Содержание

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Раздел долгосрочного плана: 10.3А            Постоянный ток

Школа:

Дата:

ФИО учителя: 

Класс:10

Количество присутствующих:

отсутствующих:

Тема урока

Работа и мощность  электрического тока. Закон Джоуля –Ленца. КПД источника тока

Цели обучения, которые достигаются на данном  уроке (ссылка на учебную программу)

10.4.2.7 применять формулы работы, мощности и КПД источника тока при  решении задач

 

Цели урока

Объяснять, что называется работой и мощностью тока.

Рассчитывать количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока по проводнику

Языковые цели

 

Предметная лексика и терминология

Электродвижущая сила, работа, мощность тока, узел, контур, независимый, уравнения, ветвь, падение напряжения, сумма ЭДС в контуре

Учащиеся могут:

Объяснять, как зависит количество теплоты от тока, сопротивления и напряжения на концах проводника

Полезные выражения для диалогов и письма:

При увеличении силы тока в два раза, количество теплоты, которое выделяется в проводнике…

Привитие ценностей

 

 

Привитие ценностей осуществляется посредством/через привитие основ уважения и сотрудничества при совместном планировании эксперимента при работе в группах, а также в ходе выслушивания и анализа идей других групп.

Межпредметные связи

Межпредметная связь на уроке реализуется при помощи использования сквозных тем с химией. Урок имеет тесную взаимосвязь с этим предметом, поскольку на уроке обсуждаются строение металлов, кристаллическая решетка металлов.

Навыки использования ИКТ

В ходе проведения данного урока учащиеся улучшат навыки работы с программным обеспечением, необходимым для презентации идей. Также будут развиваться навыки поиска информации.

Предварительные

знания

 

Учащиеся из курса физики 8 класса хорошо знакомы с основными понятиями и законами электродинамики.

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

 

Ресурсы

Начало урока

0-6 мин

Обзор формул для нахождения величин, характеризующих проводник и протекающий в нем ток.

Заполнение таблицы.

Материалы этой таблицы помогут нам при выводе формул и решении задач на сегодняшнем уроке.

Раздаточный материал – таблица с пропусками

Середина урока

 

6-12 мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12-20 мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обсуждение нового материала

 

Итак, мы вспомнили, что электрическое поле способно переместить заряженную частицу вдоль силовой линии, а значит оно (поле) может совершать работу. Это составляет понятие- работа тока.

 

Работа тока – работа электрического поля по перемещению заряженных частиц внутри проводника.

 

Как вычислить работу тока?

 

Надо найти работу электрического поля по перемещению заряда ?q из одной точки в другую , разность потенциалов между которыми U, т.е. из определения силы тока:

 

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.

 

Электрический ток нагревает проводник. Почему проводник нагревается? (слайд №3)

 

Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают двигаться упорядоченно, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Приобретаемая электронами под действием электрического поля энергия направленного движения тратится на нагревание кристаллической решетки проводника, т. к. последующие столкновения ионов с другими электронами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.

 

Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам (путем теплопередачи). Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле: А=U·I·t.

Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше Q = A, или Q = U·I·t. Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим: Q = I·R·I·t, т. е.

 

 Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. Сформулированный выше вывод называется законом Джоуля – Ленца.

 

Важно! Закон Джоуля-Ленца позволяет вычислить количество теплоты, выделяемое на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

 

Кроме работы тока надо уметь вычислять мощность тока Р, т.е. работу, совершенную в единицу времени

 

Презентация с основными понятиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анимация «Закон Джоуля-Ленца»

20-22 мин

Для закрепления материала учащиеся находят ошибки к тексте и исправляют их.

LearningApps.org

 

 

22-27 мин

Работа в парах:  Качественные задачи и вопросы

1. Нихромовый проводник заменили константановым таких же размеров. Как при этом изменилась мощность плитки? (Мощность плитки увеличилась.)

2. Как изменяется мощность лампочки при ее длительной работе? (Мощность лампочки уменьшается, так как при работе лампочки вольфрамовая нить испаряется, площадь сечения уменьшается, сопротивление увеличивается.)

3. Как изменяется количество теплоты, выделяющееся в проводнике, включенном в сеть с неизменным напряжением, при уменьшении длины проводника в два раза, увеличении в четыре раза? (Количество теплоты увеличивается в два раза.При увеличении длины проводника в четыре раза количество теплоты уменьшается в четыре раза.)

4. Как изменится работа электрического тока в проводнике при замене проводника на провод, сечение которого в два раза больше? (Работа электрического тока увеличится в два раза.)

5. Две лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае выделяется мощность больше, если лампочки включали в сеть напряжением 200 В? (При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно R/2.

Следовательно, мощность при параллельном соединении в четыре раза больше, чем при последовательном соединении лампочек.)

6. Две лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае мощность соединения больше, если лампочки включали в сеть, сила тока в которой 200 мА? (При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно RJ2.Следовательно, мощность при параллельном соединении в четыре раза меньше, чем при последовательном соединении лампочек.)

 

Презентация

 

27-38 мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение задач

 Групповая работа: Задачи с техническим содержанием

1. Плавкий предохранитель рассчитан на силу тока 10 А. Можно ли включать в сеть напряжением 220 Впотребитель мощностью 10 кВт? (Нет, сила тока в приборе превышает допустимую в 4,5 раза.)

2. Электродвигатель троллейбуса питается током силой 200 А под напряжением 600 В. Определите мощность электродвигателя троллейбуса. Какую работу он совершает за 2 ч? (120 кВт, 864 МДж.)

3. В двухлитровом электрическом чайнике мощностью 1 кВт вода закипает за 20 мин, тогда как в чайнике мощностью 3 кВт это заняло бы 5 мин. Почему невыгодны маломощные при боры? (Вследствие увеличения времени нагревания увеличиваются потери путем конвекции, теплопроводности, излучения.)

4. В электрической печи, сопротивление спирали которой 10 Ом, нагревают 10 кг стальных деталей. До какой температуры нагреются за 20 мин детали, взятые при температуре плавления льда в нормальных условиях, если печь подключить в сеть напряжением 220 В, а ее КПД 30 %? (350 °С.)

Задачи для любителей литературы

1. «Помещение было без окон и освещалось одной-единственной электрической лампочкой, висевшей высоко под потолком. Лампочка была тусклая и светила, как говорится, только себе под нос…» (Носов Н. Н. Незнайка на Луне).

А какая лампочка светит ярче: мощностью 40 или 100 Вт при одинаковом напряжении? (Лампочка мощностью 100 Вт светит ярче. Но если эти лампочки рассчитаны на напряжение 200 В, а вы подключаетесь к источнику питания 4 В, то эти лампочки вообще светить не будут.)

Индивидуальные карточки-задания

1

2

1. Определите мощность электрического тока, если сила тока в цепи 200 мА. (0,6 Вт.)

 

2. Никелиновая проволока длиной 100 м и сечением 2 мм2 включена в цепь напряжением 200 В. Определите энергию электрического тока за 5 мин. (600 кДж.)

 

 

 

1. Определите количество теплоты, которое выделится в двух лампочках сопротивлением по 100 Ом, включенных в цепь параллельно. Сила тока 40 мА, время работы 10 мин. (48 Дж.)

2. Определите работу электрического тока за 5 мин в цепи, если напряжение в цепи 30 В. (4 500 Дж.)

2

4

1. Определите работу электрического тока за 10 мин, если напряжение в цепи 60 В. (144 кДж.)

 

2. Сила тока в цепи проводника 300 мА, напряжение 6 В. Определите длину проводника, сделанного из константана, если его сечение 3 мм2. (120 м.)

1. Определите мощность тока, если напряжение в цепи 10 В. (≈ 6,7 Вт)

2. Мощность электролампы, рассчитанной на напряжение 200 В, 100 Вт. Определите силу тока в лампе и ее сопротивление. (0,5 А; 4 000 м.)

Карточки с заданиями.

38-40 мин

Дом. здание.Ученики решают расчетную задачу на определение потребления энергии в квартире.

В конце урока учащиеся проводят рефлексию:

– что узнал, чему научился

– что осталось непонятным

– над чем необходимо работать

 

 

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Все учащиеся будут:

Знать, как рассчитывать работу и мощность тока

Большинство учащихся будут:

Определять, от чего зависит количество теплоты, выделяющееся на резисторах

Некоторые учащиеся будут:

Рассчитывать работу и мощность тока на отдельных элементах цепи со смешанным соединением.

(1) Работа в парах по выводу формул

(2) Групповая работа в ходе определения ошибок и их исправлению.

(3) Взаимопроверка

(4) Взаимооценивание и самооценивание

 

В процессе обработки результатов интерактивных опытов учащимися развивается критическое и логическое мышление. При обсуждении результатов работы в группах и коллективной, развивается уважение к чужому мнению, умение выражать свои мысли и общаться должным образом со сверстниками и одноклассниками. Соблюдение инструкций по технике безопасности в кабинете демонстрирует ответственность и уважение к жизни и здоровью других.

Рефлексия по уроку

 

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.  

 

Общая оценка

 

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

 

2:

 

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

 

2:

 

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?

 

Параллельное и последовательное соединение резисторов

Автор Alexey На чтение 5 мин. Просмотров 1.1k. Опубликовано Обновлено

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:

IR=IR1+IR2,

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.

Лампы имеют одинаковую силу тока, но разное сопротивление. какая из ламп будет гореть ярче?…

Две лампочки, на которых написано: 60 Вт, 220 В и 100 Вт, 220 В, соединили последовательно и включили в сеть. Какая из лампочек будет гореть ярче?

