Цифро-буквенная маркировка резисторов
Самым простым в части оценки является советский резистор, номинал его мощности наносится прямо на корпусе маркировкой МЛТ-1 и так далее, где единица измерения – это мощность, а МЛТ – это вид наиболее ходовые в свое советское время резисторы а эта сокращение означает что резистор М- металлопленочный, Л- лакированный, Т-термоустойчивый. Мощность таких резисторов зависит от их размеров, чем больше размеры резистора – тем большую мощности он способен рассеять. Эти резисторы уже вымирающий вид, найти их можно в старой радиоэлектронной технике.
Для резисторов МЛТ типа единицей измерения сопротивления как и у других выступают Омы, обозначаются они как R и E. Точный размер мощности обозначает дополнительной буквой «К» – килоомы или буквой «М» — мегаомы, система измерения здесь достаточно проста. Например: 33E – это 33 Ома, а 47К – это 47 кОм, соответственно 1М2 – 1.2 Мегаом и так далее.
Если стоит только цифра без буквы, то они означают что это сопротивление в Ом, а допуск при таком обозначении равен 20%. К примеру если написано число 10, значит перед вами резистор с сопротивлением на 10 Ом ,а допуск равен 20%.
Параллельное и последовательное соединение
Все это время речь шла о цепях с одним резистором. Рассмотрим, что происходит, если их больше.
|
Последовательное соединение |
Параллельное соединение |
|
|
Схема |
Резисторы следуют друг за другом |
Между резисторами есть два узла Узел — это соединение трех и более проводников |
|
Сила тока |
Сила тока одинакова на всех резисторах I = I1 = I2 |
Сила тока, входящего в узел, равна сумме сил токов, выходящих из него I = I1 + I2 |
|
Напряжение |
Общее напряжение цепи складывается из напряжений на каждом резисторе U = U1 + U2 |
Напряжение одинаково на всех резисторах U = U1 = U2 |
|
Сопротивление |
Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого резистора R = R1 + R2 |
Общее сопротивление для бесконечного количества параллельно соединенных резисторов 1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов R = (R1 * R2)/R1 + R2 Общее сопротивление бесконечного количества параллельно соединенных одинаковых резисторов R = R1/n |
|
Зачем нужны эти соединения, если можно сразу взять резистор нужного номинала? Начнем с того, что все электронные компоненты изготавливаются по ГОСТу. То есть есть определенные значения резисторов, от которых нельзя отойти при производстве. Это значит, что не всегда есть резистор нужного номинала и его нужно соорудить из других резисторов. Параллельное соединение также используют, как «запасной аэродром»: когда на конечный результат общее сопротивление сильно не повлияет, но в случае отказа одного из резисторов, будет работать другой. Признаемся честно: схемы, которые обычно дают в задачах (миллион параллельно соединенных резисторов, к ним еще последовательный, а к этому последовательному еще миллион параллельных) — в жизни не встречаются. Но навык расчета таких схем впоследствии упрощает подсчет схем реальных, потому что так вы невооруженным глазом отличаете последовательное соединение от параллельного. |
Решим несколько задач на последовательное и параллельное соединение.
Задачка раз
Найти общее сопротивление цепи.
R1 = 1 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 3 Ом, R4 = 4 Ом.
Решение:
Общее сопротивление при последовательном соединении рассчитывается по формуле:
R = R1 + R2 + R3 + R4 = 1 + 2 + 3 + 4 = 10 Ом
Ответ: общее сопротивление цепи равно 10 Ом
Задачка два
Найти общее сопротивление цепи.
R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом
Решение:
Общее сопротивление при параллельном соединении рассчитывается по формуле:
R = (R1 * R2)/R1 + R2 = 4*2/4+2 = 4/3 = 1 ⅓ Ом
Ответ: общее сопротивление цепи равно 1 ⅓ Ом
Задачка три
Найти общее сопротивление цепи, состоящей из резистора и двух ламп.
R1 = 1 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 3 Ом
Решение:
Сначала обозначим, что лампы с точки зрения элемента электрической цепи не отличаются от резисторов. То есть у них тоже есть сопротивление, и они также влияют на цепь.
В данном случае соединение является смешанным. Лампы соеденены параллельно, а последовательно к ним подключен резистор.
