| Последовательное соединение сопротивлений

· В этих формулах сила тока выражена в амперах, э. д. с. — в вольтах, сопротивление — в омах.

· Для выражения малых токов вместо ампера применяют единицу, в тысячу раз меньшую ампера, называемую миллиампером (ма); 1 а — 1000 ма.

· Сопротивление всей цепи:

· Если под действием э. д. с. в 1 в в замкнутой цепи протекает ток величиной в 1 а, то сопротивление такой цепи равно 1 ом, т. е. 1 ом =

· Закон Ома справедлив не только для всей цепи, но и для любого ее участка.

· Если участок цепи не содержит источника энергии, то положительные заряды на этом участке перемещаются из точек более высокого потенциала к точкам более низкого потенциала. Источник энергии затрачивает известную энергию, поддерживая разность потенциалов между началом и концом этого участка. Эта разность потенциалов называется напряжением между началом и концом рассматриваемого участка.

· Таким образом, применяя закон Ома для участка цепи, получим:

· Закон Ома можно сформулировать следующим образом: сила тока на участке электрической цепи равна напряжению на зажимах этого участка, деленному на его сопротивление.

· Напряжение на участке цепи равно произведению силы тока на сопротивление этого участка, т. е. U = Ir.

· Из выражения закона Ома для замкнутой цепи получим

· где Ir. — падение напряжения в сопротивлении r., т. е. во внешней цепи, или, иначе, напряжение на зажимах источника энергии (генератора) U,

· Ir0 — падение напряжения в сопротивлении r0., т. е. внутри источника энергии (генератора); оно определяет часть э. д. с, которая расходуется на проведение тока через внутреннее сопротивление источника энергии.

· Для измерения силы тока в цепи используется прибор, называемый амперметром (миллиамперметром). Напряжение, как указывалось выше, измеряется вольтметром. Условное обозначение амперметра и вольтметра показано на рис. 15, а. Для включения амперметра цепь тока разрывается и в месте разрыва концы проводов присоединяются к зажимам амперметра (рис. 15, б). Таким образом, через прибор проходит весь измеряемый ток; такое включение называется последовательным. Вольтметр подключают к началу и к концу участка цепи, такое включение вольтметра называется параллельным. Вольтметр показывает падение напряжения на данном участке. Если вольтметр подключить к началу внешней цепи — положительному полюсу источника энергии и к концу внешней цепи— к отрицательному полюсу источника энергии, то он покажет падение напряжения во всей внешней цепи, которое будет в то же время напряжением на зажимах источника энергии.

· Напряжение на зажимах источника энергии (генератора) равно разности между э. д.с. и падением напряжения на внутреннем сопротивлении этого источника, т. е.

· U=E – Ir0 (25)

· Если уменьшать сопротивление внешней цепи r, то сопротивление всей цепи r + r0 также уменьшится, а сила тока в цепи увеличится. С увеличением силы тока падение напряжения внутри источника энергии (Ir0) возрастет, так как внутреннее сопротивление r0 источника энергии остается неизменным. Следовательно, с уменьшением сопротивления внешней цепи напряжение на зажимах источника энергии также уменьшается. Если зажимы источника энергии соединить проводником с сопротивлением, практически равным нулю, то ток в цепи I = .

· Это выражение определяет наибольший ток, который может быть получен в цепи данного источника.

· Если сопротивление внешней цепи практически равно нулю, то такой режим называется коротким замыканием.

· Для источников энергии с малым внутренним сопротивлением, например для электрических генераторов (электромашин) и кислотных аккумуляторов, короткое замыкание весьма опасно —оно может вывести из строя эти источники.

· Короткое замыкание возникает довольно часто, например из-за нарушения изоляции проводов, соединяющих приемник с источником энергии. Лишенные изолирующего покрова металлические (обычно медные) линейные провода при взаимном соприкосновении образуют весьма малое сопротивление, которое по сравнению сопротивлением приемника может быть принято равным нулю.

· Для защиты электротехнической аппаратуры от токов коротких замыканий применяют различные предохранительные устройства.

· Пример 1. Аккумуляторная батарея с э. д. с. 42 в и внутренним сопротивлением 0,2 ом замкнута на приемник энергии, имеющий сопротивление 4 ом. Определить силу тока в цепи и напряжение на зажимах батареи.

· Решение.

· Пример 2. Кислотный аккумулятор имеет э. д. с. 2 в и внутреннее сопротивление — r0=0,05 ом. При подключении к аккумулятору внешнего сопротивления протекает ток силой 4 а. Определить сопротивление внешней цепи.

· Решение.

· откуда

· Пример 3. Генератор постоянного тока имеет внутреннее сопротивление 0,3 ом. Определить э. д. с. генератора, если при включении его на приемник энергии с сопротивлением 27,5 ом на зажимах генератора устанавливается напряжение 110 в.

· Решение.

· Силу тока, протекающую в замкнутой цепи, можно найти из следующего выражения:

· а

· Э, д. с. генератора равна:

· Е=U+Ir=110+40,3=111,2 в.

· Пример 4. Батарея кислотных аккумуляторов с э. д. с. 220 в и внутренним сопротивлением 0,5 ом оказалась замкнутой накоротко. Определить ток в цепи.

· Решение.

· Так как для приведенного в примере типа аккумуляторной батареи при нормальном (десятичасовом) разряде ток равен 3,6 а, то ток в 440 а является безусловно опасным для целости батареи.

· § 17. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

· Электрическая цепь может содержать несколько приемников энергии, имеющих различные сопротивления.

· Предположим, что внешняя цепь генератора (рис. 16) состоит из трех приемников энергии с сопротивлениями, соответственно равными r1, r2, r3. Такое соединение приемников, при котором каждый из них поочередно включен в одну замкнутую электрическую цепь, называется последовательным. Очевидно, что ток при этом во всех приемниках одинаков, а сопротивление внешней цепи равно сумме сопротивлений проводников. Сопротивление прямо пропорционально длине проводника и включение нескольких проводников увеличивает длину пути тока, т. е. увеличивается сопротивление.

· Для нашего случая формула закона Ома имеет следующий вид:

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.