Читатель: Конечно, та, на которой написано 100 Вт, 220 В, ведь ее мощ­ность больше.

Автор: Ее мощность была бы больше, если бы на каждую из лампочек по­дали то напряжение, на которое они рассчитаны, т.е. 220 В. Но если лампочки соединены последовательно, то на каждой из них будет мень­шее напряжение, ведь при последовательном соединении справедлива формула: U0 = U1 + U2, где U0 – напряжение в сети, а U1 и U2 – напряжение соответственно на первой и второй лампочках.

Читатель: Не знаю… Но ведь не может же такого быть, чтобы ярче горела лампочка, рассчитанная на 60 Вт, чем лампочка, рассчитанная на 100 Вт?

Автор: Оказывается, может. Чтобы убедиться в этом, решим следующую задачу.

Задача 15.9. Лампочку, рассчитанную на мощность  = 60 Вт, и лампочку, рассчитанную на мощность  = 100 Вт, соединили последовательно и включили в сеть. Известно, что лампочки рассчитаны на одинаковое напряжение. Найдите отношение тепловых мощностей в лампочках: 

 = 60 Вт  = 100 ВтРешение. Договоримся, что мощности, на которые рассчи­таны лампочки (их еще называют номинальными мощностями) будем обозначать буквами с ноликом вверху:   , а реальные мощности – без нолика: Р1, Р2. Пусть лампочки рассчитаны на напряжение U 

и имеют сопротивления R1 и R2. Тогда согласно формуле (15.11):

 ; (1)

 . (2)

Пусть при последовательном соединении через лампочки идет ток. Сила тока равна I. Тогда согласно формуле (15.12):

Р1 = I2R1; (3)

Р2 = I2R2. (4)

Разделим равенство (1) на равенство (2), а равенство (3) на равенство (4), получим:

    ;

    .

Итак:

 ; (5)

 . (6)

«Перевернем» дроби в левой и правой частях равенства (5), получим:

 . (7)

Поскольку в равенствах (6) и (7) правые части равны, то равны и ле­вые части равны:

 . (15.27)

Ответ в общем виде получен. Заметим, что чем больше номинальная мощность первой лампы  , тем меньше (!) ее реальная мощность Р1. Подставим численные значения:

 =  = 1,666… » 1,7.

Ответ:  » 1,7.

СТОП! Решите самостоятельно: А17, А18, В34, В37, В35, В36, С24.

Можно ли лампочку, рассчитанную на напряжение 120 В,

Суммарное сопротивление при последовательном соединении. Последовательное и параллельное соединение сопротивлений

Содержание:

Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах. Все подобные сопротивления имеют свои индивидуальные качества. Например, мощность при паралл ельном и последовательном соединении резисторов будет различной. Поэтому на практике очень часто используются различные методики расчетов, благодаря которым возможно получение точных результатов.

Свойства и технические характеристики резисторов

Как уже отмечалось, резисторы в электрических цепях и схемах выполняют регулировочную функцию. С этой целью используется закон Ома, выраженный формулой: I = U/R. Таким образом, с уменьшением сопротивления происходит заметное возрастание тока. И, наоборот, чем выше сопротивление, тем меньше ток. Благодаря этому свойству, резисторы нашли широкое применение в электротехнике. На этой основе создаются делители тока, использующиеся в конструкциях электротехнических устройств.

Помимо функции регулировки тока, резисторы применяются в схемах делителей напряжения. В этом случае закон Ома будет выглядеть несколько иначе: U = I x R. Это означает, что с ростом сопротивления происходит увеличение напряжения. На этом принципе строится вся работа устройств, предназначенных для деления напряжения. Для делителей тока используется паралл ельное соединение резисторов, а для – последовательное.

На схемах резисторы отображаются в виде прямоугольника, размером 10х4 мм. Для обозначения применяется символ R, который может быть дополнен значением мощности данного элемента. При мощности свыше 2 Вт, обозначение выполняется с помощью римских цифр. Соответствующая надпись наносится на схеме возле значка резистора. Мощность также входит в состав , нанесенной на корпус элемента. Единицами измерения сопротивления служат ом (1 Ом), килоом (1000 Ом) и мегаом (1000000 Ом). Ассортимент резисторов находится в пределах от долей ома до нескольких сотен мегаом. Современные технологии позволяют изготавливать данные элементы с довольно точными значениями сопротивления.

Важным параметром резистора считается отклонение сопротивления. Его измерение осуществляется в процентах от номинала. Стандартный ряд отклонений представляет собой значения в виде: + 20, + 10, + 5, + 2, + 1% и так далее до величины + 0,001%.

Большое значение имеет мощность резистора. По каждому из них во время работы проходит электрический ток, вызывающий нагрев. Если допустимое значение рассеиваемой мощности превысит норму, это приведет к выходу из строя резистора. Следует учитывать, что в процессе нагревания происходит изменение сопротивления элемента. Поэтому если устройства работают в широких диапазонах температур, применяется специальная величина, именуемая температурным коэффициентом сопротивления.

Для соединения резисторов в схемах используются три разных способа подключения – паралл ельное, последовательное и смешанное. Каждый способ обладает индивидуальными качествами, что позволяет применять данные элементы в самых разных целях.

Мощность при последовательном соединение

При соединение резисторов последовательно электрический ток по очереди проходит через каждое сопротивление. Значение тока в любой точке цепи будет одинаковым. Данный факт определяется с помощью закона Ома. Если сложить все сопротивления, приведенные на схеме, то получится следующий результат: R = 200+100+51+39 = 390 Ом.

Учитывая напряжение в цепи, равное 100 В, сила тока будет составлять I = U/R = 100/390 = 0,256 A.На основании полученных данных можно рассчитать мощность резисторов при последовательном соединении по следующей формуле: P = I 2 x R = 0,256 2 x 390 = 25,55 Вт.

  • P 1 = I 2 x R 1 = 0,256 2 x 200 = 13,11 Вт;
  • P 2 = I 2 x R 2 = 0,256 2 x 100 = 6,55 Вт;
  • P 3 = I 2 x R 3 = 0,256 2 x 51 = 3,34 Вт;
  • P 4 = I 2 x R 4 = 0,256 2 x 39 = 2,55 Вт.

Если сложить полученные мощность, то полная Р составит: Р = 13,11+6,55+3,34+2,55 = 25,55 Вт.

Мощность при паралл ельном соединение

При паралл ельном подключении все начала резисторов соединяются с одним узлом схемы, а концы – с другим. В этом случае происходит разветвление тока, и он начинает протекать по каждому элементу. В соответствии с законом Ома, сила тока будет обратно пропорциональна всем подключенным сопротивлениям, а значение напряжения на всех резисторах будет одним и тем же.

Прежде чем вычислять силу тока, необходимо выполнить расчет полной проводимости всех резисторов, применяя следующую формулу:

  • 1/R = 1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 +1/R 4 = 1/200+1/100+1/51+1/39 = 0,005+0,01+0,0196+0,0256 = 0,06024 1/Ом.
  • Поскольку сопротивление является величиной, обратно пропорциональной проводимости, его значение составит: R = 1/0,06024 = 16,6 Ом.
  • Используя значение напряжения в 100 В, по закону Ома рассчитывается сила тока: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
  • Зная силу тока, мощность резисторов, соединенных паралл ельно, определяется следующим образом: P = I 2 x R = 6,024 2 x 16,6 = 602,3 Вт.
  • Расчет силы тока для каждого резистора выполняется по формулам: I 1 = U/R 1 = 100/200 = 0,5A; I 2 = U/R 2 = 100/100 = 1A; I 3 = U/R 3 = 100/51 = 1,96A; I 4 = U/R 4 = 100/39 = 2,56A. На примере этих сопротивлений прослеживается закономерность, что с уменьшением сопротивления, сила тока увеличивается.

Существует еще одна формула, позволяющая рассчитать мощность при паралл ельном подключении резисторов: P 1 = U 2 /R 1 = 100 2 /200 = 50 Вт; P 2 = U 2 /R 2 = 100 2 /100 = 100 Вт; P 3 = U 2 /R 3 = 100 2 /51 = 195,9 Вт; P 4 = U 2 /R 4 = 100 2 /39 = 256,4 Вт. Сложив мощности отдельных резисторов, получится их общая мощность: Р = Р 1 +Р 2 +Р 3 +Р 4 = 50+100+195,9+256,4 = 602,3 Вт.

Таким образом, мощность при последовательном и паралл ельном соединении резисторов определяется разными способами, с помощью которых можно получить максимально точные результаты.

Содержание:

Течение тока в электрической цепи осуществляется по проводникам, в направлении от источника к потребителям. В большинстве подобных схем используются медные провода и электрические приемники в заданном количестве, обладающие различным сопротивлением. В зависимости выполняемых задач, в электрических цепях используется последовательное и параллельное соединение проводников. В некоторых случаях могут быть применены оба типа соединений, тогда этот вариант будет называться смешанным. Каждая схема имеет свои особенности и отличия, поэтому их нужно обязательно заранее учитывать при проектировании цепей, ремонте и обслуживании электрооборудования.

Последовательное соединение проводников

В электротехнике большое значение имеет последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи. Среди них часто используется схема последовательного соединения проводников предполагающая такое же соединение потребителей. В этом случае включение в цепь выполняется друг за другом в порядке очередности. То есть, начало одного потребителя соединяется с концом другого при помощи проводов, без каких-либо ответвлений.

Свойства такой электрической цепи можно рассмотреть на примере участков цепи с двумя нагрузками. Силу тока, напряжение и сопротивление на каждом из них следует обозначить соответственно, как I1, U1, R1 и I2, U2, R2. В результате, получились соотношения, выражающие зависимость между величинами следующим образом: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Полученные данные подтверждаются практическим путем с помощью проведения измерений амперметром и вольтметром соответствующих участков.

