Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Как распределяется напряжение между последовательно соединенными проводниками

1. Последовательное соединение - FizikaKlass.ru

При последовательном соединении два проводника соединяются так, как показано на рис. 9.1.

По определению сопротивления, общее сопротивление проводников 1. Последовательное соединение 2 где - напряжение между точками и а - сила тока, одинаковая для обоих проводников.

Напряжение между точками 1. Последовательное соединение 4 и равно сумме напряжений на каждом из проводников, то есть

Согласно закону Ома 1. Последовательное соединение 10 Отсюда следует, что

На рис. 9.2 изображена схема последовательного соединения нескольких проводников.

Рис. 9.2. Последовательное соединение нескольких проводников.

Рассуждая аналогично случаю двух проводников, можно доказать, что общее сопротивление 1. Последовательное соединение 14 последовательно соединенных проводников

Из этой формулы следует, что при последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи больше сопротивления любого из проводников.

Заметим также, что при добавлении нового проводника, подключенного последовательно к уже имеющимся, сопротивление цепи всегда увеличивается.

Статьи энциклопедии

fizikaklass.ru

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

«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»

Устали? - Отдыхаем!

Вверх

class-fizika.ru

Соединяем проводники в электроустановках: последовательно или паралелльно

Прохождение тока в любых электрических цепочках реализуется посредством отдельных электротехнических проводников (кабелей), подключаемых по определённой схеме. В зависимости от поставленной задачи, в линейной электрической цепи применяются различные виды включения потребителей, которые могут подсоединяться как последовательно, так и параллельно.

Последовательное соединение

В отдельных случаях возможно использование обоих видов соединения проводников (так называемое «смешанное» подключение), которое, наряду с другими способами, должно учитываться при разработке и ремонте любой электроустановки.

Последовательное соединение

Широкое распространение в электротехнике получили последовательные и параллельные схемы соединения радиотехнических деталей, входящих в те или иные устройства. При рассмотрении вопроса о том, какое соединение проводников называют последовательным, следует учитывать, что в этом случае они располагаются в цепочку чередующихся один за другим компонентов. Их механическое сопряжение, или спайка, осуществляется согласно действующему в электротехнике стандарту (ПУЭ). Рассмотрим особенности такого включения на примере линии с двумя пассивными составляющими (обычными резисторами).

Для обозначения протекающего в ней тока, приложенного напряжения и сопротивления каждой из деталей используем общепринятые символы I1, U1, R1 и I2, U2, R2 соответственно.

Воспользовавшись законом Кирхгофа, получим:

I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2.

К сведению. Все эти выкладки подтверждаются экспериментальной проверкой, состоящей в измерении электрических параметров посредством обычного мультиметра.

Анализ уже рассмотренных ранее формул, иллюстрирующих такое соединение проводов и нагрузок, позволяет отметить следующие особенности:

Значение тока во всех включённых в линию элементах цепочки будет иметь одну и ту же величину;
Разность потенциалов между входной и выходной её точками складывается из падений напряжений на каждом отдельном (дискретном) элементе;
Общее или суммарное сопротивление всего участка находится как сумма тех же значений для каждого из проводников.

Указанные соотношения справедливы для любого числа потребителей, соединенных по простейшей линейной схеме. При этом значение суммарного сопротивления будет всегда иметь большую величину, чем тот же параметр для любого отдельного элемента.

При включении в обследуемую линию N одинаковых по номиналу пассивных элементов общее их сопротивление можно представить формулой:

R = N х R1,

где R1 – номинал отдельно взятой детали. Напряжение U здесь распределяется между резисторами равномерно, образуя падение на каждом из них, в N раз меньшее приложенного ко всему участку значения.

В качестве примера рассмотрим ситуацию, когда в бытовую сеть с действующим напряжением 220 В включены последовательно десять лампочек с одинаковой мощностью. При таком варианте подключения напряжение на каждой из них будет составлять:

U1 = U/10 = 22 В.

