Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов. Общая сила тока при параллельном соединении. Сила тока при параллельном и последовательном соединении

Последовательное и параллельное соединение проводников. Мощность тока при параллельном и последовательном соединении

Последовательное и параллельное соединение проводников.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 22Следующая ⇒

Рис. 31. Последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова: I1 = I2. По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны U1 = IR1, U2 = IR2. (6.31.)

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR, (6.32.)

где R – электрическое сопротивление всей цепи. Значит:

R = R1 + R2. (6.33.)

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Рис. 32. Параллельное соединение проводников.

При параллельном соединении напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы: U1 = U2. Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

I = I1 + I2. (6.34.)

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы Aи B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Записывая на основании закона Ома I1 = U/R1, I2 = U/R2 и I = U/R. (6.35.)

где R– электрическое сопротивление всей цепи, получим

1/R1 = 1/R1.+ 1/R2 (6.36.)

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Cледует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения.

Рис. 33. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).

6.6. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.

Зависимость сопротивления от температуры имеет следующий вид:

R = aR0T, (6.37.)

где Т - термодинамическая температура. Для чистых металлов

a = 1/273 Ко. Сопротивление металлов и их сплавов при очень низких критических температурах Т = (0,14 — 20 Ко), характерных для каждого вещества, скачкообразно уменьшается до нуля, т.е. металлы становятся абсолютными проводниками (сверхпроводниками).

Рис 34. Зависимость удельного сопротивления ρ чистого полупроводника от абсолютной температуры T.

Сопротивление металлов и их сплавов при очень низких критических температурах Т = (0,14 — 20 Ко), характерных для каждого вещества, скачкообразно уменьшается до нуля, т.е. металлы становятся абсолютными проводниками (сверхпроводниками). На зависимости электрического сопротивления металлов от температуры основано действие термометров сопротивления (термисторов), позволяющий измерять температуру с точностью до 0,001 Ко. Применение термисторов - позволяет отмечать изменения температуры в миллионные доли градуса и использовать термисторы для измерения температур при малых размерах полупроводников.

Лекция № 7.

РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА.

Если к концам однородного проводника приложено напряжение U, то за времяdt через поперечное сечение проводника пройдет заряд

dq = Idt. (7.1.)

Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то работа тока:

dA = Udq = U I dt. (7.2.)

Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома:

dA = I2 R dt = (U2/R) dt, (7.3.)

а зная что мощность

P = dA/dt , (7.4.)

получим

P = U I = I2R = U2/R. (7.5.)

Эта мощность расходуется на совершение рассматриваемыми участками цепи работы над внешними телами (если участок перемещается в пространстве), на протекание реакций, на нагревание другого участка цепи. Удельная мощность – мощность, развиваемая в единице объёма проводника.

Рис 35. Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи P и КПД источника η от силы тока.

ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА.

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на нагревание и по закону сохранения энергии:

dQ = dA = I U dt = I2R dt = U2/R dt (7.6.)

Законом Джоуля - Ленца.

В проводнике цилиндрического объема dV = dS.dl, сопротивление которого

R = r.(dl.dS), (7.7.)

за время dtвыделится теплота

dQ = I2R.dt = r(dl/dS).(j.dS)2dt = r.j2.dV.dt. (7.8.)

Количество теплоты, выделившейся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна

w = r.j2. (7.9.)

Используя дифференциальную форму закона Ома

(j = g.E) (7.10.)

и соотношение

r = 1/g, (7.11.)

получим

w = j.E = g.E2 . (7.12.)

Это закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме и он пригоден для любого проводника.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Электрические цепи, которые мы используем, могут состоять не из одного приемника электрического тока, а из нескольких. Эти приемники могут быть подключены различными способами: последовательно, параллельно.

Соединение сопротивлений, при котором цепь не имеет ответвлений, называется последовательным соединением.

Схематично это изображается так:

Определим силу тока в цепи при последовательном соединении.

Проведем опыт 1. Соединим с источником постоянного тока (6В) через выключатель два сопротивления последовательно 1 и 2 Ома.

Включим до 1 сопротивления амперметр на 6 А (соблюдая полярность). Замерим силу тока…=2А.

Повторим опыт, подключив амперметр между сопротивлениями. И замерим силу тока….=2А.

Третий раз выполним опыт, включив амперметр за вторым сопротивлением. Замерим силу тока…=2 А.

Делаем вывод: при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же.

I=I1=I2

Определим напряжение в цепи при последовательном соединении.