Таким образом, последовательное соединение проводников отличается следующими индивидуальными особенностями:

  • Сила тока на всех участках цепи будет одинаковой.
  • Общее напряжение цепи составляет сумму напряжений на каждом участке.
  • Общее сопротивление включает в себя сопротивления каждого отдельного проводника.

Данные соотношения подходят для любого количества проводников, соединенных последовательно. Значение общего сопротивления всегда выше, чем сопротивление любого отдельно взятого проводника. Это связано с увеличением их общей длины при последовательном соединении, что приводит и к росту сопротивления.

Если соединить последовательно одинаковые элементы в количестве n, то получится R = n х R1, где R – общее сопротивление, R1 – сопротивление одного элемента, а n – количество элементов. Напряжение U, наоборот, делится на равные части, каждая из которых в n раз меньше общего значения. Например, если в сеть с напряжением 220 вольт последовательно включаются 10 ламп одинаковой мощности, то напряжение в любой из них составит: U1 = U/10 = 22 вольта.

Проводники, соединенные последовательно, имеют характерную отличительную особенность. Если во время работы отказал хотя-бы один из них, то течение тока прекращается во всей цепи. Наиболее ярким примером является , когда одна перегоревшая лампочка в последовательной цепи, приводит к выходу из строя всей системы. Для установления перегоревшей лампочки понадобится проверка всей гирлянды.

Параллельное соединение проводников

В электрических сетях проводники могут соединяться различными способами: последовательно, параллельно и комбинированно. Среди них параллельное соединение это такой вариант, когда проводники в начальных и конечных точках соединяются между собой. Таким образом, начала и концы нагрузок соединяются вместе, а сами нагрузки располагаются параллельно относительно друг друга. В электрической цепи могут содержаться два, три и более проводников, соединенных параллельно.

Если рассматривать последовательное и параллельное соединение, сила тока в последнем варианте может быть исследована с помощью следующей схемы. Берутся две лампы накаливания, обладающие одинаковым сопротивлением и соединенные параллельно. Для контроля к каждой лампочке подключается собственный . Кроме того, используется еще один амперметр, контролирующий общую силу тока в цепи. Проверочная схема дополняется источником питания и ключом.

После замыкания ключа нужно контролировать показания измерительных приборов. Амперметр на лампе № 1 покажет силу тока I1, а на лампе № 2 – силу тока I2. Общий амперметр показывает значение силы тока, равное сумме токов отдельно взятых, параллельно соединенных цепей: I = I1 + I2. В отличие от последовательного соединения, при перегорании одной из лампочек, другая будет нормально функционировать. Поэтому в домашних электрических сетях используется параллельное подключение приборов.

С помощью такой же схемы можно установить значение эквивалентного сопротивления. С этой целью в электрическую цепь добавляется вольтметр. Это позволяет измерить напряжение при параллельном соединении, сила тока при этом остается такой же. Здесь также имеются точки пересечения проводников, соединяющих обе лампы.

В результате измерений общее напряжение при параллельном соединении составит: U = U1 = U2. После этого можно рассчитать эквивалентное сопротивление, условно заменяющее все элементы, находящиеся в данной цепи. При параллельном соединении, в соответствии с законом Ома I = U/R, получается следующая формула: U/R = U1/R1 + U2/R2, в которой R является эквивалентным сопротивлением, R1 и R2 – сопротивления обеих лампочек, U = U1 = U2 – значение напряжения, показываемое вольтметром.

Следует учитывать и тот фактор, что токи в каждой цепи, в сумме составляют общую силу тока всей цепи. В окончательном виде формула, отражающая эквивалентное сопротивление будет выглядеть следующим образом: 1/R = 1/R1 + 1/R2. При увеличении количества элементов в таких цепях – увеличивается и число слагаемых в формуле. Различие в основных параметрах отличают друг от друга и источников тока, позволяя использовать их в различных электрических схемах.

Параллельное соединение проводников характеризуется достаточно малым значением эквивалентного сопротивления, поэтому сила тока будет сравнительно высокой. Данный фактор следует учитывать, когда в розетки включается большое количество электроприборов. В этом случае сила тока значительно возрастает, приводя к перегреву кабельных линий и последующим возгораниям.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Данные законы, касающиеся обоих видов соединений проводников, частично уже были рассмотрены ранее.

Для более четкого их понимания и восприятия в практической плоскости, последовательное и параллельное соединение проводников, формулы следует рассматривать в определенной последовательности:

  • Последовательное соединение предполагает одинаковую силу тока в каждом проводнике: I = I1 = I2.
  • параллельное и последовательное соединение проводников объясняет в каждом случае по-своему. Например, при последовательном соединении, напряжения на всех проводниках будут равны между собой: U1 = IR1, U2 = IR2. Кроме того, при последовательном соединении напряжение составляет сумму напряжений каждого проводника: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
  • Полное сопротивление цепи при последовательном соединении состоит из суммы сопротивлений всех отдельно взятых проводников, независимо от их количества.
  • При параллельном соединении напряжение всей цепи равно напряжению на каждом из проводников: U1 = U2 = U.
  • Общая сила тока, измеренная во всей цепи, равна сумме токов, протекающих по всем проводникам, соединенных параллельно между собой: I = I1 + I2.

Для того чтобы более эффективно проектировать электрические сети, нужно хорошо знать последовательное и параллельное соединение проводников и его законы, находя им наиболее рациональное практическое применение.

Смешанное соединение проводников

В электрических сетях как правило используется последовательное параллельное и смешанное соединение проводников, предназначенное для конкретных условий эксплуатации. Однако чаще всего предпочтение отдается третьему варианту, представляющему собой совокупность комбинаций, состоящих из различных типов соединений.

В таких смешанных схемах активно применяется последовательное и параллельное соединение проводников, плюсы и минусы которых обязательно учитываются при проектировании электрических сетей. Эти соединения состоят не только из отдельно взятых резисторов, но и довольно сложных участков, включающих в себя множество элементов.

Смешанное соединение рассчитывается в соответствии с известными свойствами последовательного и параллельного соединения. Метод расчета заключается в разбивке схемы на более простые составные части, которые считаются отдельно, а потом суммируются друг с другом.

Параллельное соединение резисторов. При параллельном соединении резисторов нескольких приемников они включаются между двумя точками электрической цепи, образуя параллельные ветви (рис. 26, а). Заменяя

лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2, R3, получим схему, показанную на рис. 26, б.
При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одинаковое напряжение U. Поэтому согласно закону Ома:

I 1 =U/R 1 ; I 2 =U/R 2 ; I 3 =U/R 3 .

Ток в неразветвленной части цепи согласно первому закону Кирхгофа I = I 1 +I 2 +I 3 , или

I = U / R 1 + U / R 2 + U / R 3 = U (1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3) = U / R эк (23)

Следовательно, эквивалентное сопротивление рассматриваемой цепи при параллельном соединении трех резисторов определяется формулой

1/R эк = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 (24)

Вводя в формулу (24) вместо значений 1/R эк, 1/R 1 , 1/R 2 и 1/R 3 соответствующие проводимости G эк, G 1 , G 2 и G 3 , получим: эквивалентная проводимость параллельной цепи равна сумме проводимостей параллельно соединенных резисторов :

G эк = G 1 + G 2 +G 3 (25)

Таким образом, при увеличении числа параллельно включаемых резисторов результирующая проводимость электрической цепи увеличивается, а результирующее сопротивление уменьшается.
Из приведенных формул следует, что токи распределяются между параллельными ветвями обратно пропорционально их электрическим сопротивлениям или прямо пропорционально их проводимостям. Например, при трех ветвях

I 1: I 2: I 3 = 1/R 1: 1/R 2: 1/R 3 = G 1 + G 2 + G 3 (26)

В этом отношении имеет место полная аналогия между распределением токов по отдельным ветвям и распределением потоков воды по трубам.
Приведенные формулы дают возможность определить эквивалентное сопротивление цепи для различных конкретных случаев. Например, при двух параллельно включенных резисторах результирующее сопротивление цепи

R эк =R 1 R 2 /(R 1 +R 2)

при трех параллельно включенных резисторах

R эк =R 1 R 2 R 3 /(R 1 R 2 +R 2 R 3 +R 1 R 3)

При параллельном соединении нескольких, например n, резисторов с одинаковым сопротивлением R1 результирующее сопротивление цепи Rэк будет в n раз меньше сопротивления R1, т.е.

R эк = R1 / n (27)

Проходящий по каждой ветви ток I1, в этом случае будет в п раз меньше общего тока:

I1 = I / n (28)

При параллельном соединении приемников, все они находятся под одним и тем же напряжением, и режим работы каждого из них не зависит от остальных. Это означает, что ток, проходящий по какому-либо из приемников, не будет оказывать существенного влияния на другие приемники. При всяком выключении или выходе из строя любого приемника остальные приемники остаются включенными. Поэтому параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном (номинальном) напряжении, всегда включают параллельно.
На электровозах постоянного тока и некоторых тепловозах тяговые двигатели в процессе регулирования скорости движения нужно включать под различные напряжения, поэтому они в процессе разгона переключаются с последовательного соединения на параллельное.

Каждый в этой жизни сталкивался с резисторами. Люди с гуманитарными профессиями, как и все, изучали в школе на уроках физики проводники электрического тока и закон Ома.