Сначала посчитаем общее сопротивление для ламп. Общее сопротивление при параллельном соединении рассчитывается по формуле:
Rламп = (R2 * R3)/R2 + R3 = 2*3/2+3 = 6/5 = 1,2 Ом
Общее сопротивление при последовательном соединении рассчитывается по формуле:
R = R1 + Rламп = 1 + 1,2 = 2,2 Ом
Ответ: общее сопротивление цепи равно 2,2 Ом.
Наконец-то, последняя и самая сложная задача! В ней собрали все самое серьезное из этой статьи .
Задачка четыре со звездочкой
К аккумулятору с ЭДС 12 В, подключена лампочка и два параллельно соединенных резистора сопротивлением каждый по 10 Ом. Известно, что ток в цепи 0,5 А, а сопротивление лампочки R/2. Найти внутреннее сопротивление аккумулятора.
Решение:
Найдем сначала сопротивление лампы.
Rлампы = R/2 = 10/2 = 5 Ом
Теперь найдем общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов.
Rрезисторов = (R * R)/R + R = R^2)/2R = R/2 = 10/2 = 5 Ом
И общее сопротивление цепи равно:
R = Rлампы + Rрезисторов = 5 + 5 = 10 Ом
Выразим внутреннее сопротивление источника из закона Ома для полной цепи.
I = ε/(R + r)
R + r = ε/I
r = ε/I — R
Подставим значения:
r = 12/0,5 — 10 = 14 Ом
Ответ: внутреннее сопротивление источника равно 14 Ом.
Закон Ома для участка цепи
Для описания электрической цепи не содержащего ЭДС можно использовать закон Ома для участка цепи. Это наиболее простая форма записи. Он выглядит так:
I=U/R
Где I – это ток, измеряется в Амперах, U – напряжение в вольтах, R – сопротивление в Омах.
Такая формула нам говорит, что ток прямопропорционален напряжению и обратнопропорционален сопротивлению – это точная формулировка Закона Ома. Физический смысл этой формулы – это описать зависимость тока через участок цепи при известном его сопротивлении и напряжении.
Внимание! Эта формула справедлива для постоянного тока, для переменного тока она имеет небольшие отличия, к этому вернемся позже. Кроме соотношения электрических величин данная форма нам говорит о том, что график зависимости тока от напряжения в сопротивлении линеен и выполняется уравнение функции:. Кроме соотношения электрических величин данная форма нам говорит о том, что график зависимости тока от напряжения в сопротивлении линеен и выполняется уравнение функции:
Кроме соотношения электрических величин данная форма нам говорит о том, что график зависимости тока от напряжения в сопротивлении линеен и выполняется уравнение функции:
f(x) = ky или f(u) = IR или f(u)=(1/R)*I
Закон Ома для участка цепи применяют для расчетов сопротивления резистора на участке схемы или для определения тока через него при известном напряжении и сопротивлении. Например, у нас есть резистор R сопротивлением в 6 Ом, к его выводам приложено напряжение 12 В. Необходимо узнать, какой ток будет протекать через него. Рассчитаем:
I=12 В/6 Ом=2 А
Идеальный проводник не имеет сопротивления, однако из-за структуры молекул вещества, из которого он состоит, любое проводящее тело обладает сопротивлением. Например, это стало причиной перехода с алюминиевых проводов на медные в домашних электросетях. Удельное сопротивление меди (Ом на 1 метр длины) меньше чем алюминия. Соответственно медные провода меньше греются, выдерживают большие токи, значит можно использовать провод меньшего сечения.
Еще один пример — спирали нагревательных приборов и резисторов обладают большим удельным сопротивлением, т.к. изготавливаются из разных высокоомных металлов, типа нихрома, кантала и пр. Когда носители заряда движутся через проводник, они сталкиваются с частицами в кристаллической решетке, вследствие этого выделяется энергия в виде тепла и проводник нагревается. Чем больше ток – тем больше столкновений – тем больше нагрев.
Чтобы снизить нагрев проводник нужно либо укоротить, либо увеличить его толщину (площадь поперечного сечения). Эту информацию можно записать в виде формулы:
Rпровод=ρ(L/S)
Где ρ – удельное сопротивление в Ом*мм2/м, L – длина в м, S – площадь поперечного сечения.
