Способы соединения сопротивлений

Тема 1 Основные понятия об электрических цепях

 

Электрическая цепь - это совокупность устройств, предназначенных для получения, передачи, и использования электрической энергии, процессы в которой описываются понятиями ЭДС, напряжения и тока.

К основным элементам электрической цепи относятся: источники электроэнергии, потребители (приемники) электроэнергии, линии электропередач и соединительные провода.

В замкнутой электрической цепи под действием ЭДС источника возникает электрический ток, а на участках цепи появляется разность потенциалов, т. е. напряжение.

Электрический ток - есть упорядоченное, направленное движение свободных носителей зарядов. Сила тока – это заряд прошедший через поперечное сечение проводника за единицу времени:

                                       I= Q/ t,.                                          

Электрический ток оказывает действия: тепловое, магнитное, химическое.

Напряжение или разность потенциалов на участке цепи – это работа, которую совершает источник по перемещению положительного заряда в 1 Кл на данном участке цепи.

Направления ЭДС, тока и напряжения в источнике и потребителе указаны на рисунке 1.1.

             Источник ЭДС Участок электрической цепи (потребитель)

Рисунок 1.1-Направления ЭДС, тока и напряжения в источнике и потребителе.

 

Участок электрической цепи, по которому протекает один и тот же ток, называется ветвью электрической цепи.

Место соединения трех и более ветвей называется узлом электрической цепи.

Любой замкнутый путь, состоящий из одной или нескольких ветвей, называется контуром электрической цепи.

 

Тема 2 Электрические цепи постоянного тока

 

Электрическое сопротивление – это свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в омах (Ом).

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью

                                        G = 1/R (См).                                      

Сопротивление проводника зависит от его размеров и материала проводника. В простейшем случае проводника длиной ℓ и сечением S его сопротивление определяется выражением:                  

                                             R=ρℓ/S,                                        

где ρ – удельное сопротивление проводника, Ом·мм²/м.

Резистор – это пассивный элемент, характеризующийся резистивным сопротивлением. Условные графические обозначения постоянного и переменных резисторов приведены на рисунке 2.1.

Рис. 2.1-Условные графические обозначения постоянного и переменных резисторов.

Способы соединения сопротивлений.

                       а)                                                 б)

Рисунок 2.2-Схемы последовательного (а) и параллельного (б) соединения сопротивлений.

При последовательном соединении сила тока во всех сопротивлениях одинакова 

                                       I=I₁=I₂=I₃=…..                                   

Сумма падений напряжений на отдельных сопротивлениях равна напряжению всей цепи

                                         U=U₁+U₂+U₃+….                               

Общее сопротивление цепи равно сумме последовательно соединенных сопротивлений

                                   R_общ=R₁+R₂+….+R_n^.                                                  

При параллельном соединении напряжения на всех сопротивлениях одинаковы 

                                          U=U₁=U₂=U₃=….                          

 

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов во всех параллельных сопротивлениях

                                             I=I₁+ I₂ +I₃+….                        

Общее сопротивление при параллельном соединении сопротивлений определяется по формуле

                           1/R_общ=1/R₁+1/R₂+…..+1/R_n.                             

Для двух сопротивлений      R_общ=R₁R₂/(R₁+R₂)          

Закон Ома для участка цепи. Участок цепи (рисунок 2.3,а) представляет собой потребитель, имеющий сопротивление R и подключенный к зажимам источника с напряжением U.

                           а)                                     б)

Рисунок 2.3-Схемы участка цепи (а) и полной электрической цепи (б).

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению участка: 

                                            I = U/R.                                              

Закон Ома для полной цепи. Полная цепь (рисунок 2.3,б) состоит из источника электроэнергии, обладающего ЭДС Е и внутренним сопротивлением r, приемника (потребителя) электроэнергии, имеющего сопротивление R, и соединительных проводов. Полная цепь содержит два участка: внешний с сопротивлением R и внутренний с внутренним сопротивлением источника r.

В полной цепи сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Сумму сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи (R+r) называют полным сопротивлением цепи.

                                           I=E/(R+r).