С резисторами также имеют дело студенты технических университетов и инженеры различных производственных предприятий. Перед всеми этими людьми, так или иначе, вставала задача расчёта электрической цепи при различных видах соединения резисторов. В данной статье речь пойдёт о расчёте физических параметров, характеризующих цепь.

Виды соединений

Резистор – пассивный элемент , присутствующий в каждой электрической цепи. Он предназначен для того, чтобы сопротивляться электрическому току. Существует два вида резисторов:

  1. Постоянные.
  2. Переменные.

Зачем же спаивать проводники друг с другом? Например, если для какой-то электрической цепи нужно определённое сопротивление. А среди номинальных показателей нужного нет. В таком случае необходимо подобрать элементы схемы с определёнными значениями сопротивления и соединить их. В зависимости от вида соединения и сопротивлений пассивных элементов мы получим какое-то определённое сопротивление цепи. Оно называется эквивалентным. Его значение зависит от вида спайки проводников. Существует три вида соединения проводников:

  1. Последовательное.
  2. Параллельное.
  3. Смешанное.

Значение эквивалентного сопротивления в цепи считается достаточно легко. Однако, если резисторов в схеме очень много, то лучше воспользоваться специальным калькулятором, который считает это значение. При ведении расчёта вручную, чтобы не допускать ошибок, необходимо проверять, ту ли формулу вы взяли.

Последовательное соединение проводников

В последовательной спайке резисторы идут как бы друг за другом. Значение эквивалентного сопротивления цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов. Особенность схем с такой спайкой заключается в том, что значение тока постоянно . Согласно закону Ома, напряжение в цепи равно произведению тока и сопротивления. Так как ток постоянен, то для вычисления напряжения на каждом резисторе, достаточно перемножить значения. После этого необходимо сложить напряжения всех резисторов, и тогда мы получим значение напряжения во всей цепи.

Расчёт очень простой. Так как с ним имеют дело в основном инженеры-разработчики, то для них не составит труда сосчитать всё вручную. Но если резисторов очень много, то проще воспользоваться специальным калькулятором.

Примером последовательного соединения проводников в быту является ёлочная гирлянда.

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении проводников эквивалентное сопротивление в цепи считается по-другому. Немного сложнее, чем при последовательном.

Его значение в таких цепях равняется произведению сопротивлений всех резисторов, делённому на их сумму. А также есть и другие варианты этой формулы. Параллельное соединение резисторов всегда снижает эквивалентное сопротивление цепи. То есть, его значение всегда будет меньше, чем наибольшее значение какого-то из проводников.

В таких схемах значение напряжения постоянно . То есть значение напряжения во всей цепи равно значениям напряжений каждого из проводников. Оно задаётся источником напряжения.

Сила тока в цепи равна сумме всех токов, протекающих через все проводники. Значение силы тока, протекающего через проводник. равно отношению напряжения источника к сопротивлению этого проводника.

Примеры параллельного соединения проводников:

  1. Освещение.
  2. Розетки в квартире.
  3. Производственное оборудование.

Для расчёта схем с параллельным соединением проводников лучше пользоваться специальным калькулятором. Если в схеме много резисторов, спаянных параллельно, то гораздо быстрее вы посчитаете эквивалентное сопротивление с помощью этого калькулятора.

Смешанное соединение проводников

Этот вид соединения состоит из каскадов резисторов . Например, у нас есть каскад из 10 проводников, соединённых последовательно, и после него идёт каскад из 10 проводников, соединённых параллельно. Эквивалентное сопротивление этой схемы будет равно сумме эквивалентных сопротивлений этих каскадов. То есть, по сути, здесь последовательное соединение двух каскадов проводников.

Многие инженеры занимаются оптимизацией различных схем. Её целью является уменьшение количества элементов в схеме за счёт подбора других, с подходящими значениями сопротивлений. Сложные схемы разбиваются на несколько небольших каскадов, ведь так гораздо проще вести расчёты.

Сейчас, в двадцать первом веке, инженерам стало гораздо проще работать. Ведь несколько десятилетий назад все расчёты производились вручную. А сейчас программисты разработали специальный калькулятор для расчёта эквивалентного сопротивления цепи. В нём запрограммированы формулы, по которым ведутся расчёты.

В этом калькуляторе можно выбрать вид соединения, и потом ввести в специальные поля значения сопротивлений. Через несколько секунд вы уже увидите это значение.

Элементы электрической цепи можно соединить двумя способами. Последовательное соединение подразумевает подключение элементов друг к другу, а при параллельном соединении элементы являются частью параллельных ветвей. Способ соединения резисторов определяет метод вычисления общего сопротивления цепи.

Шаги

Последовательное соединение

    Определите, является ли цепь последовательной. Последовательное соединение представляет собой единую цепь без каких-либо разветвлений. Резисторы или другие элементы расположены друг за другом.

    Сложите сопротивления отдельных элементов. Сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, входящих в эту цепь. Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же, поэтому сопротивления просто складываются.

  • Например, последовательная цепь состоит из трех резисторов с сопротивлениями 2 Ом, 5 Ом и 7 Ом. Общее сопротивление цепи: 2 + 5 + 7 = 14 Ом.
  • Если сопротивление каждого элемента цепи не известно, воспользуйтесь законом Ома: V = IR, где V – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление. Сначала найдите силу тока и общее напряжение.

    Подставьте известные значения в формулу, описывающую закон Ома. Перепишите формулу V = IR так, чтобы обособить сопротивление: R = V/I. Подставьте известные значения в эту формулу, чтобы вычислить общее сопротивление.

    • Например, напряжение источника тока равно 12 В, а сила тока равна 8 А. Общее сопротивление последовательной цепи: R O = 12 В / 8 А = 1,5 Ом.
  • Параллельное соединение

    1. Определите, является ли цепь параллельной. Параллельная цепь на некотором участке разветвляется на несколько ветвей, которые затем снова соединяются. Ток течет по каждой ветви цепи.

      Вычислите общее сопротивление на основе сопротивления каждой ветви. Каждый резистор уменьшает силу тока, проходящего через одну ветвь, поэтому она оказывает небольшое влияние на общее сопротивление цепи. Формула для вычисления общего сопротивления: , где R 1 – сопротивление первой ветви, R 2 – сопротивление второй ветви и так далее до последней ветви R n .

      Вычислите сопротивление по известной силе тока и напряжению. Сделайте это, если сопротивление каждого элемента цепи не известно.

      Подставьте известные значения в формулу закона Ома. Если известны значения общей силы тока и напряжения в цепи, общее сопротивление вычисляется по закону Ома: R = V/I.

      • Например, напряжение в параллельной цепи равно 9 В, а общая сила тока равна 3 А. Общее сопротивление: R O = 9 В / 3 А = 3 Ом.
    2. Поищите ветви с нулевым сопротивлением. Если у ветви параллельной цепи вообще нет сопротивления, то весь ток будет течь через такую ветвь. В этом случае общее сопротивление цепи равно 0 Ом.

    Комбинированное соединение

      Разбейте комбинированную цепь на последовательную и параллельную. Комбинированная цепь включает элементы, которые соединены как последовательно, так и параллельно. Посмотрите на схему цепи и подумайте, как разбить ее на участки с последовательным и параллельным соединением элементов. Обведите каждый участок, чтобы упростить задачу по вычислению общего сопротивления.

    • Например, цепь включает резистор, сопротивление которого равно 1 Ом, и резистор, сопротивление которого равно 1,5 Ом. За вторым резистором схема разветвляется на две параллельные ветви – одна ветвь включает резистор с сопротивлением 5 Ом, а вторая – с сопротивлением 3 Ом. Обведите две параллельные ветви, чтобы выделить их на схеме цепи.
  • Найдите сопротивление параллельной цепи. Для этого воспользуйтесь формулой для вычисления общего сопротивления параллельной цепи: 1 R O = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 + . . . 1 R n {\displaystyle {\frac {1}{R_{O}}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_{3}}}+…{\frac {1}{R_{n}}}} .

    Упростите цепь. После того как вы нашли общее сопротивление параллельной цепи, ее можно заменить одним элементом, сопротивление которого равно вычисленному значению.

    • В нашем примере избавьтесь от двух параллельных ветвей и замените их одним резистором с сопротивлением 1,875 Ом.
  • Сложите сопротивления резисторов, соединенных последовательно. Заменив параллельную цепь одним элементом, вы получили последовательную цепь. Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, которые включены в эту цепь.

  • Physics 1B Tutorial #7

    Physics 1B Tutorial #7

    Калифорнийский университет, Сан-Диего


    Physics 1b – теплофизика и электромагнетизм
    Х. Э. Смит   Весна 2000

    Физика 1Б – Урок №7

    I. Полные схемы

  • A. Зажгите лампочку, используя одну батарею и один провод. Наблюдайте и записывать поведение ( i.е. , яркость) лампы, когда предметы из в цепь вводятся различные материалы. (Попробуйте такие материалы, как бумага, монеты, грифель карандаша, ластик, палец и т. д.)
    • Что похоже на большинство объектов, позволяющих зажечь лампочку?

  • Проводящие материалы позволяют лампочке гореть. {Вы пробовали свой язык?)

  • B. Внимательно осмотрите лампочку. Два провода отходят от нити накала лампочка в основание.Вы, вероятно, не можете заглянуть в базу, однако вы должен быть в состоянии сделать хорошее предположение о том, где провода подключены. Напишите куда крепятся провода.

  • Один провод присоединяется к контакту в центре основания — обратите внимание, что он окружен изоляцией. Другой провод крепится к металлической стороне основания лампы.