Таблицы соотношений ампер, вольт, ватт, ом
Постоянный ток
| Вольты | Ватты : Амперы = Амперы х Омы = √ (Ватты х Омы) |
| Амперы | (Ватты : Вольты) = √(Ватты : Омы) = Вольты : Омы |
| Омы | Вольты : Амперы = Ватты : (Амперы)2 = (Вольты)2 : Ватты |
| Ватты | Амперы х Вольты = (Амперы)2 х Омы = (Вольты)2 : Омы |
Переменный ток
| Вольты | Ватты : (Амперы х cos Ψ) = Амперы х Омы х cos Ψ = √(Ватты х Омы) |
| Амперы | Ватты : (Вольты х cos Ψ) = 1/cos Ψ х √(Ватты : Омы) = Вольты : (Омы х cos Ψ) |
| Омы | Вольты : (Амперы х cos Ψ) = Ватты : (Амперы)2 • cos2 Ψ = (Вольты)2 : Ватты |
| Ватты | Вольты х Амперы х cos Ψ = (Амперы)2 х Омы х cos2 Ψ = (Вольты)2 : Омы |
Для cos Ψ можно брать в приблизительных подсчетах: для осветительных установок 0,85, для моторных установок 0,7
Электрическое сопротивление
т. е. проводник длиной в l метров и сечением F кв. миллиметров имеет сопротивление ρ • F/l омов
Здесь ρ — постоянная, зависящая от материала и температуры проводника — удельное сопротивление;
величина l/ρ — называется удельной электропроводностью
В таблицах помещены данные относительного сопротивления различных веществ, от величины которого зависит их пригодность в качестве проводников или изоляторов
Металлы для проводников
Сопротивление в омах на 1 м длины и 1 мм2 сечения; при 20° С
| Алюминий | 0,029 | Ртуть | 0,058 |
| Алюминиевая бронза | 0,13 | Серебро | 0,016 |
| Бронза | 0,17 | Сталь мягкая | 0,1-0,2 |
| Железо | 0,086 | Сталь закаленная | 0,4-0,75 |
| Медь чистая | 0,017 | Свинец | 0,21 |
| Медь обыкновенная | 0,018 | Тантал | 0,12 |
| Никкель | 0,070 | Цинк | 0,06 |
| Платина | 0,107 |
Материалы для сопротивлений
| Графит | 4,0-12,0 | Кокс | 50 |
| Константин | 0,50 | Круппин | 0,85 |
| Манганин | 0,43 | Нейзильбер | 0,16-0,4 |
| Никкелин | 0,40 | Никкель | 0,34 |
| Реотан | 0,45 | Уголь | 60 |
Изолирующие материалы
Сопротивление в мегомах (1 мегом — 1000000 омов) куба в 1 см3
| Кварц плавленный | 5.1012 | Церезин | 5.1012 |
| Парафин | 3.1012 | Эбонит | 1.1012 |
| Прессшпан | 1.105 | Каучук | 1.108 |
| Стекло | 5.107 | Сера | 1.1011 |
| Черное дерево | 4.107 | Слюда белая | 3.1010 |
| Линолеум | 1.107 | Янтарь | 5.1010 |
| Тополь парафинированный | 5.105 | Клен парафинированный | 3.104 |
| Кварц перпендикулярно к оптической оси | 3.1010 | Кварц параллельно к оптической оси | 1.10 |
| Шеллак | 1.1010 | Целлулоид белый | 2.104 |
| Сургуч | 8.109 | Шифер | 1.102 |
| Воск желтый | 2.109 | Фибра красная | 5.102 |
| Фарфор неглазированный | 3.108 |
Жидкие сопротивления
Сопротивление в омах куба в 1 см3 при 15° С
| Серная кислота 5% | 4,80 | Серная кислота 10% | 2,55 |
| Серная кислота 20% | 1,53 | Серная кислота 30% | 1,35 |
| Аммиак 1,6% | 15,22 | Аммиак 8,0% | 9,63 |
| Аммиак 16,2% | 15,82 | Раствор поваренной соли 5% | 14,92 |
| Раствор поваренной соли 10% | 8,27 | Раствор поваренной соли 15% | 6,10 |
| Раствор поваренной соли 20% | 5,11 | Раствор цинкового купороса 5% | 52,4 |
| Раствор цинкового купороса 10% | 31,2 | Раствор цинкового купороса 15% | 24,1 |
| Раствор цинкового купороса 20% | 21,3 | Раствор медного купороса 5% | 52,9 |
| Раствор медного купороса 10% | 31,3 | Раствор медного купороса 15% | 23,8 |
| Раствор сернокислого магния 5% | 83,0 | Раствор сернокислого магния 10% | 23,2 |
| Раствор сернокислого магния 15% | 20,8 | Раствор сернокислого магния 20% | 21,0 |
Сопротивление пробою
Переменный ток напряжением в 20 000 вольт пробивает изолирующий слой следующей толщины, мм:
| Воздух | 34 | Льняное масло | 7,5 |
| Парафин каменноугольный | 2,2 | Трансформаторное масло | 2,0 |
| Вулканизированный каучук | 1,2 | Невулканизированный каучук | 0,85 |
