении движутся электрические заряды ?
    6. Теперь пришло время сделать последовательную цепь. Снимите изоленту провод с положительного полюса аккумулятора. Почему гаснет свет?
    7. Накрутите одну жилу другой лампочки с проводами на одну жилу оригинальной лампочки.Закрепите другой конец обратно на положительном полюсе батареи. Что происходит ?
    8. Снова снимите изолентой провод с положительного полюса аккумулятора.
    9. Поместите еще одну батарею на первую батарею так, чтобы положительный полюс одной касался отрицательного полюса другой.
    10. Воссоздайте свою схему. Что вы заметили в яркости огней?

    Вы должны заметить, что лампочки в схеме, которую вы сделали с двумя лампочками и одной батареей, светят не так ярко, как если бы была только одна лампочка.Когда вы добавили вторую батарею, два индикатора должны светить так же ярко, как один с одной батареей.

    Зеленый пластик, покрывающий провода, действует как изолятор. Изолятор препятствует протеканию электрического тока. Зеленое пластиковое покрытие на елочных огнях изолирует ваши рождественские украшения и вас от протекающего электрического тока. Помните, что цепь представляет собой круг электрического тока. Когда вы впервые зажгли рождественскую лампочку, электрический ток протекал от отрицательного полюса батареи, через лампочку и через батарею обратно к положительному полюсу батареи.Электрический ток столкнулся с некоторым сопротивлением в тонком проводе, из которого состоит лампочка. Часть электрической энергии трансформировалась в свет и немного тепла. Когда была добавлена ​​вторая лампочка, вся электрическая энергия должна была поровну делиться между двумя лампочками. Так как сопротивление было больше, а мощность та же, лампочки светились не так ярко. Когда вы добавляли еще одну батарею, которая увеличивала напряжение, лампочки снова ярко светились.

    Вы можете попробовать удвоить мощность с помощью одной лампочки.Также интересно сравнить, насколько ярко светятся некоторые цветные огни по сравнению с другими цветами. Вы видите закономерность? Если вас это заинтриговало, узнайте, почему в фотопроявочных комнатах используются красные огни. Наконец, как только вы поймете последовательную схему, вы должны исследовать параллельные схемы.

    Отказ от ответственности и меры предосторожности

    Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация.Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения об ответственности Education.com.

    Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями. или другой надзор.Чтение и соблюдение мер предосторожности всех материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. За дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

    Что такое последовательная цепь? Преимущества, недостатки и примеры

    В этой статье мы рассмотрим все, что связано с последовательной схемой. Последовательные схемы встречаются и используются повсюду вокруг нас для ряда различных приложений. Последовательная цепь — это цепь, в которой ток проходит через все различные компоненты этой цепи.Давайте начнем с того, что посмотрим, что такое последовательная схема.

    Что такое последовательная цепь?

    Последовательная цепь — это простая электрическая цепь, имеющая только один путь прохождения тока. Если вы будете следовать последовательной цепи от одной стороны к другой, вы пройдете через все различные компоненты без каких-либо ответвлений.

    Последовательные цепи обычно состоят из ячейки (или источника питания), которые последовательно соединены с рядом различных компонентов.Компоненты могут быть любыми, от лампочки до зуммера. Все компоненты, расположенные в последовательной цепи, подключены от источника питания через каждый компонент и обратно к ячейке. Любые разрывы в последовательной цепи приведут к отказу цепи и прекращению подачи тока. Другой вид отказа — если компонент разомкнется последовательно, цепь будет разорвана, и все компоненты перестанут работать.

    Если вам требуется предупреждение или индикация отказа компонента в цепи, используйте последовательную цепь.Они также требуют намного меньше проводки и намного проще, чем параллельная схема.

    Как выглядит последовательная цепь? Схемы серии

    являются наиболее простыми и легкими для понимания и изучения электрическими схемами. На изображении ниже показана очень простая последовательная цепь, состоящая из батареи и двух ламп. Если бы ячейка подавала питание на цепь, обе лампы были бы освещены. Очень простая последовательная цепь выглядит так:

    Серийная цепь

    Что происходит с током в последовательной цепи?

    Везде, где вы проверяете ток в последовательной цепи, показания будут одинаковыми.Это означает, что куда бы вы ни положили мультиметр или амперметр, показания будут одинаковыми. Цепь серии

    с амперметром

    Если бы вы добавили в цепь дополнительные компоненты, например, лампы, лампы были бы тусклее, так как через них будет протекать меньший ток.

    Что произойдет, если добавить больше мощности в последовательную цепь?

    Если вы добавите больше элементов (батарей) или питания в последовательную цепь, ток увеличится.

    Последовательная схема с амперметром – 1 амперПоследовательная схема с амперметром – 2 ампера

    Как видно из изображения выше, чем больше ячеек добавлено к цепи, тем больше ток (ампер).Мы использовали только эти цифры, так как их легко понять.