Проведем опыт 2. Соберем такую цепь, как и в 1 опыте. Только теперь возьмем еще вольтметр (на 6В), подсоединим к нему провода с изолированными держателями. Прикоснемся контактами от вольтметра к клемме начала 1 сопротивления , вторым - к контакту конца второго сопротивления (т.е. замерим общее напряжение двух сопротивлений). Определим общее напряжение …=6В. Теперь коснемся контактами проводов вольтметра контактов начала и конца первого сопротивления и определим напряжение на первом сопротивлении…=2В. Таким же способом определим напряжение на втором…=4В. Т.к. 6В=2В+4В, то делаем вывод:

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

U=U1+U2

Мы можем сделать еще один вывод: напряжение на различных участках цепи с последовательным соединением разных проводников не одинаково.

Зная закономерности последовательного соединения, можно создать делитель напряжения.

А что будет, если на ёлочной гирлянде перегорит одна лампочка?

Вся гирлянда потухнет и нужно будет искать, какая именно лампочка перегорела, чтобы ее заменить. В этом и состоит неудобство последовательного соединения.

Теперь, используя закон Ома для каждого сопротивления и общего сопротивления, можем записать:

I∙R= I1∙ R1 +I2∙ R2,

А так как при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же: I=I1=I2, то

сократив на I, получим:

R= R1 + R2

Или словами: общее сопротивление всей цепи при последовательном соединении равно сумме всех сопротивлений отдельных участков цепи или проводников.

Несколько проводников в электрическую цепь можно включать различными способами: последовательно, параллельно.

Рассмотрим другой спо

xn----7sbeb3bupph.xn--p1ai

Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов. Общая сила тока при параллельном соединении

Сила тока при последовательном соединении

Содержание:

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
Законы последовательного и параллельного соединения проводников
Видео

В электрических цепях используются различные типы соединений. Основными являются последовательные, параллельные и смешанные схемы подключений. В первом случае используется несколько сопротивлений, соединенных в единую цепочку друг за другом. То есть, начало одного резистора соединяется с концом второго, а начало второго – с концом третьего и так далее, до любого количества сопротивлений. Сила тока при последовательном соединении будет одинаковой во всех точках и на всех участках. Для определения и сравнения других параметров электрической цепи, следует рассматривать и остальные виды соединений, обладающие собственными свойствами и характеристиками.

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений

Любая нагрузка обладает сопротивлением, препятствующим свободному течению электрического тока. Его путь проходит от источника тока, через проводники к нагрузке. Для нормального прохождения тока, проводник должен обладать хорошей проводимостью и легко отдавать электроны. Это положение пригодится далее при рассмотрении вопроса, что такое последовательное соединение.

В большинстве электрических цепей применяются медные проводники. Каждая цепь содержит приемники энергии – нагрузки, обладающие различными сопротивлениями. Параметры соединения лучше всего рассматривать на примере внешней цепи источника тока, состоящей из трех резисторов R1, R2, R3. Последовательное соединение предполагает поочередное включение этих элементов в замкнутую цепь. То есть начало R1 соединяется с концом R2, а начало R2 – с концом R3 и так далее. В такой цепочке может быть любое количество резисторов. Эти символы используют в расчетах последовательные и параллельные соединения.

Сила тока на всех участках будет одинаковой: I = I1 = I2 = I3, а общее сопротивление цепи составит сумму сопротивлений всех нагрузок: R = R1 + R2 + R3. Остается лишь определить, каким будет напряжение при последовательном соединении. В соответствии с законом Ома, напряжение представляет собой силу тока и сопротивления: U = IR. Отсюда следует, что напряжение на источнике тока будет равно сумме напряжений на каждой нагрузке, поскольку ток везде одинаковый: U = U1 + U2 + U3.

При постоянном значении напряжения, ток при последовательном соединении будет находиться в зависимости от сопротивления цепи. Поэтому при изменении сопротивления хотя-бы на одной из нагрузок, произойдет изменение сопротивления во всей цепи. Кроме того, изменятся ток и напряжение на каждой нагрузке. Основным недостатком последовательного соединения считается прекращение работы всех элементов цепи, при выходе из строя даже одного из них.

Совершенно другие характеристики тока, напряжения и сопротивления получаются при использовании параллельного соединения. В этом случае начала и концы нагрузок соединяются в двух общих точках. Происходит своеобразное разветвление тока, что приводит к снижению общего сопротивления и росту общей проводимости электрической цепи.