| Церезин | 0,65 | Озокерит | 0,65 |
| Гуттаперча | 0,34 | Парафин | 0,5 |
| Скипидар | 0,5 | Воск | 0,25 |
| Кабельная масса | 0,2 | Масса для заливки муфт | 0,45 |
Электрический ток
Электрический ток в проводниках представляет собой:
в металлах — направленное движение электронов (проводники первого рода);
в электролитах — направленное движение положительных и отрицательных ионов (проводники второго рода);
в плазме — направленное движение электронов и ионов обоих знаков (проводники третьего рода).
За направление электрического тока условились считать направление движения положительно заряженных частиц.
Движение заряженных частиц внутри проводника нельзя наблюдать, но судить о наличии электрического тока можно по его действиям:
- тепловому — проводник с током нагревается;
- магнитному — вокруг проводника с током возникает магнитное поле;
- световому — проводник с током может светиться;
- химическому — в проводнике с током изменяется химический состав (такие проводники называются проводниками второго класса).
Для продолжительного существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо выполнение следующих условий:
- наличие свободных заряженных частиц (носителей тока);
- наличие электрического поля, силы которого, действуя на заряженные частицы, заставляют их двигаться упорядоченно;
- наличие источника тока, внутри которого сторонние силы перемещают свободные заряды против электростатических (кулоновских) сил.
Количественными характеристиками электрического тока являются сила тока I и плотность тока j.
Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношением заряда Δq, проходящего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени Δt, к этому промежутку:
Единицей силы тока в СИ является ампер (А).
Если сила тока и его направление со временем не изменяются, то ток называется постоянным.
Плотность тока j — это векторная физическая величина, модуль которой равен отношению силы тока I в проводнике к площади S поперечного сечения проводника:
В СИ единицей плотности тока является ампер на квадратный метр (А/м2).
*Зависимость силы тока от скорости зарядов
Рассмотрим, как зависит сила тока от скорости упорядоченного движения свободных зарядов.
Выделим участок проводника площадью сечения S и длиной Δl (рис. 1). Заряд каждой частицы q. В объеме проводника, ограниченном сечениями 1 и 2, содержится n∙S∙Δl частиц, где n — концентрация частиц. Их общий заряд \(~\Delta q = q_0 \cdot n \cdot S \cdot \Delta l\).
Если средняя скорость упорядоченного движения свободных зарядов \(~\left\langle \upsilon \right\rangle\), то за промежуток времени \(~\Delta t = \dfrac{\Delta l}{\left\langle \upsilon \right\rangle}\) все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через сечение 2. Поэтому сила тока:
Таким образом, сила тока в проводнике зависит от заряда, переносимого одной частицей, их концентрации, средней скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.
Заметим, что в металлах модуль вектора средней скорости упорядоченного движения электронов \(~\left\langle \upsilon \right\rangle\) при максимально допустимых значениях силы тока ~ 10-4 м/с, в то время как средняя скорость их теплового движения ~ 106 м/с.
Как следует из формулы (1), плотность тока \(~\vec j = q_0 \cdot n \cdot \left\langle \vec \upsilon \right\rangle\).
Направление вектора плотности тока \(~\vec j\) совпадает с направлением вектора скорости упорядоченного движения \(~\left\langle \vec \upsilon \right\rangle\) положительно заряженных частиц. Плотность постоянного тока постоянна по всему поперечному сечению проводника.
Сопротивление проводника
Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.