    Последовательная цепь с амперметром – 3 А

    Где используются последовательные цепи? Цепи серии

    используются в различных приложениях. Вот некоторые из наиболее распространенных мест, где вы найдете последовательную цепь:

    • Огни для елки — гирлянды для елки всегда подключались последовательно, это означало бы, что если одна лампочка выйдет из строя, весь комплект не будет работать. . В настоящее время светильники можно безопасно подключать параллельно.
    • Газонокосилки – газонокосилки соединены последовательно в целях безопасности. Обычно у них есть две кнопки или переключателя, которые нужно нажать вместе, чтобы начать.

    Каковы преимущества использования последовательной цепи?

    • Последовательные цепи не перегреваются – это делает последовательные цепи чрезвычайно полезными в приложениях, которые могут находиться вблизи источников воспламенения.
    • Их легко спроектировать и изучить. – последовательные схемы чрезвычайно просты в освоении.Из-за простой конструкции неисправности легко обнаруживаются и устраняются.
    • Более высокое выходное напряжение — если вы добавите в схему больше силовых компонентов, вы можете увеличить выходное напряжение.
    • Все компоненты пропускают один и тот же ток – поскольку ток должен проходить через каждый компонент в цепи, ток остается постоянным и на одном уровне по всей цепи.

    Каковы недостатки использования последовательной цепи?

    • При отказе одного компонента или разрыва в какой-либо точке цепь выходит из строя – при использовании последовательной схемы при выходе из строя любой точки цепи выходит из строя вся цепь.
    • По мере увеличения количества компонентов в цепи растет и сопротивление. — когда в последовательную цепь добавляется больше компонентов, уровень сопротивления в цепи увеличивается.

    Сколько путей имеет последовательная цепь?

    Последовательная цепь имеет только один путь, по которому может течь ток. В отличие от параллельных цепей, они состоят только из одного прямого контура без отдельных ответвлений. Если какой-либо из компонентов в последовательной цепи выйдет из строя, вся цепь выйдет из строя.

    Цепь серии

    | Encyclopedia.com

    gale

    просмотров обновлено 09 мая 2018

    Электрическая цепь представляет собой систему проводящих элементов, по которым протекает электрический ток. (Слово «цепь», хотя сейчас оно ограничивается в основном использованием электричества, когда-то означало любой путь, замыкающийся сам на себя, например, гоночную трассу.) Цепи могут быть искусственными или естественными. Искусственные цепи состоят из источников электроэнергии, таких как генераторы и батареи; элементы, которые преобразуют, рассеивают или хранят эту энергию, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности; и соединительные провода.Цепи часто включают предохранитель или автоматический выключатель, чтобы предотвратить чрезмерный ток (опасность возгорания или повреждения устройства).

    Устройства могут быть подключены к цепи одним из двух способов: последовательно или параллельно. Последовательная цепь образует единственный путь для протекания тока, в то время как параллельная цепь предлагает отдельные пути или ответвления для протекания тока.

    Первую электрическую цепь изобрел Алессандро Вольта (1745–1847) в 1800 году. Он обнаружил, что может производить постоянный поток электричества, используя чаши с раствором соли, соединенные металлическими полосами.Позже он использовал чередующиеся диски из меди, цинка и картона, пропитанные соляным раствором, чтобы создать свой гальванический столб (ранняя батарея). Присоединив провод, идущий сверху вниз, он вызвал электрический ток, протекающий по его цепи. Первое практическое применение схемы было в электролизе, что привело к открытию нескольких новых химических элементов. Георг Ом (1787–1854) обнаружил, что некоторые проводники имеют большее сопротивление, чем другие, что влияет на их эффективность в цепи.Его знаменитый закон гласит, что напряжение на проводнике, деленное на силу тока, равно сопротивлению, измеренному в Ом Ом. Сопротивление вызывает рассеивание тепла в электрической цепи, что иногда желательно, а иногда нет.

    См. также Электропроводность; электроснабжение; Электрическое сопротивление; электроника; Интегральная схема.

    Энциклопедия науки Гейла

    gale

    просмотров обновлено 8 июня 2018 г.

    Электрическая цепь представляет собой систему проводящих элементов, предназначенных для управления путем электрического тока для определенной цели.Цепи состоят из источников электрической энергии , таких как генераторы и батареи; элементы, которые преобразуют, рассеивают или хранят эту энергию, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности; и соединительные провода. Цепи часто включают предохранитель или автоматический выключатель для предотвращения перегрузки по мощности.

    Устройства, подключенные к цепи, подключаются к ней одним из двух способов: последовательно или параллельно . Последовательная цепь образует единственный путь для протекания тока, а параллельная цепь образует отдельные пути или ответвления для протекания тока.Параллельные цепи имеют важное преимущество перед последовательными цепями. Если устройство, подключенное к последовательной цепи, неисправно или выключено, цепь разрывается, и другие устройства в цепи не могут потреблять энергию. Отдельные пути параллельной цепи позволяют устройствам работать независимо друг от друга, поддерживая цепь, даже если одно или несколько устройств отключены.