Для того чтобы отобразить эти свойства, вновь понадобится закон Ома. В данном случае сила тока при параллельном соединении и его формула будет выглядеть так: I = U/R. Таким образом, при параллельном соединении n-го количества одинаковых резисторов, общее сопротивление цепи будет в n раз меньше любого из них: Rобщ = R/n. Это указывает на обратно пропорциональное распределение токов в нагрузках по отношению к сопротивлениям этих нагрузок. То есть, при увеличении параллельно включенных сопротивлений, сила тока в них будет пропорционально уменьшаться. В виде формул все характеристики отображаются следующим образом: сила тока – I = I1 + I2 + I3, напряжение – U = U1 = U2 = U3, сопротивление – 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.

При неизменном значении напряжения между элементами, токи в этих резисторах не имеют зависимости друг от друга. Если один или несколько резисторов будут выключены из цепи, это никак не повлияет на работу других устройств, остающихся включенными. Данный фактор является основным преимуществом параллельного соединения электроприборов.

В схемах обычно не используется только последовательное соединение и параллельное соединение сопротивлений, они применяются в комбинированном виде, известном как смешанное соединение. Для вычисления характеристик таких цепей применяются формулы обоих вариантов. Все расчеты разбиваются на несколько этапов, когда вначале определяются параметры отдельных участков, после чего они складываются и получается общий результат.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Основным законом, применяемым при расчетах различных видов соединений, является закон Ома. Его основным положением является наличие на участке цепи силы тока, прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной сопротивлению на данном участке. В виде формулы этот закон выглядит так: I = U/R. Он служит основой для проведения расчетов электрических цепей, соединяемых последовательно или параллельно. Порядок вычислений и зависимость всех параметров от закона Ома наглядно показаны на рисунке. Отсюда выводится и формула последовательного соединения.

Более сложные вычисления с участием других величин требуют применения правила Кирхгофа. Его основное положение заключается в том, что несколько последовательно соединенных источников тока, будут обладать электродвижущей силой (ЭДС), составляющей алгебраическую сумму ЭДС каждого из них. Общее сопротивление этих батарей будет состоять из суммы сопротивлений каждой батареи. Если выполняется параллельное подключение n-го количества источников с равными ЭДС и внутренними сопротивлениями, то общая сумма ЭДС будет равно ЭДС на любом из источников. Значение внутреннего сопротивления составит rв = r/n. Эти положения актуальны не только для источников тока, но и для проводников, в том числе и формулы параллельное соединение проводников.

В том случае, когда ЭДС источников будет иметь разное значение, для расчетов силы тока на различных участках цепи применяются дополнительные пр

xn--90adflmiialse2m.xn--p1ai

Последовательное и параллельное соединение проводников

Обратная связь

Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединенииэлектрическая цепь не имеет разветвлений, все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Сила тока во всех проводниках одинакова, так как в проводниках электрический заряд не накапливается и через поперечное сечение проводника за определенное время проходит один и тот же заряд:

Напряжение на концах данного участка цепи складывается из напряжений на каждом проводнике:

(1)

По закону Ома для участка цепи:

и (2),

где R – полное сопротивление участка цепи из последовательно соединенных проводников. Из выражений (1) и (2) получаем: . Таким образом:

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

Из соотношений (2) следует, что напряжения на последовательно включенных проводниках прямо пропорциональны их сопротивлениям:

При параллельном соединении электрическая цепь имеет разветвления (точку разветвления называют узлом). Начала и концы проводников имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение на всех проводниках одинаково. Сила тока равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках, так как в узле электрический заряд не накапливается, поступающий за единицу времени в узел заряд равен заряду, уходящему из узла за то же время:

(1)

Для всех параллельно включенных проводников на основании закона Ома для участка цепи запишем:

(2)

Обозначив общее сопротивление участка электрической цепи через R, для силы тока в неразветвленной цепи получим

(3)

Из выражений (1), (2) и (3) следует:

Пи параллельном соединении проводников, общая проводимость цепи равна сумме проводимостей всех параллельно соединенных проводников.

