Від джерела струму енергія може бути передана по дротах до пристроїв, що споживають енергію: електричній лампі, радіоприймача і ін. Для цього складають електричні ланцюги різної складності.
Електричне коло зазвичай складається з джерела струму, пристроїв, які споживають електричну енергію, сполучних проводів і вимикачів для замикання ланцюга. Часто в електричний ланцюг включають прилади, що контролюють силу струму і напругу на різних ділянках ланцюга, - амперметри та вольтметри.
До найбільш простим і часто зустрічається з'єднанням провідників відносяться послідовне і паралельне з'єднання.
Послідовне з'єднання провідників. При послідовному з'єднанні електричний ланцюг не має розгалужень. Всі провідники включають в ланцюг по черзі один за одним. На малюнку 15.4 показано послідовне з'єднання двох провідників 1 і 2, мають опору R1 і R2. Це можуть бути дві лампи, дві обмотки електродвигуна і ін.
Сила струму в обох провідниках однакова, т. Е.
так як в провідниках електричний заряд в разі постійного струму не накопичується і через будь-який поперечний переріз провідника за певний час проходить один і той же заряд.
Напруга на кінцях розглянутого ділянки ланцюга складається з напруг на першому і другому провідниках:
Треба сподіватися, що з доказом цього простого співвідношення ви впораєтеся самі.
Застосовуючи закон Ома для всієї ділянки в цілому і для ділянок з опорами провідників R1 і R2. можна довести, що повний опір всієї ділянки ланцюга при послідовному з'єднанні одно:
Це правило можна застосувати для будь-якого числа послідовно з'єднаних провідників.
Напруги на провідниках і їх опору при послідовному з'єднанні пов'язані співвідношенням
Доведіть це рівність самі.
Паралельне з'єднання провідників. На малюнку 15.5 показано паралельне з'єднання двох провідників 1 і 2 опорами R1 і R2.
У цьому випадку електричний струм I розгалужується на дві частини. Силу струму в першому і другому провідниках позначимо через I1 і I2. Так як в точці a - розгалуженні провідників (таку точку називають вузлом) - електричний заряд не накопичується, то заряд, що надходить в одиницю часу в вузол, дорівнює заряду, який іде з вузла за цей же час. отже,
Напруга U на кінцях провідників, з'єднаних паралельно, однаково, так як вони приєднані до одних і тих же точках ланцюга.
В освітлювальної мережі зазвичай підтримується напруга 220 В. На цю напругу розраховані прилади, які споживають електричну енергію. Тому паралельне з'єднання - найпоширеніший спосіб з'єднання різних споживачів. У цьому випадку вихід з ладу одного приладу не відбивається на роботі інших, тоді як при послідовному з'єднанні вихід з ладу одного приладу розмикає ланцюг.
Застосовуючи закон Ома для всієї ділянки в цілому і для ділянок опорами провідників R1 і R2. можна довести, що величина, зворотна повного опору ділянки ab. дорівнює сумі величин, зворотних опорів окремих провідників:
Звідси слідує що
Напруги на паралельно з'єднаних провідниках рівні:
отже,
Розглянемо ланцюжок опорів R-2R. звану матрицею (ріс.15.6).
На останньому (правом) ланці матриці напруга ділиться навпіл через рівності опорів, на попередньому ланці напруга теж ділиться навпіл, оскільки воно розподіляється між резистором опором R і двома паралельними резисторами опорами 2R. і т. д. Ця ідея - ділення напруги - лежить в основі перетворення двійкового коду в постійну напругу. що необхідно для роботи комп'ютерів.
Різні провідники в ланцюзі з'єднуються один з одним послідовно або паралельно. У першому випадку сила струму однакова у всіх провідниках, а в другому випадку однакові напруги на провідниках. Найчастіше до освітлювальної мережі різні споживачі струму підключаються паралельно.
.
1. Чому лампи в квартирі з'єднують паралельно, а лампочки в ялинкових гірляндах - послідовно?
2. Опір кожного провідника дорівнює 1 Ом. Чому дорівнює опір двох таких провідників, з'єднаних: 1) послідовно; 2) паралельно?
Г.Я.Мякішев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотскій, Фізика 10 клас
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.