Обратите внимание! Особенностью соединённых в одну линию проводников или нагрузок является её аварийный обрыв при сгорании хотя бы одного из соединённых таким образом компонентов.

Следствием повреждения одного элемента линейной цепочки является пропадание тока во всей схеме.

Параллельное включение

Для того чтобы определиться с тем, какое соединение называется параллельным, следует представить себе схему, в которой все входные и выходные контакты каждого из N проводников собраны вместе (в один узел).

Параллельное включение

Такая схема может содержать любое разумное количество «ответвлений» из всевозможных потребителей. Общий ток в этом случае может быть представлен как сумма отдельных составляющих, протекающих по каждой из N цепочек. При таком подключении ток в одном потребителе определяется приложенным к нему общим напряжением и сопротивлением каждого отдельного ответвления.

Важно! Общий ток в линии распределяется между этими N проводниками-потребителями пропорционально сопротивлению каждого из них. При этом он всегда вычисляется как сумма составляющих, протекающих по любому из N ответвлений.

Известные правила подключения параллельных цепей также вытекают из закона Кирхгофа, согласно которому сумма втекающих в узел токов должна быть равна сумме вытекающих. В частном случае, когда сопротивления всех N проводников равны по величине, токи через каждый из них будут иметь одинаковые величины, равные N-ой части общего токового значения.

Суммарное сопротивление цепочки из нескольких соединённых «в параллель» проводников вычисляется по следующей формуле:

Расчёт сопротивления

Исходя из этого значения, легко рассчитать суммарный ток через всю образованную таким образом сложную цепочку, воспользовавшись уже полученными ранее данными. Он будет равен приложенному к линии напряжению, делённому на определённое согласно формуле сопротивление.

Дополнительная информация. Иногда для удобства расчётов вместо сопротивлений пассивных элементов (резисторов) используется обратная им величина, называемая проводимостью.

После введения показателя проводимости все расчётные формулы, используемые ранее, заметно упрощаются. Проводимости в этом случае просто складываются подобно тому, как ранее это делалось для резистивных номиналов деталей, включённых в последовательную цепочку.

Смешанное подключение

Схема

С примером смешанного соединения нескольких нагрузок (потребителей) можно ознакомиться на размещённой ниже картинке.

Смешанное подсоединение

Такое включение отдельных звеньев потребления наиболее часто встречается в типовых электрических схемах или на их участках. Последовательно-параллельное расположение проводников предполагает сложный расчёт величин токов и сопротивлений, включающий в себя уже рассмотренные выше варианты.

Расчёт

Методика таких вычислений построена на следующих принципах:

Сначала электрическая схема разбивается на более простые и поддающиеся элементарному расчёту части;
После этого каждый из таких участков, представленных простым типом включения, рассчитывается независимо от остальных частей;

Важно! В результате этой операции звенья с параллельно соединенными нагрузками приводятся к последовательному виду.

На завершающей стадии расчёта все полученные для отдельных участков параметры суммируются по методике, описанной ранее для последовательного соединения.

В результате такого подхода расчёт сложных последовательно-параллельных цепей удаётся свести к элементарным или типовым операциям, производимым на основании законов Кирхгофа и Ома.

В заключение несколько слов о практическом применении рассмотренных видов включения. Так, самый распространённый из них (смешанный) применяется при изготовлении обмоток таких широко распространенных электротехнических изделий, как известные всем электродвигатели (смотрите ПУЭ). С его же помощью обустраиваются промышленные осветительные сети, обслуживающие значительные по площади объекты, а также типовая квартирная электропроводка.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Последовательное соединение - проводник - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Последовательное соединение - проводник

Cтраница 3

При последовательном соединении проводников количество теплоты, выделившееся в каждом из них, пропорционально сопротивлению проводника. [31]

Сопротивление участка цепи, составленного из последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Или коротко: при последовательном соединении проводников их сопротивления складываются. [32]

Сопротивление участка цепи, составленного из последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Или коротко: при последовательном соединении проводников складываются их сопротивления. [34]