    Первую электрическую цепь изобрел Алессандро Вольта в 1800 году. Он обнаружил, что может производить постоянный поток электричества , используя чаши с раствором соли , соединенные металлическими полосами.Позже он использовал чередующиеся диски из меди , цинка и картона, которые были пропитаны раствором соли, чтобы создать свой гальванический столб (ранняя батарея ). Присоединив провод, идущий сверху вниз, он вызвал электрический ток, протекающий по его цепи. Первое практическое применение схемы было в электролизе , что привело к открытию нескольких новых химических элементов. Георг Ом (1787-1854) обнаружил, что некоторые проводники имеют большее сопротивление, чем другие, что влияет на их эффективность в цепи.Его знаменитый закон гласит, что напряжение на проводнике, деленное на силу тока, равно сопротивлению, измеренному в Ом Ом. Сопротивление вызывает нагрев в электрической цепи, что часто нежелательно.

    См. также Электропроводность; электроснабжение; Электрическое сопротивление; электроника; Интегральная схема.

    Научная энциклопедия Гейла

    Что такое электрическая цепь? (с картинками)

    Электрическая цепь — это устройство, использующее электричество для выполнения задачи, например, для включения пылесоса или питания лампы.Цепь представляет собой замкнутый контур, образованный источником питания, проводами, предохранителем, нагрузкой и выключателем. Электричество протекает по цепи и доставляется к объекту, который он питает, например, к вакуумному двигателю или лампочке, после чего электричество отправляется обратно к исходному источнику; этот возврат электричества позволяет цепи поддерживать протекание электрического тока. Существуют три типа электрических цепей: последовательная, параллельная и последовательно-параллельная; в зависимости от типа цепи электричество может продолжать поступать, если цепь перестанет работать.Два понятия, закон Ома и напряжение источника, могут влиять на количество электричества, протекающего через цепь, и, следовательно, на то, насколько хорошо работает электрическая цепь.

    Как это работает

    Большинство устройств, работающих от электричества, содержат электрическую цепь; при подключении к источнику питания, например, к электрической розетке, электричество может проходить через электрическую цепь внутри устройства, а затем возвращаться к исходному источнику питания, чтобы продолжить подачу электричества.Другими словами, когда выключатель питания включен, электрическая цепь замыкается, и ток течет от положительной клеммы источника питания через провод к нагрузке и, наконец, к отрицательной клемме. Любое устройство, которое потребляет энергию, протекающую по цепи, и преобразует эту энергию в работу, называется нагрузкой. Лампочка — один из примеров нагрузки; он потребляет электричество из цепи и преобразует его в работу — тепло и свет.

    Типы цепей

    Последовательная цепь является самой простой, поскольку она имеет только один возможный путь, по которому может протекать электрический ток; при разрыве электрической цепи ни одно из нагрузочных устройств не сработает.Отличие параллельных цепей в том, что они содержат более одного пути для протекания электричества, поэтому, если один из путей разорван, другие пути продолжат работать. Последовательно-параллельная цепь, однако, представляет собой комбинацию первых двух: она подключает одни нагрузки к последовательной цепи, а другие к параллельным цепям. Если последовательная цепь разорвется, ни одна из нагрузок не будет работать, но если одна из параллельных цепей разорвется, эта параллельная цепь и последовательная цепь перестанут работать, в то время как другие параллельные цепи продолжат работать.

    Закон Ома

    Многие «законы» применимы к электрическим цепям, но закон Ома, вероятно, наиболее известен.Закон Ома гласит, что сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Так, при увеличении напряжения, например, будет увеличиваться и ток, а при увеличении сопротивления ток уменьшается; обе ситуации напрямую влияют на эффективность электрических цепей. Чтобы понять закон Ома, важно понимать понятия тока, напряжения и сопротивления: ток — это поток электрического заряда, напряжение — это сила, которая движет ток в одном направлении, а сопротивление — это сопротивление объекта через него проходит ток.Формула закона Ома: E = I x R, где E = напряжение в вольтах, I = ток в амперах и R = сопротивление в омах; эту формулу можно использовать для анализа напряжения, тока и сопротивления электрических цепей.

    Напряжение источника

    Еще одно важное понятие в отношении электрических цепей, напряжение источника относится к величине напряжения, которое вырабатывается источником питания и прикладывается к цепи.Другими словами, напряжение источника зависит от того, сколько электроэнергии получит цепь. На напряжение источника влияет величина сопротивления в электрической цепи; это также может повлиять на величину тока, поскольку на ток обычно влияют как напряжение, так и сопротивление. Однако сопротивление не зависит от напряжения или тока, но может уменьшить количество как напряжения, так и тока в электрических цепях.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.