    На основании сделанных наблюдений сделаем следующее предположения:

    1. В полной цепи существует поток заряда от одной клеммы аккумулятор, через остальную часть цепи, обратно к другому терминалу батареи, через батарею и обратно по цепи.Мы называем этот поток электрический ток . (Конечно, то, что вы видите, это светящаяся мощность мощность лампы, которая связана с потребляемой мощностью и к текущему на P = VI = I 2 R. Мы должны быть немного осторожны с количественные сравнения яркости лампочек, потому что реакция человеческого глаза логарифмическая, а не линейная).
    2. Для идентичных ламп яркость лампы может использоваться как индикатор количество тока через эту лампочку: чем ярче лампочка, тем больше электрический ток.

    Исходя из этих предположений, мы разработаем модель, которую можно использовать для объясняют поведение простых цепей.

    II. Лампы серии

    Соберите схему из двух лампочек, включив одну за другой одинаковые лампочки. как показано. Лампы, соединенные таким образом, называются включенными в серия .
  • A. Сравните яркость двух лампочек друг с другом.(Платить внимание только на большие различия в яркости. Вы можете заметить незначительное различия, если две «одинаковые» лампочки на самом деле не совсем идентичны.) Используйте допущения, которые мы сделали при разработке нашей модели для электрических ток, чтобы ответить на следующие вопросы.
    1. Ток “израсходован” в первой лампочке или ток через обе лампочки?

  • То же самое через оба.

  • Считаете ли вы, что изменение порядка лампочек может сделать разница? Проверьте свой ответ.

  • Нет, переключение не имеет значения

  • Основываясь только на своих наблюдениях, можете ли вы определить направление течь по цепи?

  • Нет, глядя на лампочки, вы не поймете, куда течет ток. Однако, если вы посмотрите на аккумулятор, вы увидите положительный (+) и отрицательный (-) отмечены клеммы; это должно сказать вам, в какую сторону течет ток.


    Две лампочки последовательно
  • Б.Сравните яркость каждой лампочки в схеме с двумя лампочками. с лампочкой в ​​цепи с одной лампочкой. Используйте допущения, которые мы сделали при разработке нашей модели для электрических ток, чтобы ответить на следующие вопросы.
    1. Чем отличается ток через лампочку в цепи с одной лампочкой? с током через ту же лампочку, когда она соединена последовательно с вторая лампочка? Объяснять.
      Лампы намного тусклее в схеме с двумя лампочками. Вы удвоили сопротивление и вдвое ток

    2. Что означает ваш ответ на вопрос 1 о том, насколько ток через батарея в цепи с одной лампочкой сравнивается с током через батарею в двухламповой последовательной цепи? Объяснять.
    3. Если ток через лампочки уменьшится вдвое, ток через аккумулятор также уменьшается вдвое.

  • C. Мы можем думать о лампочке как о помехе, или сопротивление , току в цепи.
    1. Думая о лампочке таким образом, добавление большего количества лампочек в ряд может вызвать общее препятствие потоку или полное сопротивление, увеличиваться, уменьшаться, или остаться как прежде?
  • Добавление большего количества лампочек (резисторов) в серию увеличивает сопротивление .

  • Сформулируйте правило для предсказания того, как будет протекать ток через батарею. изменится (т. е. увеличится, уменьшится или останется прежним), если количество лампочек, соединенных последовательно, было увеличено или уменьшено.

  • Если сопротивление 1 лампы Ом , то общее сопротивление n лампы в серии nR .

    III. Аккумуляторы серии

    Используя 2 лампочки последовательно, добавьте дополнительную батарею последовательно с первой, чтобы что оба их напряжения действуют в одном направлении.Нарисуйте схему, которая у вас есть созданный.
  • A. Сравните яркость 2-х лампочек с 2-мя батареями, включенными последовательно до их яркости только с одной батареей. Должна ли яркость каждой лампочки в вашей схеме 2 батареи/2 лампочки будет таким же, как и в схеме 1 батарея/1 лампочка схема?
    Вы удвоили напряжение и удвоили сопротивление; ток/яркость каждой лампочки в схеме 2 батареи/2 лампочки должны быть такими же, как и в схеме Цепь 1 батарея/1 лампочка.

  • Б.На короткое время подключите 2 батареи к одной лампочке. (Просто коснитесь Терминал). Что ты видишь?
  • С двумя батареями вы удвоили ток и напряжение через одна лампочка, в результате мощность (P = VI = I 2 R) в 4 раза больше.

  • C. Переверните одну из батарей. Что просходит?
  • Если батареи имеют одинаковое напряжение, результирующая разность потенциалов на две батареи равны нулю; тока не будет.


    Батареи в серии

    IV.Лампы и батареи параллельно

    Соберите схему с двумя одинаковыми лампочками так, чтобы их клеммы были соединены вместе, как показано. Лампочки, соединенные таким образом, называются быть подключены параллельно.
  • А. Сравните яркость лампочек в этой схеме.
    1. Какой вывод вы можете сделать из своего наблюдения о количестве текущих через каждую лампочку?
      Лампы имеют одинаковую яркость, поэтому пропускают один и тот же ток.

    2. Опишите силу тока во всей цепи. Основывайте свой ответ на своем наблюдения. В частности, как выглядит ток через аккумулятор разделяться и рекомбинироваться на стыках двух параллельных ветвей?
    3. Ток через батарею должен быть суммой токов через луковицы.


  • Две лампочки параллельно

  • B. Соответствует ли яркость каждой лампочки в параллели с двумя лампочками? цепь больше, меньше или равна цепи лампочки в схема с одной лампочкой? Отсоедините одну лампочку и проверьте свой ответ.
  • Яркость (ток, мощность) одинаковая.

    1. Как изменяется величина тока через аккумулятор, подключенный к одному лампочку сравните с током через батарею, подключенную к лампочке с двумя лампочками. параллельная схема? Объясните, исходя из ваших наблюдений.
      Ток через параллельную цепь с двумя лампочками в два раза больше тока по цепи одной лампы.

  • C. Сформулируйте правило для предсказания того, как ток через батарея будет меняться (т.е., будет ли увеличиваться , уменьшаться , или остаются прежними ) если количество ламп, соединенных параллельно были увеличены или уменьшены. Основывайте свой ответ на своих наблюдениях за поведение двухламповой параллельной цепи и модель для тока.
  • Ток через аккумулятор увеличивается по мере увеличения количества подключенных лампочек. параллельно: n лампы параллельно производят ток nI по сравнению с одной лампочкой.

    Что можно сказать об общем сопротивлении цепи как количестве параллельные ветви увеличены или уменьшены?
    Сопротивление для n параллельных сопротивлений будет R/n .

  • D. При параллельном подключении обеих ламп добавьте параллельно вторую батарею. Влияет ли это на яркость лампочек?
  • Нет или почти совсем.

    Если 2 батареи немного разные напряжения (может быть, одно немного плоское) вы ожидаете, что лампочки будут немного изменится яркость при добавлении второй батареи?
    Если вторая батарея имеет большее напряжение, обе лампочки будут иметь это большее напряжение. п.д. через их клеммы, таким образом, более высокий ток и будет ярче.

  • E. Как бы вы сравнили ток через каждую батарею с ток через один аккумулятор?
  • Каждая батарея, включенная параллельно, будет иметь половину тока одиночной батареи.

    Смогут ли 2 батареи, включенные параллельно? чтобы зажечь лампочки в течение более длительного периода времени, чем одна батарея?
    Ага, в два раза дольше.

    В. Более сложные схемы

  • А.Схема справа состоит из трех одинаковых лампочек и батарейки. Вы можете использовать 2 батареи последовательно, чтобы получить более высокое напряжение. Подключить и отсоедините провод, чтобы он действовал как переключатель.
    1. Предсказать относительную яркость лампочек в цепи с переключатель замкнут. Объяснять.
  • S с закрытым эквивалентен B & C параллельно с комбинированным сопротивление R BC последовательно с A. R A = 1R; Р БК = Р/2.Общее сопротивление = 1,5R. Весь ток будет течь через A, а затем разделить между B и C. B и C будут иметь половину тока и четверть (P=I 2 R) мощности A.

  • Предскажите, как изменится яркость лампочки А при размыкании выключателя. Объяснять.
  • При замкнутом выключателе ток не будет течь через C. Весь ток идет через A и B. Общее сопротивление = 2R, поэтому эта цепь имеет меньшее общее сопротивление. тока, чем указано выше (на 1,5/2,0 = 3/4). A и B будут слабее, чем A выше, ярче, чем B или C.

  • B. Предскажите относительную яркость лампочек B1, B2 и B3 в схемы, показанные ниже. (Штриховой рамкой обведена сеть элементы цепи, включенные последовательно с каждой из этих лампочек.)
    1. Что ваш прогноз говорит об относительном токе через батареи? Объяснять.
    • Общее сопротивление в цепи 1 Ом = 2Ом; ток через B 1 равен I 1 = V/2R..
    • Общее сопротивление в цепи 2 Ом = 1,5 Ом; ток через B 2 равен I 2 = В/1,5.
    • Общее сопротивление в цепи 3 Ом = 3Ом; ток через B 1 равен I 1 = V/3R.
    B 2 будет самым ярким, за ним следует B 1 , затем B 3 .

  • Соберите схемы, чтобы вы могли проверить свои ответы. Решать любые противоречия между вашими ответами и вашими наблюдениями.
  •  
     
  • C. Перед настройкой схемы, показанной справа:
    1. Предсказать ранжирование токов через аккумулятор и каждую лампочку ( и Летучая мышь , я 1 , я 2 , и и 3 ). Объяснять.
  • В этом случае R 1 = R и R 23 = 2R.Лампа 1 будет иметь вдвое больший ток, чем лампы 2 и 3 (которые должны иметь одинаковый ток). Ток через аккумулятор будет равен сумме токов через лампочку 1 и лампочки 2,3.
      • I 1 = 2 I 2
      • I 1 = 2 I 3
      • I BAT = 1,5 I 1 = 3 I 2 .

