 |
Структура и характеристика электрической цепи.
|
|
|
|
Электрические цепи даже в обыкновенной комнате имеют достаточно сложное строение. Такие цепи называются цепями со смешанным соединением. Любое сложное соединение можно разбить на части только с последовательным или параллельным соединением. В электрической цепи имеется огромное количество различных приборов, а также других составных частей. Однако при рассмотрении любого участка нам необходимо знать величины основных физических величин. Через любую часть цепи проходит определенная сила тока, имеется некоторое значение напряжения, а также всегда есть сопротивление. Именно поэтому участки с сопротивлением обозначаются следующим образом, и называются резисторами:
Напряжением на данном резисторе считают изменение потенциалов на входе и выходе из резистора. Как известно, в электрической цепи ток направлен от полюса " +" к полюсу " -", именно поэтому потенциал на входе в резистор всегда больше, чем потенциал на выходе. Вот эта разница и приводит к падению напряжения на данном участке.
При рассмотрении любой цепи в школьном курсе физики пользуются упрощенной схемой - считается, что сопротивление на проводах нулевое и напряжение на них не падает. Но мы знаем, что у каждого вещества, из которого состоит проводник, имеется сопротивление.
Последовательное соединение. При данном виде соединения концы одного участка цепи присоединяются к началу другого участка. Свойства последовательного соединения:
1. На каждом участке цепи сила тока одинакова. Из-за того, что не происходит никакого разветвления, при одинаковом поперечном сечении проводников, за одинаковое время проходит одинаковое количество электронов. I = const.
|
|
|
2. Напряжение во всей цепи равно сумме напряжений на каждом участке. Так как напряжение - это величина, которая характеризуется работой, необходимой для перемещения заряда, то общая работа равна сумме работ на участках: 
.
3. Для нахождения общего сопротивления, сопротивления всех участков следует сложить: 
.
Все изложенные свойства не зависят от количества участков цепи - их может быть больше двух. В данном случае в формуле увеличится количество слагаемых напряжений и сопротивлений.
Параллельное соединение. При данном соединении начала всех резисторов соединяются в одной точке, а концы - в другой.
Узел – это точка, в которой соединены участки цепи. На данной схеме узлы обозначены буквами а и б. Свойства параллельного соединения:
1. На каждой ветке наблюдается одинаковое значение падения напряжения. U = const
2. Как известно, ток идет по той цепи, где имеется меньшее сопротивление, поэтому по каждой ветви будет проходить различная величина силы тока, в зависимости от сопротивления. Сила тока во всей цепи равна сумме сил тока на ветвях: 
.
3. Для нахождения сопротивления всей цепи следует воспользоваться следующей формулой: 
. Сократим на U и получим: 
. Если из данного соотношения вывести прямую формулу для нахождения общего сопротивление, то получим: 
.
Если рассматриваемая цепь состоит из конечного количества резисторов с одинаковым сопротивлением, то для нахождения общего сопротивления следует значение одного сопротивления разделить на количество резисторов в цепи: 
. Можно сделать вывод: при параллельном соединении общее значение сопротивления уменьшается.
|
|
|