Шунтирование приборов. Сила тока в цепи измеряется амперметром. Сопротивление амперметра мало, так как он включается в цепь последовательно и не должен существенно влиять на значение силы тока в цепи. Если сила тока I в цепи больше, чем максимальное значение силы тока, которую может измерить амперметр IAmax, то к амперметру параллельно подключают шунт, так что часть тока Iш начинает течь через шунт. Для существенного увеличения диапазона измерений необходимо, чтобы сопротивлений шунта было много меньше сопротивления амперметра. Если необходимо измерить силу тока, в n раз большую, чем можно измерит данным амперметром, т.е. I/IA=n, то следует подключить шунт с сопротивлением Rш=RA/(n-1). Напряжение на различных участках цепи измеряется вольтметром, который подключается параллельно. Показания вольтметра определяются падением напряжения на сопротивлении вольтметра Uv=IvRv и равны падению напряжения на сопротивлении R. Если надо измерить напряжение больше, чем максимальное напряжение, которое может измерить данный вольтметр, то к вольтметру последовательно подключают добавочное сопротивление. Если нужно измерить напряжение в n раз большее, чем то напряжение, которое может измерить данный вольтметр, т.е. n=U/Uvmax, то необходимо подключить добавочное сопротивление Rдоб=(n-1)Rv.

Закон Ома для полной цепи

Если в результате прохождения постоянного тока в замкнутой электрической цепи происходит только нагревание проводников, то по закону сохранения энергии полная работа электрического тока в замкнутой цепи, равная работе сторонних сил источника тока, равна количеству теплоты, выделившейся на внешнем и внутреннем участках цепи:

(1)

По закону Джоуля – Ленца (см. ниже) количество теплоты, выделяющееся на проводнике сопротивлением R при силе тока I за время t равна:

Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и внешний и внутренний участки которого имеют сопротивления R и r, равно:

(2)

Из выражений (1) и (2) получаем:

, но , следовательно,

Или

- закон Ома для полной цепи.

Сила тока в полной электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Правило Кирхгофа.

При последовательном соединении нескольких источников тока полная эдс батареи равна алгебраической сумме эдс всех источников, а суммарное сопротивление равно сумме сопротивлений. При параллельном подключении n источников с одинаковыми эдс и внутренними сопротивлениями суммарная эдс равна эдс одного источника, а внутреннее сопротивление rв=r/n. Если эдс источников различна, то для расчетов значения сил токов в различных участках цепи удобно пользоваться правилами Кирхгофа.

Первое правило Кирхгофа. Точка соединения нескольких проводников называется узлом. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Токи, идущие к узлу, будем считать положительными, от узла отрицательными. Второе правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма падений напряжений на замкнутом контуре разветвленной цепи равна алгебраической сумме эдс.

Тепловое действие тока.Если через сопротивление R течет ток I, то кулоновские силы совершают положительную работу: A=qU=IUt, где q – количества электричества, протекшее через поперечное сечение проводника за промежуток времени t: q=It. При этом происходит выделение тепла Q. Очевидно, что Q=A, или Q=IUt=I2Rt=(U2/R)/t. (Закон Джоуля – Ленца).

правила, устанавливающие соотношения для токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного или квазистационарного тока. Сформулированы Г. Р. Кирхгофом в 1847. Первое К. п. вытекает из закона сохранения заряда и состоит в том, что алгебраическая сумма сил токов lk, сходящихся в любой точке разветвления проводников (узле), равна нулю, т. е. ; здесь l - число токов, сходящихся в данном узле, причём токи, притекающие к узлу, считаются положительными, а токи, вытекающие из него,- отрицательными. Второе К. и. в любом замкнутом контуре, произвольно выделенном в сложной сети проводников алгебраическая сумма всех падений напряжений lkRk на отд. участках контура равна алгебраической сумме электродвижущих сил (эдс) Ek в этом контуре, т. е.

здесь m - число участков в замкнутом контуре (на рис. m = 3), Ikи Rk - сила тока и сопротивление участка номера k; при этом следует выбрать положительное направление токов и эдс, например, считать их положительными, если направление тока совпадает с направлением обхода контура по часовой стрелке, а ЭДС повышает потенциал в направлении этого обхода, и отрицательными - при противоположном направлении. Второе К. п. получается в результате применения Ома закона к различным участкам замкнутой цепи.

К. п. позволяют рассчитывать сложные электрические цепи, например, определять силу и направление тока в любой части разветвленной системы проводников, если известны сопротивления и эдс всех его участков. Для системы из n проводников, образующих r узлов, составляют n уравнений: r - 1 уравнение для узлов на основе первого К. п. (уравнение для последнего узла не является независимым, а вытекает из предыдущих) и n-(r-1) уравнений для независимых замкнутых контуров на основе второго К. п.; каждый из n проводников в эти последние уравнения должен войти хотя бы один раз. Т. к. при составлении уравнений нужно учитывать направления токов в проводниках, а они заранее не известны (и должны быть найдены из решения системы уравнений), то сначала эти направления задаются произвольно; если при решении для какого-нибудь тока получается отрицательное значение, то это означает, что его направление противоположно выбранному.

15. Мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Почему выделяется тепло.

Мощность тока

Это работа, совершаемая за единицу времени и равная P=A/t=IU=I2R=U2/R. Полная мощность P0, развиваемая источником, идет на выделение тепла во внешнем и внутреннем сопротивлениях и равна P0=I2(R+r)=IE=E2(R+r). Мощность, выделяемая во внешнем сопротивлении, называется полезной мощностью и равна Pполез= E2R/(R+r)2. Мощность, выделяемая во внутреннем сопротивлении, использована быть не может и называется теряемой мощностью Ртер=I2r= E2 r /(R+r)2. Ток в электролитах. В электролитах (растворы солей, кислот, щелочей и расплавы солей ) имеются положительные и отрицательные ионы. В растворе устанавливается динамическое равновесие между процессами диссоциации и рекомбинации ионов. Под действием электрического поля ионы приобретают направленное движение – положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные (анионы) - к аноду. При электролизе в растворах солей масса катода увеличивается, так как на катоде осаждаются положительные ионы. Например, если электролитом является раствор медного купороса, и мы берем медные электроды, то масса катода со временем увеличивается. Электролизом называется явление выделения вещества на электродах при прохождении через электролит электрического тока. Для электролиза справедливы два закона Фарадея: 1. Масса вещества, выделившегося при электролизе, прямо пропорциональна протекшему через электролит количеству электричества (заряду): m=kq=kIt, где k – электрохимический эквивалент данного вещества. Физический смысл электрохимического эквивалента состоит в следующем: k численно равен количеству вещества, выделившемуся при прохождении через электролит заряда [k] кг/Кл. 2. Второй закон Фарадея устанавливает связь между электрохимическим и химическим эквивалентом данного вещества: k=x/F, где х – химический эквивалент вещества, равный отношению атомной массы вещества А к его валентности n: x=A/n, F – постоянная Фарадея, не зависящая от свойств электролита, F=9,65*104 Кл/моль. Объединив два закона получим объединенный закон Фарадея m=(1/F)(A/n)It, т.е. масса выделившегося вещества прямо пропорциональна атомной массе, силе тока, и времени и обратно пропорциональна валентности вещества. Если выделившаяся масса вещества численно равна его химическому эквиваленту, то постоянная Фарадея численно равна заряжу, который должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделилась масса вещества, численно равная его химическому эквиваленту.

Работа и мощность тока

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Работа сил электрического поля или работа тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время t равна:

Мощность электрического тока равна работе тока за единицу времени:

Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа тока равна количеству теплоты, выделяемой проводников с током:

Этот закон был экспериментально установлен английским ученым Джоулем и русским ученым Ленцем, поэтому носит название Джоуля – Ленца.

16. Взаимодействие токов (сила взаимодействия, магнитное поле, как реагирует)

Магнитное поле.

Вокруг проводников с током и постоянных магнитов существует магнитное поле. Оно возникает вокруг любого направленно движущегося электрического заряда, а также при наличии переменного во времени электрического поля. Магнитное поле можно обнаружить, помещая в него магнитные стрелки или проводники с током, так как оно оказывает на них ориентированное действие. Магнитное поле можно исследовать с помощью замкнутого контура с током. Геометрические размеры контура должны быть настолько малы, чтобы в его пределах поле не изменялось. На контур в магнитном поле действует механический вращательный момент. Отношение максимального вращательного момента Ммах к произведению силы тока I, текущего по контуру, и площади поверхности S, охватываемой этим контуром, величина постоянная: Ммах/IS=const. Этим отношением определяется основная силовая характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции В. Произведение IS называется магнитным моментом контура с током Pм=IS. Направление магнитного момента совпадает с направлением индукции магнитного поля, создаваемого в центре контура текущим по нему током. Направление вектора В определяется по правилу: если направление вращение винта совпадает с направлением тока в контуре, то его поступательное движение укажет направление индукции магнитного поля и, соответственно, магнитного момента (следствие правила правого винта). Итак, вектор магнитной индукции определяется максимальным вращательным моментом, действующим на контур с током, магнитный момент которого равен единице: B= Ммах/Pм. Магнитная индукция измеряется в теслах. (Тл.) Тесла – это индукция такого однородного магнитного поля, которое действует с максимальным вращательным моментом 1Н*м на контур с током, магнитный момент которого равен 1 А*м2. Индукция магнитного поля – экспериментально измеряемая величина, зависящая от токов, создающих поле, и свойств среды, в которой, в которой оно создано. Наряду с вектором магнитной индукции В вводится еще одна силовая характеристика магнитного поля – напряженность магнитного поля Н. Вектор В и Н связаны соотношением B=m0mН. Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м), m0 - магнитная постоянная, равная 4p*10-7Гн/м, m - относительная магнитная проницаемость среды, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде больше или меньше, чем в вакууме. Напряженность магнитного поля определяется только конфигурацией проводников, создающих поле, и токами, текущими по этим проводникам, т.е. макроисточниками поля, и не зависит от магнитных свойств среды, в которой поле создается.

Подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем проводники с током, возникает магнитное поле. Магнитное поле представляет собой особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между движущимися электрическими заряженными частицами.

Основные свойства магнитного поля:

· магнитное поле порождается электрическим полем.

· Магнитное поле обнаруживается по действию на ток.

· Магнитное поле материально, оно действует на тела, а следовательно, обладает энергией.

Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля является факт существования электромагнитных волн. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера. Для характеристики способности магнитного поля оказывать силовое воздействие на проводник с током вводится векторная величина – магнитная индукция вектор В [Тл]. F=BILsin(альфа). Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют – силой Лоренца. F=B*q*V*sin(альфа).

pdnr.ru

Последовательное и параллельное соединение проводников

Соединение сопротивлений, при котором цепь не имеет ответвлений, называется последовательным соединением.

Схематично это изображается так:

Определим силу тока в цепи при последовательном соединении.

Включим до 1 сопротивления амперметр на 6 А (соблюдая полярность). Замерим силу тока…=2А.

Повторим опыт, подключив амперметр между сопротивлениями. И замерим силу тока….=2А.

Третий раз выполним опыт, включив амперметр за вторым сопротивлением. Замерим силу тока…=2 А.

Делаем вывод: при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же.

I=I1=I2

Определим напряжение в цепи при последовательном соединении.

U=U1+U2

Зная закономерности последовательного соединения, можно создать делитель напряжения.

А что будет, если на ёлочной гирлянде перегорит одна лампочка?

Теперь, используя закон Ома для каждого сопротивления и общего сопротивления, можем записать:

I∙R= I1∙ R1 +I2∙ R2,

А так как при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же: I=I1=I2, то

сократив на I, получим:

R= R1 + R2

Рассмотрим другой способ соединения проводников – параллельный. На схеме это изображается так…

Проведем опыт 1. Составим цепь из источника(6В), двух параллельно соединенных сопротивлений (2 Ом и 3 Ома), трех амперметров и одного вольтметра (вольтметр пока не подключаем), ключа.

Амперметры включим последовательно к каждому сопротивлению и один – в общую цепь

Включим цепь и замерим силы тока. Получим значения. На первом участке сила тока =3А, на втором сила тока= 2,5A, в общей части- I=5,5 Заметим, что в точке разветвления сила тока разделится: большая часть пойдет через первый участок, где сопротивление меньше. А меньшая – через второй участок, где сопротивление больше. Сделаем вывод:

а) сила тока в параллельных участках цепи не одинакова и больше там, где меньше сопротивление;

б) сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.

I= I1+I2

Проведем опыт 2. Соберем цепь , как и первом случае, только амперметры теперь не включаем, а при помощи вольтметра с двумя штекерами замерим напряжение сначала на первом участке цепи: (напряжение равно 6 В) U1= 6B, затем на втором участке цепи: U2=6B.

Замерим напряжение на неразветвленном участке цепи: U=6B.

Делаем вывод: Напряжение на неразветвленном участке цепи и на концах всех параллельно соединенных сопротивлениях одинаково: U = U1 = U2.

Определим общее сопротивление параллельно соединенных сопротивлений.

Выразим общую силу тока и силу тока в каждом сопротивлении, используя закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Выразим силу тока для общего участка цепи: I = U/R.

Для первого участка цепи:

I1 = U1/R1

Для второго участка цепи: I2 = U2/R2

Так как напряжение на неразветвленном участке цепи и на концах всех параллельно соединенных сопротивлениях одинаково U = U1 = U2, то сила тока для всех участков цепи запишем следующим образом:

I = U/R

I1 = U/R1

I2 = U/R2

Подставим данные значения в вывод, сделанный ранее: сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.