      Настройте схему и проверьте свои прогнозы. Если ваши наблюдения и измерения не согласуются с вашими прогнозами, устраните несоответствия.

    Физика 1Б Главная Учебники Учебник № 6 Учебник № 8



    Джин Смит

    Последний изменено: четверг, 18 мая 2000 г.

    В последовательной цепи с двумя или более лампочками, какая лампочка загорается первой при замыкании цепи?


    Автор вопроса: Эрик Гарднер

    Ответить

    Все они загорятся в одно и то же время.Вещь потока электричества, как металлическая цепь. Когда вы тянете за один конец цепи, вся цепь движется. Электроны связаны аналогичным образом, если один из них начнет двигаться по цепи, он будет толкать электрон перед собой и тянуть электрон за собой. Поскольку все электроны по цепи движутся мгновенно одновременно по принципу «цепи», все лампочки должны загореться в один и тот же момент. Немного подробнее: лампочки в цепи действуют как резисторы.Они преобразуют электрическую энергию вашей цепи в тепловую энергию (как и все резисторы). Лампочка так нагревается, что светится. В аналогии с цепью лампочки были бы подобны наждачной бумаге, о которую цепи должны тереться при движении. Так же, как в цепи, когда цепь натянута на наждачную бумагу, наждачная бумага будет нагреваться, и если бы у вас было несколько отдельных кусочков наждачной бумаги вдоль цепочки, они все нагревались бы с одинаковой скоростью, как лампочки все загораются при в то же время.Это все при условии, что вы имеете в виду, что две или более лампочки идентичны по мощности.
    Ответил: Кеннет Райдер, студент бакалавриата Калифорнийского университета в Дэвисе

    При включении последовательной цепи величина тока одинакова во всех элементах цепи и начинается одновременно. Возникают лишь незначительные отклонения от этих основных условий, поскольку волна тока движется между двумя лампочками со скоростью света, создавая задержку в несколько наносекунд (миллиардных долей секунды). Важнейшими факторами, определяющими нагрев нити до накала, являются тепловая масса и электрическое сопротивление нити.Тепловая масса, которая относится к подводимой мощности для заданного повышения температуры, зависит от фактической массы и типа материала, используемого в нити накала. Как правило, чем больше тепловая масса, тем медленнее будет повышаться температура нити накала. С другой стороны, чем больше сопротивление, тем быстрее будет нагреваться нить накала, потому что мощность, передаваемая на нить, равна квадрату тока, умноженному на сопротивление (закон Ома). Принимая во внимание все эти факторы, свет, содержащий нить накала с наименьшей тепловой массой и наибольшим сопротивлением, будет «включаться» быстрее всего.Для стандартных бытовых ламп накаливания разницы во времени включения вообще бы не было заметно, так как они очень быстро включаются. Лампа слайд-проектора имеет гораздо более толстые нити накала, что приводит к более высокой тепловой массе и более низкому сопротивлению. Обычно при включении лампы проектора возникает заметная задержка. Есть несколько менее важных факторов, которые могут повлиять на время включения, например, тип и давление газа, используемого для наполнения лампочки, а также физическая структура и обработка материала нити накала.Незначительные изменения этих факторов не давали заметных различий при включении света, но чувствительные высокоскоростные оптические детекторы все же могли измерять различия.
    Ответил: Скотт Уилбер, президент ComScire — Quantum World Corporation

    Если предположить, что все лампочки одинаковые, лампы накаливания, то все они загорятся одновременно. Аналогия между электрической цепью и длинной вереницей товарных вагонов помогла мне много лет назад понять, почему это так.В длинном ряду вагонов поезда, расположенных так, что любая «слабина» компенсируется во всех звеньях, все они находятся в состоянии покоя, готовые двигаться, как только моторный вагон (локомотив) передает силу поезду. Как только автомобиль с двигателем дернется вперед, все автомобили одновременно реагируют на этот рывок. (имейте в виду, что для целей этой аналогии крытые вагоны бесконечно жесткие, и деформации металла не происходит). Однако в то время как сила (рывок) ощущается очень быстро, машины движутся очень (очень) медленно.По аналогии, подумайте об энергии двигателя автомобиля как об источнике ЭДС (напряжения) электрической цепи, а о вагонах-фургонах – как об электронах (токе). Только когда в цепь вводится ЭДС, ток начинает двигаться. Сопротивление в цепи (сопротивление проводов и нитей накала ламп) будет ограничивать скорость, с которой течет ток. (Это сопротивление подобно трению в колесах поезда). Однако, когда в цепи присутствует ЭДС, все электроны начинают двигаться одновременно, и, таким образом, все лампочки загораются одновременно.Представьте, как вода течет в шланге. Чтобы из конца шланга вытек 1 галлон воды, в шланг должен влиться 1 галлон воды. Если шланг не имеет отверстия или не деформируется, вода не может скапливаться в шланге. То же самое и с электронами, текущими в цепи. Каждый электрон, входящий в цепь, должен покинуть ее. Давление воды похоже на напряжение (ЭДС), которое «проталкивает» электроны по цепи. Диаметр шланга определяет, какое сопротивление будет встречать вода.
    Ответил: Дэн Хопкус, бакалавр наук, старший инженер-электромеханик, Тусон, Аризона

    Лампы и батареи

    Лампы и батареи Лампы и батареи

    Серийный и параллельный

    Яркость лампочки показывает, какой мощности она использует.


    Сосновая доска с держателем батареи из гвоздей и кожи аллигатора зажимы используются для крепления елочных огней последовательно или параллельно.

    Материал

    • Луковицы для елки из серии цепочек по 50 шт. луковицы. По самым выгодным ценам покупайте их после Рождества.
    • 2 батарейки AA 1,5 В
    • алюминиевая фольга
    • Макет для подключения ламп и батареи
      • или держатель батареи и крокодил клипы.

    Сборка

    Разрежьте фары, оставив 10 см провода. подключен к каждой лампочке.
    Срежьте пластиковую изоляцию с последнего 1 см провода длиной 0,5 дюйма.
    Соберите макетную плату, прикрутив зажимы типа «крокодил» к деревянной доске. см. выше.
    Добавьте держатель батареи, вбив гвозди в доску.

    Действия и уведомления

    Символы

    Мы будем использовать символ для батареи, где большая табличка указывает на плюс конец,

    и символ для лампочки или резистора.

    Соедините одну елочную лампочку последовательно с двумя батареи.
    Обратите внимание, что он ярко светится.


    Одна лампа последовательно с двумя батареями.

    Вставьте прокладку из алюминиевой фольги между батареями, часть фольги торчит так, чтобы ее можно было схватить клипса из кожи аллигатора.
    Подсоедините лампочку к одному аккумулятору, обратите внимание, что лампочка сильно светится ярче с двумя батареями, чем с одной.

    Соедините две лампы последовательно с двумя батареи.
    Обратите внимание, что лампочки примерно такие же яркие, как одна лампочка, включенная последовательно с одна батарея.


    Две лампы последовательно с двумя батареями.

    Соедините две лампочки параллельно с двумя батареи.
    Обратите внимание, что лампочки примерно такие же яркие, как одна лампочка, включенная последовательно с две батареи.


    Две лампы параллельно.

    Что происходит?

    Один аккумулятор выдает разницу в напряжении в 1,5 вольт.

    Напряжение на двух батареях, соединенных последовательно, представляет собой сумму напряжений каждой батареи. (Подсоедините отрицательную клемму одной батареи к положительной клемме другой.)

    Лампа представляет собой резистор.
    Когда к резистору приложено напряжение, через него протекает ток. резистор. I= V/R
    Чем выше напряжение, тем выше ток. Текущий линейно пропорциональна напряжению.

    При протекании тока через источник падения напряжения рассеивается.
    Мощность, рассеиваемая лампочкой, производит свет и тепло.
    Мощность является произведением напряжения и тока. P = V*I(см. Математический корень.)

    Таким образом, две батареи производят вдвое большее напряжение, 3 вольт, и в два раза больше тока через одну лампочку, чем через одну батарею.
    Таким образом, мощность лампы в четыре раза больше с двумя батареями. как с одним.

    Когда две лампы соединены последовательно с двумя батареи, каждая лампочка разделяет падение напряжения поровну. Итак, каждая лампочка имеет половину полного напряжения на нем. Каждая лампочка имеет напряжение через него одна батарея. И каждая лампочка светится так же, как если бы она была подключен к одной батарее. Лампы одинаково яркие и тусклые. То ток через каждую точку одного последовательного контура одинаков. Так через обе лампочки протекает одинаковый ток.

    Когда две лампы подключены параллельно к двум батареи, то каждая лампочка имеет полное напряжение на нем. Каждая лампочка светится так ярко, как если бы он был подключен к двум батареям. То ток, протекающий через батареи, разделяется, так как лампочки одинаково, через каждую лампочку протекает половина тока.

    Математический корень

    Закон Ома связывает ток, протекающий через лампы, I, к напряжению на лампе, V, и сопротивлению лампочка, Р.

    Я = В/Р

    Прежде чем применить закон Ома, «укажите на резистор», к которому вы применяете закон.

    Текущее направление является направлением потока что положительные заряды имели бы: то есть от более высокого напряжения конец лампы к концу с более низким напряжением.

    Закон для мощности, рассеиваемой лампочкой в ватт

    Р = VI

    Где:

    В — это напряжение на лампе в вольтах, а
    I — ток через нее в амперах.