Поэтому, окончательная формула будет принимать вид
формула сопротивления проводника
В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом × мм2 /м. Чтобы перевести в Ом × м, достаточно умножить на 10-6, так как 1 мм2=10-6 м2.
удельное сопротивление веществ
Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.
Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс .
Метода треугольника закона Ома
Закон Ома – очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что студент должен запомнить его. Если вы не очень хорошо умеете работать с формулами, то для его запоминания существует простой прием, помогающий использовать его для любой величины, зная две других. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:
Рисунок 5 – Треугольник закона Ома
Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:
Рисунок 6 – Закон Ома для определения R
Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:
Рисунок 7 – Закон Ома для определения I
Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:
Рисунок 8 – Закон Ома для определения E
В конце концов, вам придется научиться работать с формулами, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может облегчить запоминание ваших первых вычислений. Если вам удобно работать с формулами, всё, что вам нужно сделать, это зафиксировать в памяти E = IR и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!
Замер
Наиболее известная радиодеталь, обладающая стабильным рабочим сопротивлением — резистор. Этот элемент не имеет индуктивности и емкости, поэтому может без потери снижать выходящее сопротивление для стабильной работы других компонентов цепи.
Для того чтобы проверить сопротивление проводника, используется прибор омметр. Мерить также можно электронным мультиметром, оснащенным функцией омметра.
Далее будет описан процесс измерения на примере обычного резистора.
- Выставить на мультиметре режим омметра. На приборе есть свое обозначение значка ома — это символ «Ω».
- Красный измерительный щуп подключить к контакту резистора.
- Черный измерительный щуп подключить ко второму контакту элемента.
- Полученные на дисплее прибора омы надо сравнить с маркировкой на корпусе детали.
Резисторы получают специальное обозначение на корпусе, равное способности радиодетали проводить электрический ток. При измерении значения не должны сильно отклоняться от эталонных.
Параметр сопротивления можно использовать и для проверки целостности элементов электрической цепи. Для точного определения причины неисправности электрических приборов мастер должен знать рабочее сопротивление устройства или силу тока, при котором оно работает. Если в процессе измерения рабочий параметр увеличился, можно сделать вывод о наличии короткого замыкания в цепи, пригорании контактов или повреждении катушки индуктивности. При значительном снижении параметра увеличится значение силы тока, что станет причиной выгорания конденсаторов, части резисторов, увеличения общей рабочей температуры устройства.
Современные мультиметры имеют функцию «прозвонки» со звуковым оповещением. Этот режим можно легко заменить режимом омметра. При помощи омметра можно мерить целостность жил проводки, определять целостность обмотки электрических двигателей и катушек индуктивности.
Очень часто новички используют параметр электрической проводимости и рабочего напряжения для расчета силы тока для нормального функционирования прибора. Делать подобные расчеты можно только при проектировании, используя формулу: А=В/Ом. Имея уже функциональное устройство расчет может быть неверным, если рабочее сопротивление было завышено/занижено вышедшими из строя элементами цепи.
Анализ простых схем с помощью закона Ома
Давайте посмотрим, как эти формулы работают, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:
Рисунок 1 – Пример простой схемы
В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это позволяет очень легко применить закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.
В этом первом примере мы вычислим величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):
Рисунок 2 – Пример 1. Известны напряжение источника и сопротивление лампы
Какая величина тока (I) в этой цепи?
\
Во втором примере мы вычислим величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):
Рисунок 3 – Пример 2. Известны напряжение источника и ток в цепи
Какое сопротивление (R) оказывает лампа?
\
В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):
Рисунок 4 – Пример 3. Известны ток в цепи и сопротивление лампы
Какое напряжение обеспечивает батарея?
\
Основные величины при переменном токе
Проводник, обладающий сопротивлением для постоянного тока R и самоиндукцией L, при переменном токе частоты n (n периодов или 2n перемен в секунду) имеет полное сопротивление
Если в цепи находится еще и емкость С, то полное сопротивление будет
Между током и приложенным напряжением имеется разность, фаз определяемая уравнением
Закон Ома для цепи переменного тока имеет форму J = E/Rs
Мощность в цепи переменного тока определяется выражением Е • I • cos Ψ; cos Ψ называется коэффициентом мощности
Если в цепи переменного тока 2πn • L = 1/2πn • C или (2πn)2L • C = 1, то Rs = R, то в такой цепи имеется резонанс, и для нее имеет силу простой закон Ома
Параллельное и последовательное соединение
В электрике элементы соединяются либо последовательно — один за другим, либо параллельно — это когда к одной точке подключены несколько входов, к другой — выходы от тех же элементов.