I= I1+I2

U/R = U/R1+U/R2 Так как напряжение у нас одинаковое, сократим на него обе части равенства и получим: 1/R = 1/R1+1/R2

Иными словами: общее сопротивление цепи при параллельном соединении определяется через величины, обратные сопротивлениям.

Проанализировав все полученное нами, можно сделать выводы:

параллельное соединение сопротивлений позволяет обеспечить независимую работу потребителей. Выход из строя и выключение одного из них не влияет на работу других: если в новогодней гирлянде лампочки подключены параллельно, то, если перегорела одна лампочка, гирлянда продолжает действовать, т.к. цепь остается замкнутой.

При включении двух одинаковых сопротивлений параллельно мы получаем одинаковые токи, в два раза меньше, чем в основной цепи. При включении пяти сопротивлений – меньше в пять раз. Значит, параллельное соединение одинаковых сопротивлений позволяет создать делитель токов.

infopedia.su

Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений, все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Напряжение на концах данного участка цепи складывается из напряжений на каждом проводнике:

(1)

По закону Ома для участка цепи:

и (2),

(1)

Для всех параллельно включенных проводников на основании закона Ома для участка цепи запишем:

(2)

(3)

Из выражений (1), (2) и (3) следует:

studfiles.net

Последовательное и параллельное соединение проводников.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 22Следующая ⇒

Рис. 31. Последовательное соединение проводников.

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR, (6.32.)

где R – электрическое сопротивление всей цепи. Значит:

R = R1 + R2. (6.33.)

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Рис. 32. Параллельное соединение проводников.

I = I1 + I2. (6.34.)

где R– электрическое сопротивление всей цепи, получим

1/R1 = 1/R1.+ 1/R2 (6.36.)

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Рис. 33. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).

6.6. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.

Зависимость сопротивления от температуры имеет следующий вид:

R = aR0T, (6.37.)

где Т - термодинамическая температура. Для чистых металлов

Рис 34. Зависимость удельного сопротивления ρ чистого полупроводника от абсолютной температуры T.

Лекция № 7.

РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА.

dq = Idt. (7.1.)

Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то работа тока:

dA = Udq = U I dt. (7.2.)

Если сопротивление проводника R, то, используя закон Ома:

dA = I2 R dt = (U2/R) dt, (7.3.)

а зная что мощность

P = dA/dt , (7.4.)

получим

P = U I = I2R = U2/R. (7.5.)

Рис 35. Зависимость мощности источника Pист, мощности во внешней цепи P и КПД источника η от силы тока.

ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА.

dQ = dA = I U dt = I2R dt = U2/R dt (7.6.)

Законом Джоуля - Ленца.

В проводнике цилиндрического объема dV = dS.dl, сопротивление которого

R = r.(dl.dS), (7.7.)

за время dtвыделится теплота

dQ = I2R.dt = r(dl/dS).(j.dS)2dt = r.j2.dV.dt. (7.8.)

w = r.j2. (7.9.)

Используя дифференциальную форму закона Ома

(j = g.E) (7.10.)

и соотношение

r = 1/g, (7.11.)

получим

w = j.E = g.E2 . (7.12.)

Это закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме и он пригоден для любого проводника.

Последовательное и параллельное соединение — Википедия с видео // WIKI 2

Последовательное соединение проводников.

Параллельное соединение проводников.

Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. При этом общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на концах каждого из проводников.

При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включённых проводников.

Энциклопедичный YouTube

1/5
Просмотров:
39 754
92 073
14 320
182 418
3 550

Физика. Последовательное и параллельное соединение проводников. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»
Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов. Урок №3
Урок 249. Последовательное и параллельное соединение проводников
Последовательное и параллельное подключение ламп
Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Содержание

Последовательное соединение

При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же: I=I1=I2=⋯=In{\displaystyle I\mathrm {=} I_{1}=I_{2}=\cdots =I_{n}} (так как сила тока определяется количеством электронов, проходящим через поперечное сечение проводника, и если в цепи нет узлов, то все электроны в ней будут течь по одному проводнику).

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника питания, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U=U1+U2+⋯+Un{\displaystyle U\mathrm {=} U_{1}+U_{2}+\cdots +U_{n}}.