    Подставляя закон Ома в степенной закон мы найти:

    Р = В 2

    Итак, когда мы удваиваем напряжение, используя два батареи мощность идет как напряжение в квадрате и четверки.

    Обратите внимание, что P для мощности является произведением напряжения и тока.

    Обратите внимание, что R для сопротивления R = V/I — это отношение напряжения к току.

    Что произойдет, если перегорит одна лампочка в последовательной цепи? – М.В.Организинг

    Что произойдет, если перегорит одна лампочка в последовательной цепи?

    В последовательной цепи каждое устройство должно работать, чтобы цепь была полной. Перегорание одной лампочки в последовательной цепи приводит к разрыву цепи. В параллельных цепях у каждой лампочки своя цепь, поэтому могут сгореть все лампочки, кроме одной, а последняя все равно будет работать.

    Что произойдет с яркостью лампочек в последовательной цепи, если к ней добавить еще одну лампочку?

    Увеличение напряжения увеличивает яркость лампы. Когда лампочка в последовательной цепи выкручивается, все лампочки в цепи гаснут. Увеличение количества лампочек в последовательной цепи уменьшает яркость лампочек. Лампы, соединенные параллельно, светят ярче, чем лампы, соединенные последовательно.

    Когда одна лампочка в параллельной цепи содержит несколько лампочек, остальные лампочки перегорают?

    Физика 4-26

    Вопрос Ответить
    При перегорании одной лампочки в параллельной цепи, состоящей из нескольких лампочек, остальные лампочки горят так же, как и до
    В простой параллельной схеме напряжение на каждой ветви всегда одинаковое
    В простой параллельной схеме все вышеперечисленное

    В чем преимущество последовательного подключения?

    1.Добавление силовых устройств. Самым большим преимуществом последовательной схемы является то, что вы можете добавлять дополнительные устройства питания, обычно с использованием батарей. Это значительно увеличит общую силу вашего выхода, давая вам больше мощности.

    Каковы недостатки последовательной схемы?

    Первый недостаток заключается в том, что если один компонент в последовательной цепи выходит из строя, то все компоненты в цепи выходят из строя из-за разрыва цепи. Второй недостаток заключается в том, что чем больше компонентов в последовательной цепи, тем больше сопротивление цепи*.

    Что дает больше мощности последовательно или параллельно?

    Общее последовательное сопротивление должно быть больше, а общее параллельное сопротивление, например, должно быть меньше. Мощность должна быть больше для тех же устройств, соединенных параллельно, по сравнению с последовательными и т.д.

    Почему параллель лучше, чем серия?

    Две лампочки в простой параллельной цепи питаются от полного напряжения батареи. Вот почему лампы в параллельной цепи будут ярче, чем в последовательной.Еще одним преимуществом параллельной схемы является то, что если один контур отключается, то другой остается под напряжением.

    Какой резистор рассеивает наибольшую мощность?

    В некоторых ситуациях (на ум приходят электромагниты) нагрузка питается постоянным током, поэтому большие резисторы рассеивают больше мощности. Вы правы, как и ответ Эоин. Я отвечаю только для того, чтобы показать один способ думать об этом, который полезен для меня, когда люди поднимают это распространенное заблуждение.

    Почему ток выше в параллельной цепи?

    В параллельной цепи разность потенциалов на каждом из резисторов, составляющих цепь, одинакова.Это приводит к более высокому току, протекающему через каждый резистор, и, следовательно, к увеличению общего тока, протекающего через все резисторы.

    Что происходит с ваттами параллельно?

    Когда лампочки соединены параллельно, каждая лампочка имеет напряжение 120 В, каждая потребляет 1/3 А и рассеивает 40 Вт. Поскольку все три лампы имеют мощность 40 Вт, они имеют одинаковое сопротивление, поэтому падение напряжения на каждой из них одинаково и равно одной трети приложенного напряжения, или 120/3 = 40 вольт.

    Параллельный ток постоянный?

    К каждому резистору, включенному параллельно, приложено одинаковое напряжение источника (напряжение в параллельной цепи постоянно). Не каждый параллельный резистор получает полный ток; они делят его (ток зависит от номинала каждого резистора и общего количества резисторов в цепи).

    Почему ток в параллельной цепи непостоянен?

    Это означает, что ток, протекающий через сопротивление, обратно пропорционален сопротивлению.Таким образом, когда у нас есть параллельная цепь, ток, протекающий по каждому из n путей, определяется значением сопротивления, а обратное изменение тока и сопротивления означает, что напряжение остается постоянным.

    Почему ток в серии одинаковый?

    Величина тока в последовательной цепи одинакова для любого компонента в цепи. Это связано с тем, что в последовательной цепи есть только один путь для протекания тока.

    Всегда ли ток остается одним и тем же?

    Вы можете подумать, что ток становится меньше, когда он проходит через один компонент за другим, но это не так.Ток не используется компонентами в цепи. Это означает, что ток везде одинаков в последовательной цепи, даже если в ней много ламп или других компонентов.

    Что является константой в последовательном соединении?

    При последовательном соединении компонентов электрической цепи через каждый компонент проходит одинаковый электрический заряд. Следовательно, поскольку электрический заряд, протекающий в последовательной цепи, должен оставаться постоянным, электрический заряд, протекающий в цепи в секунду, также должен оставаться постоянным.

    Одинаково ли напряжение во всей последовательной цепи?

    Напряжение в сети равно сумме напряжений на каждом компоненте. В последовательной цепи ток, протекающий через каждый из компонентов, одинаков, а напряжение в цепи представляет собой сумму отдельных падений напряжения на каждом компоненте.

    Одинаково ли напряжение в последовательных конденсаторах?

    Когда конденсаторы соединены последовательно и к этому соединению приложено напряжение, напряжения на каждом конденсаторе обычно не равны, а зависят от значений емкости.

    Какие существуют три типа цепей?

    Существуют различные типы цепей, параллельные и последовательные.

    Как протекает ток в цепи?

    Направление электрического тока принято определять как направление движения положительного заряда. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи. На самом деле электроны будут двигаться по проводам в противоположном направлении.

    Каково эквивалентное сопротивление между A и B?

    3 Ом

    Как электричество выбирает путь наименьшего сопротивления?

    В среднем электричество идет по пути наименьшего сопротивления. Прохождение через области с большим сопротивлением требует больше энергии. Из-за этого электроны перетекают из мест с высокой энергией в места с низкой энергией. Когда у вещей больше несвязанной энергии, они с большей вероятностью будут расходовать энергию.

    Что такое путь наименьшего сопротивления?

    Путь наименьшего сопротивления — это физический или метафорический путь, который обеспечивает наименьшее сопротивление движению вперед данного объекта или объекта среди набора альтернативных путей.

    Что происходит с последовательной цепью при удалении лампочки? – Restaurantnorman.com

    Что происходит с последовательной цепью при удалении лампочки?

    При удалении одной лампочки из последовательной цепи две другие лампочки гаснут. Когда одна часть последовательной цепи удалена, цепь «разомкнута»; остальные части не получают электроэнергию.

    Почему если перегорает одна лампочка в последовательной цепи, то гаснут и все лампочки?

    Если одна из лампочек в последовательной цепи погаснет, цепь разорвется.Последовательная цепь будет завершена только в том случае, если каждая ее часть работает правильно. В параллельной цепи каждая лампочка имеет свою цепь, поэтому, если бы одна лампочка перегорела, остальные могли бы продолжать работать.

    Почему перестает работать схема при удалении одной лампочки?

    Цепь представляет собой ряд звеньев, соединенных последовательно, если вы отрежете одно звено, не соединив оставшиеся звенья, вы не получите полную цепь, последовательная электрическая цепь работает точно так же, ток проходит через каждую лампочку к следующей один, поэтому, если его удалить, цепь разорвется, и электричество не будет течь.

    Что произойдет с другими лампочками, если одну лампочку удалить как в последовательной, так и в параллельной цепи?

    Перегорание одной лампочки в последовательной цепи приводит к разрыву цепи. В параллельных цепях у каждой лампочки своя цепь, поэтому могут сгореть все лампочки, кроме одной, а последняя все равно будет работать.

    Что произойдет, если убрать одну нагрузку в последовательном соединении?

    Последовательная цепь — это цепь, в которой имеется только один путь от источника через все нагрузки и обратно к источнику.Это означает, что весь ток в цепи должен проходить через все нагрузки. Если какая-либо из лампочек или нагрузок перегорает или удаляется, вся схема перестает работать.

    Почему ток в последовательной цепи одинаков?

    Величина тока в последовательной цепи одинакова для любого компонента в цепи. Это связано с тем, что в последовательной цепи есть только один путь для протекания тока.

    Что произойдет с током в последовательной цепи, если добавить больше лампочек?

    По мере того, как добавляется все больше и больше лампочек, яркость каждой лампочки постепенно уменьшается. Это наблюдение является показателем того, что ток в цепи уменьшается. Таким образом, для последовательных цепей по мере добавления большего количества резисторов общий ток в цепи уменьшается.

    Почему при добавлении большего количества ламп ток уменьшается?

    Если лампочки соединены последовательно с источником напряжения, яркость отдельных лампочек уменьшается по мере того, как в «цепочку» добавляется все больше и больше лампочек. Ток уменьшается по мере увеличения общего сопротивления. Кроме того, если одну лампочку вынуть из «цепочки», остальные лампочки погаснут.

    Что произойдет, если две лампочки соединить последовательно?

