Послідовне з’єднання провідників
Електричні ланцюги, з якими доводиться мати справу на практиці, звичайно складаються не з одного приймача електричного струму, а з кількох різних, які можуть бути з’єднані між собою по-різному. Знаючи опір кожного і спосіб їх з’єднання, можна розрахувати загальний опір кола.
На малюнку 78, а зображено ланцюг послідовного з’єднання двох електричних ламп, а на малюнку 78, б – схема такого з’єднання. Якщо вимикати одну лампу, то ланцюг розімкнеться й інша лампа згасне.
Послідовно з’єднані, наприклад, акумулятор, лампа, два амперметра і ключ в ланцюзі, зображеної на малюнку 62 (див. § 38).
Ми вже знаємо, що при послідовному з’єднанні сила струму в будь-яких частинах ланцюга одна і та ж, т. Е.
I = I1 = I2
А чому одно опір послідовно сполучених провідників?
Поєднуючи провідники послідовно, ми ніби збільшуємо довжину провідника. Тому опір ланцюга стає більше опору одного провідника.
Загальний опір кола при послідовному з’єднанні дорівнює сумі опорів окремих провідників (або окремих ділянок кола):
R = R1 + R2
Напруга на кінцях окремих ділянок ланцюга розраховується на основі закону Ома:
U1 = IR1, U2 = IR2.
З наведених рівностей видно, що напруга буде великим на провіднику з найбільшим опором, оскільки сила струму скрізь однакова.
Повна напруга в колі при послідовному з’єднанні, або напруга на полюсах джерела струму, дорівнює сумі напруг на окремих ділянках ланцюга:
U = U1 + U2.
Це рівність випливає із закону збереження енергії. Електрична напруга на ділянці кола вимірюється роботою електричного струму, совершающейся при проходженні по ділянці ланцюга електричного заряду в 1 Кл. Ця робота здійснюється за рахунок енергії електричного поля, і енергія, витрачена на всій ділянці ланцюга, дорівнює сумі енергій, які витрачаються на окремих провідниках, що становлять ділянку цього ланцюга.
Усі приведені закономірності справедливі для будь-якого числа послідовно з’єднаних провідників.
Приклад 1. Два провідника опором R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом з’єднані послідовно. Сила струму в ланцюзі I = 1 А. Визначити опір ланцюга, напруга на кожному провіднику і повне напруга всієї ділянки ланцюга.
Запишемо умову задачі і вирішимо її.
Питання
- Яке з’єднання провідників називають послідовним? Зобразіть його на схемі. Яка електрична величина однакова для всіх провідників, з’єднаних послідовно? Як знайти загальний опір кола, знаючи опір окремих провідників, при послідовному з’єднанні? Як знайти напругу ділянки кола, що складається з послідовно сполучених провідників, знаючи напругу на кожному?
Вправи
- Ланцюг складається з двох послідовно з’єднаних провідників, опір яких 4 і 6 Ом. Сила струму в ланцюзі 0,2 А. Знайдіть напругу на кожному з провідників та загальну напругу. Для електропоїздів застосовують напругу 3000 В. Як можна використовувати для освітлення вагонів лампи, розраховані на напругу 50 В кожна? Дві однакові лампи, розраховані на 220 В кожна, з’єднані послідовно і включені в мережу з напругою 220 В. Під якою напругою буде перебувати кожна лампа? Електричний ланцюг складається з джерела струму – батареї акумуляторів, яка створює в ланцюзі напругу 6 В, лампочки від кишенькового ліхтаря опором 13,5 Ом, двох спіралей опором 3 і 2 Ом, ключа і з’єднувальних проводів. Всі деталі ланцюга з’єднані послідовно. Накресліть схему ланцюга. Визначте силу струму в ланцюзі, напруга на кінцях кожного з споживачів струму.
(2 votes, average: 4.00 out of 5)