Резисторы

R=R1+R2+⋯+Rn{\displaystyle R=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}}

Катушка индуктивности

L=L1+L2+⋯+Ln{\displaystyle L=L_{1}+L_{2}+\cdots +L_{n}}

Электрический конденсатор

1C=1C1+1C2+⋯+1Cn{\displaystyle {\frac {1}{C}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_{n}}}}.

Мемристоры

M=M1+M2+⋯+Mn{\displaystyle M=M_{1}+M_{2}+\cdots +M_{n}}

Выключатели

Цепь замкнута, когда замкнуты все выключатели. Цепь разомкнута, когда разомкнут хотя бы один выключатель. (См.также Логическая операция И).

Параллельное соединение

Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединённых проводниках: I=I1+I2+⋯+In{\displaystyle I\mathrm {=} I_{1}+I_{2}+\cdots +I_{n}}

Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U=U1=U2=⋯=Un{\displaystyle U\mathrm {=} U_{1}=U_{2}=\cdots =U_{n}}

Резисторы

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость 1R{\displaystyle {\frac {1}{R}}} складывается из проводимостей каждого резистора 1Ri{\displaystyle {\frac {1}{R_{i}}}})

Если цепь можно разбить на вложенные подблоки, последовательно или параллельно включённые между собой, то сначала считают сопротивление каждого подблока, потом заменяют каждый подблок его эквивалентным сопротивлением, таким образом находится общее (искомое) сопротивление.

Доказательство

Для двух параллельно соединённых резисторов их общее сопротивление равно: R=R1R2R1+R2{\displaystyle R={\frac {R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}}.

Если R1=R2=R3=...=Rn{\displaystyle R_{1}=R_{2}=R_{3}=...=R_{n}}, то общее сопротивление равно: R=R1n{\displaystyle R={\frac {R_{1}}{n}}}.

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление будет меньше наименьшего из сопротивлений.

Катушка индуктивности

1Ltotal=1L1+1L2+⋯+1Ln{\displaystyle {\frac {1}{L_{\mathrm {total} }}}={\frac {1}{L_{1}}}+{\frac {1}{L_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{L_{n}}}}

Электрический конденсатор

Ctotal=C1+C2+⋯+Cn{\displaystyle C_{\mathrm {total} }=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}}.

Мемристоры

Mtotal=M1‖M2‖⋯‖Mn=(M1−1+M2−1+⋯+Mn−1)−1{\displaystyle M_{total}=M_{1}\|M_{2}\|\cdots \|M_{n}=\left(M_{1}^{-1}+M_{2}^{-1}+\cdots +M_{n}^{-1}\right)^{-1}}

Выключатели

Цепь замкнута, когда замкнут хотя бы один из выключателей.

Примеры использования

Батареи гальванических элементов или аккумуляторов, в которых отдельные химические источники тока соединены последовательно (для увеличения напряжения) или параллельно (для увеличения тока).
Регулировка мощности электрического устройства, состоящего из нескольких одинаковых потребителей электроэнергии, путём их переключения с параллельного на последовательное соединение. Таким способом регулируется мощность конфорки электрической плиты, состоящей из нескольких спиралей; мощность (скорость движения) электровоза, имеющего несколько тяговых двигателей.
Делитель напряжения
Балласт
Шунт

См. также

Литература

Перышкин А. В. Учебник для общеобразовательных учреждений 10 класс. М.: 2011. С.121
Перышкин А. В. Учебник для общеобразовательных учреждений 8 класс № 42

Ссылки

Эта страница в последний раз была отредактирована 10 июня 2018 в 08:06.

wiki2.org

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Последовательное и параллельное соединение проводников. Мощность тока при параллельном и последовательном соединении

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов. Общая сила тока при параллельном соединении

Сила тока при последовательном соединении

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Последовательное и параллельное соединение — Википедия с видео // WIKI 2

Энциклопедичный YouTube

Содержание

Последовательное соединение

Резисторы

Катушка индуктивности

Электрический конденсатор

Мемристоры

Выключатели

Параллельное соединение

Резисторы

Катушка индуктивности

Электрический конденсатор

Мемристоры

Выключатели

Примеры использования

См. также

Литература

Ссылки

Видеоматериалы

Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше

Соответствует ли вода и воздух установленным нормативам?

С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей

Столичный Водоканал готовится к зиме

Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе

Актуальные темы

Формирование энергосберегающего поведения граждан

Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год

НАУЧИМСЯ ЭКОНОМИТЬ В БЫТУ

Рубрикатор

Пользователю

Доп.информация