    Поскольку лампочки соединены последовательно, ток через каждую лампочку будет одинаковым. Таким образом, рассеиваемая мощность будет пропорциональна сопротивлению каждой лампочки. Лампа с большим сопротивлением будет рассеивать больше энергии. Таким образом, лампочка на 25 Вт, имеющая большую мощность, будет светиться ярче.

    Что произойдет с яркостью лампочек, соединенных последовательно, если добавить больше лампочек Почему?

    Яркость будет уменьшаться для каждой лампочки, потому что, когда лампочка добавляется последовательно, общее сопротивление цепи увеличивается, следовательно, ток в цепи уменьшается, поскольку ток в последовательной цепи также является током через каждую лампочку, ток через каждую лампочку уменьшается.

    В чем недостаток последовательного соединения ламп?

    В чем недостаток последовательного соединения ламп? если. вы подключаете ряд лампочек, и одна лампочка перегорает, затем все перестают работать, и из такого количества лампочек вам становится трудно найти неисправную лампочку. Один переключатель может использоваться для управления всеми лампами последовательно.

    Почему лампы, соединенные последовательно, светятся именно так?

    Лампы, соединенные последовательно, имеют более высокое общее сопротивление и не так сильно снижают напряжение.Так что в этом случае они снова могут быть теми, кто горит ярче всего. Когда лампочки подключены к источнику напряжения, напряжение делится на две последовательно соединенные лампочки, и мощность, потребляемая каждой, будет U²/4R.

    Почему параллельно лампочки ярче?

    Каждая лампа получает полное напряжение, когда лампы подключены параллельно. Когда лампочка получает больше мощности, она будет светиться ярче. Эффективное сопротивление цепи уменьшается за счет параллельного соединения резисторов. Он светится ярче.

    Каковы недостатки параллельной схемы?

    Основным недостатком параллельных цепей по сравнению с последовательными цепями является то, что мощность остается на том же напряжении, что и напряжение одиночного источника питания. Другие недостатки включают разделение источника энергии по всей цепи и более низкое сопротивление. параллельные цепи не могут быть эффективно использованы.

    Что произойдет с лампочкой в ​​параллельной цепи, если перегорит одна лампочка?

    Ответ: две лампочки питаются от батареи в параллельной схеме.В этом случае, поскольку электричество может течь по нескольким путям, даже если одна из лампочек перегорит, через другую лампочку все равно будут течь электроны, и она будет продолжать светиться.

    В чем недостаток параллельной схемы?

    Каковы недостатки серии?

    Недостатки комбинации серий:

    • Если один компонент в последовательной цепи выходит из строя, то все компоненты в цепи выходят из строя из-за разрыва цепи.
    • Чем больше компонентов в последовательной цепи, тем больше сопротивление цепи.

    Каковы два недостатка последовательного соединения дома?

    Недостатки использования последовательных цепей в домашней электропроводке Напряжение будет распределяться между всеми электрическими устройствами в последовательной цепи. Общее сопротивление цепи увеличится, потому что ток от источника питания будет меньше.

    Каковы недостатки и преимущества последовательной схемы?

    Преимущества и недостатки ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ и ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ схемы

    • Ток в.схема увеличивается, если больше.
    • Ячейки, соединенные последовательно, не работают. длиться долго.
    • Все компоненты схемы. управляются одним.
    • Если больше лампочек. добавлено сопротивление.
    • Если горит одна из лампочек.
    • Напряжение не соответствует.
    • Параллельные ячейки в последнюю очередь.
    • Электрический ток в.

    Какую электрическую цепь лучше всего использовать дома?

    параллельные цепи

    ежедневных испытаний | Бриллиант

    Одно из первых правил, которые мы усваиваем в физике, заключается в том, что энергию нельзя создать или уничтожить, ее можно только преобразовать.

    Большая часть современного мира движется за счет преобразования электричества в различные формы энергии. Динамики превращают электроэнергию в звук. Лампочки превращают электроэнергию в свет. Двигатели и генераторы превращают электрическую энергию в механическую и обратно соответственно. Отслеживание того, как электроэнергия передается и преобразуется, необходимо для создания энергоэффективных технологий.

    Сегодняшняя задача включает в себя схему с лампочками параллельно , поэтому, если вы не знакомы с такой конструкцией, продолжайте читать.Если вы чувствуете, что готовы, вы можете сразу перейти к сегодняшнему заданию.

    Источник напряжения, такой как батарея или генератор, переносит электроны по проводу в электрическом приборе. Скорость, с которой электрический заряд течет по проводу, называется электрическим током I.I.I.

    Электроэнергия вырабатывается по мере того, как миллиарды отдельных электронов теряют кинетическую энергию при столкновениях, когда они перемещаются. Скорость преобразования энергии электронов — электрическая мощность PPP в проводе — это произведение напряжения VVV в проводе и тока I:I:I: P=IV.\boxed{P = IV.}P=IV .​

    Лампочки преобразуют электрическую мощность в интенсивность света. Яркость лампочки прямо пропорциональна электрической мощности, поэтому яркость каждой лампочки в цепи зависит от тока и напряжения в цепи.

    Лампочки (и в гораздо меньшей степени провода) сопротивляются потоку электронов.Когда мы последовательно подключаем несколько лампочек к батарее, ток в цепи меньше, чем если бы мы просто подключили одну лампочку к батарее.

    Поскольку общее напряжение одинаково, а ток уменьшается с увеличением количества лампочек, общая потребляемая мощность также уменьшается с увеличением количества лампочек в цепи.

    Есть ли способ добавить лампочки в цепь и увеличить их общую яркость?

    На самом деле есть. Если мы поместим соединение в провод и соединим каждую лампочку с батареей в своем собственном замкнутом контуре, напряжение, приложенное к каждой лампочке, будет таким же, как напряжение батареи. Мы говорим, что лампы в этой конфигурации подключены параллельно.

    Полное напряжение батареи на каждой лампочке пропускает такой же ток через каждую ветвь цепи, как если бы лампочка была подключена к батарее сама по себе, поэтому обе лампочки светятся с той же яркостью, что и одна лампочка, подключенная к батарее.

    Это означает, что две параллельные лампочки потребляют в два раза больше тока от батареи, при этом ток делится пополам в месте разветвления провода.Независимо от того, сколько ветвей имеет параллельная цепь, общий ток, протекающий от источника напряжения, равен сумме токов на каждой ветви.

    И это правило, и тот факт, что полное напряжение батареи подается на каждую ветвь параллельной цепи, важны для сравнения цепей в сегодняшней задаче.

    параллельных и последовательных цепей | Демонстрационная комната физики UCSC

    Версия 1

    Параллельные и последовательные схемы (Версия 1)

    Для демонстрации свойств параллельных и последовательных цепей можно использовать две платы. Интенсивность света ламп визуально показывает свойства цепи. Мультиметры могут быть подключены к цепи для измерения напряжения и тока

    Оборудование (версия 1):

    • Параллельные и последовательные печатные платы с подставкой
    • Регулируемый источник питания постоянного тока (Fisher Scientific)
    • Удлинитель
    • Два банановых поводка с зажимами типа «крокодил» (при желании можно использовать больше)
    • Мультиметр с выводами (дополнительно)
    • Видеокамера рекомендуется для больших классов

    Демо (версия 1):

    Возможные схемы

    1. На блоке питания поверните ручку тока до упора вверх и ручку напряжения до упора вниз (режим ограничения тока).
    2. Подключите нужную цепь, используя входы «+» и «-» на блоке питания
    3. Увеличьте напряжение, и лампочки загорятся!

     

    Версия 2

    Мы нашли в демонстрационной комнате новую установку, которая отлично работает, но требует некоторой практики, чтобы иметь возможность переключаться между типами цепей. Свет намного ярче, и это, как правило, больше подходит для больших классов! (на фото ниже):

    Параллельные и последовательные схемы (Версия 2)

    Хотя установка для этого более сложная, чем для другой демонстрации, лампочки на этом намного ярче, и разница между последовательными и параллельными цепями гораздо более очевидна.

    Оборудование (версия 2):

    • Плата параллельных и последовательных схем находится на полке 3 шкафа D (возможно).
    • Видеокамера для больших классов

    Демонстрация (версия 2):  Включите плату в обычную электрическую розетку и настройте соединения в том формате, в котором вы хотите показать параллельные или последовательные цепи. Наиболее распространенные схемы показаны ниже, где красными полосами показаны соединения, которые необходимо выполнить с помощью прилагаемых соединительных элементов:

    Примечание. Последовательные схемы могут быть сложными для построения, поэтому рекомендуется, чтобы инструктор просмотрел демонстрацию перед занятием с менеджером демонстрационной комнаты или одним из помощников. Также будет предоставлена ​​распечатка возможных схем.

     

    Пояснение:
    Яркость лампочки зависит от ее выходной мощности (Ватт) – лампочка мощностью 100 Вт ярче, чем лампа мощностью 40 Вт. Мощность (P) может быть записана как произведение напряжения (V) и тока (I):

    Р = IV

    Или эквивалентно:

    P = I 2 R
    P = V 2 / R

    Согласно последнему уравнению, если в цепь подключена только одна лампочка, выходная мощность будет зависеть от падения напряжения V на лампочке и сопротивления R лампочки.

    Если мы добавим еще одну такую ​​же лампочку последовательно, общее сопротивление цепи составит теперь 2R. Суммарная выходная мощность лампочек составит:

    Р = В 2 / 2R

    Эта новая общая выходная мощность составляет 1/2 от выходной мощности только с одной лампочкой, поэтому лампочки будут казаться тусклее. По мере того, как все больше и больше ламп добавляются последовательно, сопротивление увеличивается все больше и больше, и лампы в конечном итоге становятся довольно тусклыми.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.