Урок №3.2

Закон Ома. Зависимость между разностью потенциалов (напряжением) на зажимах электрической цепи, сопротивлением и током в цепи выражается законом Ома. Согласно закону Ома для участка однородной цепи сила тока прямо пропорциональна значению приложенного напряжения, т. Е.

I = U / R

, где U – напряжение на зажимах цепи, В; R – сопротивление, Ом; I – сила тока, А.

• Электрический ток, протекая через проводник, нагревает его. Количество тепла, выделяющегося в проводнике, определяют по формуле

Q = I2Rt

Эта зависимость называется законом Джоуля-Ленца.

Провода, как правило, имеют электрическую изоляцию, которая ухудшает условия охлаждения токоведущей жилы. Кроме того, изоляция в зависимости от вида материала, из которого она изготовлена, может выдержать определенную (допустимую) температуру нагрева. Число проводов и способ их прокладки также значительно, влияют на условия их охлаждения.

При проектировании электрических проводок выбирают такие сечения и марки проводов, чтобы их температура не превышала допустимых значений. Минимальное для данной силы тока сечение провода определяют по таблице длительных допустимых токовых нагрузок на провода и кабели. Эти таблицы приводятся в электротехнических справочниках и в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ). Каждая электрическая проводка рассчитана на определенный для нее ток. Аварийный режим работы цепи, орда из-за уменьшения ее сопротивления ток в ней резко возрастает по сравнению с нормальным, называется коротким замыканием.

Самыми первыми источниками постоянного тока являлись химические источники тока: гальванические элементы, затем человечество изобрело аккумуляторы. Полярность химических источников тока самопроизвольно измениться не может.

Для получения постоянного тока в промышленных масштабах используют электрические машины — генераторы постоянного тока.

В электронной аппаратуре, питающейся от сети переменного тока, для получения постоянного тока используют блоки питания. Как правило, переменный ток понижается трансформатором до нужного значения, затем выпрямляется. Далее для уменьшения пульсацийиспользуется сглаживающий фильтр и, при необходимости, стабилизатор тока или стабилизатор напряжения или регулятор напряжения. В современной радиоэлектронной аппаратуре получили распространение импульсные блоки питания.

Электрическую энергию могут накапливать электрические конденсаторы. При разряде конденсатора во внешней цепи протекает постоянный ток. Однако, если конденсатор разряжается через катушку индуктивности, то в цепи появляется переменный ток, это устройство называется колебательный контур. Электролитические конденсаторы могут иметь очень большую электрическую ёмкость (сотни и тысячи микрофарад и более).

Ионисторы — гибрид конденсатора и химического источника тока, способны накапливать и отдавать довольно большое количество электрической энергии, например, чтобы электромобиль с ионисторами проехал некоторое расстояние.

Графическое обозначение (варианты)	Наименование элемента	Краткое описание элемента
	Элемент питания	Одиночный источник электрического тока, в том числе: часовые батарейки; пальчиковые солевые батарейки; сухие аккумуляторные батарейки; батареи сотовых телефонов
	Батарея элементов питания	Набор одиночных элементов, предназначенный для питания аппаратуры повышенным общим напряжением (отличным от напряжения одиночного элемента), в том числе: батареи сухих гальванических элементов питания; аккумуляторные батареи сухих, кислотных и щелочных элементов

Последовательное и параллельное соединение проводников. Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т. Д. При этом сила тока I одинакова во всех проводниках, а напряжение U на концах всей цепи равно сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках. Например, для трех последовательно включенных проводников 1, 2, 3 (рис. 150) с электрическими сопротивлениями R ₁, R ₂ и R ₃ получим

U = U₁ + U₂ + U₃. (43.4)

По закону Ома для участка цепи

U₁ = IR₁, U₂ = IR₂, U₃ = IR₃ и U = IR, (43.5)

где R — полное сопротивление участка цепи из последовательно включенных проводников. Из выражений (43.4) и (43.5) будем иметь IR = I(R₁ + R₂ + R₃). Таким образом,

R = R₁ + R₂ + R₃. (43.6)

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.
Из соотношений (43.5) следует, что напряжения на последовательно включенных проводниках прямо пропорциональны их сопротивлениям:

.

При параллельном соединении проводников 1, 2, 3 (рис. 151) их начала и концы имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение U на всех проводниках одинаково, а сила тока I в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках. Для трех параллельно включенных проводников сопротивлениями R₁, R₂ и R₃ на основании закона Ома для участка цепи запишем

, , . (43.7)

Обозначив общее сопротивление участка электрической цепи из трех параллельно включенных проводников через R, для силы тока в неразветвленной цепи получим

. (43.8)

Так как

, (43.9)

то из выражений (43.7), (43.8) и (43.9) следует, что

. (43.10)

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям всех параллельно включенных проводников.
Параллельный способ включения широко применяется для подключения ламп электрического освещения и бытовых электроприборов к электрической сети.