Закон Ома для параллельного и последовательного соединения
Последовательное соединение
Как работает закон Ома для этих случаев? При последовательном соединении сила тока, протекающая через цепочку элементов, будет одинаковой. Напряжение участка цепи с последовательно подключенными элементами считается как сумма напряжений на каждом участке. Как можно это объяснить? Протекание тока через элемент — это перенос части заряда с одной его части в другую. То есть, это определенная работа. Величина этой работы и есть напряжение. Это физический смысл напряжения. Если с этим понятно, двигаемся дальше.
Последовательное соединение и параметры этого участка цепи
При последовательном соединении приходится переносить заряд по очереди через каждый элемент. И на каждом элементе это определенный «объем» работы. А чтобы найти объем работы на всем участке цепи, надо работу на каждом элементе сложить. Вот и получается, что общее напряжение — это сумма напряжений на каждом из элементов.
Точно так же — при помощи сложения — находится и общее сопротивление участка цепи. Как можно это себе представить? Ток, протекая по цепочке элементов, последовательно преодолевает все сопротивления. Одно за другим. То есть чтобы найти сопротивление, которое он преодолел, надо сопротивления сложить. Примерно так. Математический вывод более сложен, а так понять механизм действия этого закона проще.
Параллельное соединение
Параллельное соединение — это когда начала проводников/элементов сходятся в одной точке, а в другой — соединены их концы. Постараемся объяснить законы, которые справедливы для соединений этого типа. Начнем с тока. Ток какой-то величины подается в точку соединения элементов. Он разделяется, протекая по всем проводникам. Отсюда делаем вывод, что общий ток на участке равен сумме тока на каждом из элементов: I = I1 + I2 + I3.
Теперь относительно напряжения. Если напряжение — это работа по перемещению заряда, тоо работа, которая необходима на перемещение одного заряда будет одинакова на любом элементе. То есть, напряжение на каждом параллельно подключенном элементе будет одинаковым. U = U1=U2=U3. Не так весело и наглядно, как в случае с объяснением закона Ома для участка цепи, но понять можно.
Законы для параллельного соединения
Для сопротивления все несколько сложнее. Давайте введем понятие проводимости. Это характеристика, которая показывает насколько легко или сложно заряду проходить по этому проводнику. Понятно, что чем меньше сопротивление, тем проще току будет проходить. Поэтому проводимость — G — вычисляется как величина обратная сопротивлению. В формуле это выглядит так: G = 1/R.
Для чего мы говорили о проводимости? Потому что общая проводимость участка с параллельным соединением элементов равна сумме проводимости для каждого из участков. G = G1 + G2 + G3 — понять несложно. Насколько легко току будет преодолеть этот узел из параллельных элементов, зависит от проводимости каждого из элементов. Вот и получается, что их надо складывать.
Теперь можем перейти к сопротивлению. Так как проводимость — обратная к сопротивлению величина, можем получить следующую формулу: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.
Что нам дает параллельное и последовательное соединение?
Теоретические знания — это хорошо, но как их применить на практике? Параллельно и последовательно могут соединяться элементы любого типа. Но мы рассматривали только простейшие формулы, описывающие линейные элементы. Линейные элементы — это сопротивления, которые еще называют «резисторы». Итак, вот как можно использовать полученные знания:
Если в наличии нет резистора большого номинала, но есть несколько более «мелких», нужное сопротивление можно получить соединив последовательно несколько резисторов. Как видите, это полезный прием.
Для продления срока жизни батареек, их можно соединять параллельно. Напряжение при этом, согласно закону Ома, останется прежним (можно убедиться, измерив напряжение мультиметром). А «срок жизни» сдвоенного элемента питания будет значительно больше, нежели у двух элементов, которые сменят друг друга
Только обратите внимание: параллельно соединять можно только источники питания с одинаковым потенциалом. То есть, севшую и новую батарейки соединять нельзя
Если все-таки соединить, та батарейка которая имеет больший заряд, будет стремиться зарядить менее заряженную. В результате общий их заряд упадет до низкого значения.
В общем, это наиболее распространенные варианты использования этих соединений.