Какое соединение проводников называют последовательным. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников. Как находится общее сопротивление последовательно соединенных проводников в случае, когда они одинаковые. Как в этом случае распределяется между проводниками общее напряжение. [35]

Если привести в соприкосновение два угольных стержня, то при прохождении через них тока раскаляются только концы углей в месте их касания, тогда как сами угли не накаляются. Причина этого явления связана с возникновением большого сопротивления в месте соприкосновения углей ( плохой контакт), а при последовательном соединении проводников теплоты выделяется больше в местах с большим сопротивлением. Теплопроводность же угля невелика, вследствие чего тепло от раскаленного конца плохо передается по всему стержню. [36]

К первому из них отнесем задачи на расчет электрической цепи, в которых или требуется найти значение мощности, выделяемой в проводниках, или заданы эти значения мощности. Обычно такие задачи решаются аналогично тем, которые рассматривались выше. Особое внимание следует обратить на выбор исходной формулы. Если в задаче идет речь о последовательном соединении проводников, то удобнее пользоваться третьей формулой (8.15) или второй формулой (8.16), так как в этом случае сила тока независимо от сопротивления потребителей в них одинакова. Если же в задаче идет речь о параллельном соединении проводников, то удобнее пользоваться последними формулами (8.15) или (8.16), так как в этом случае напряжение на концах потребителей независимо от их сопротивлений одинаково. Удачный выбор исходной формулы может существенно упростить решение задачи. [37]

Страницы: 1 2 3

www.ngpedia.ru

Измерение силы тока и напряжения

Ампертметры и вольтметры.

Для измерений в цепях переменного постоянного тока обычно применяются электромагнитные или тепловые амперметры и вольтметры.

По катушке проходит электрический ток. Магнитное поле, создаваемое током, действует на стальную пластинку, втягивая ее внутрь катушки. Движению пластинки противодействует пружина. Чем больше сила тока в катушке, тем с большей силой втягивается пластинка и тем больше отклоняется по шкале стрелка, показывая тем самым силу тока, проходящего по катушке.

Для уменьшения колебаний стрелки в приборе, имеется успокоитель в виде трубочки с поршнем, связанным с пластинкой. Принципиальное устройство амперметра и вольтметра одинаково.

Конструктивная же разница между этими приборами определяется тем, что амперметр включается в цепь тока последовательно, а вольтметр - параллельно. Поэтому амперметр должен обладать как можно меньшим сопротивлением во избежание излишнего падения напряжения в нем; вольтметр же, наоборот, должен обладать значительным сопротивлением для уменьшения протекающего по нему тока.

Ввиду этого вольтметры снабжаются добавочным большим сопротивлением из специального сплава. По существу вольтметр является таким же прибором, как и амперметр, но его шкала отградуирована не на амперы, а на вольты, и его стрелка показывает на шкале величину падения напряжения в приборе, равную силе тока умноженной на сопротивление вольтметра. Сила тока, протекающего через вольтметр, пропорциональна по закону Ома приложенному к нему измеряемому напряжению, так как его сопротивление остается постоянным.

Понятно, что через тонкую металлическую нить нельзя пропустить весь измеряемый амперметром ток. Поэтому амперметры тепловой системы снабжаются так называемыми шунтами, которые представляют собой весьма малое сопротивление, включаемое параллельно прибору .

Токи в шунте ив амперметре будут обратно пропорциональны их сопротивлениям. При правильно подобранном сопротивлении шунта сила тока, протекающего через амперметр, не будет превышать величины, безопасной для металлической нити прибора, и вместе с тем будет изменяться пропорционально измеряемому току.

В вольтметрах тепловой системы вместо шунта, параллельно присоединяемого к прибору, в прибор встраивается большое сопротивление, включаемое последовательно с нагреваемой металлической питью и ограничивающее силу тока в приборе до допустимой величины. Для измерения напряжения и силы тока, но лишь в цепях постоянного тока применяются также магнитоэлектрические приборы.

Презентация Измерение силы тока и напряжения