юный радиолюбитель (560767), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Напряжение батареи «Крона» 9 В, а напряжение злектроосветительной се.ги может быть 127 или 220 В. Напряжение измеряют валыпмегпразп, подключая прибор одноименными зажимами к полюсам источника тока или параллельно участку цепи, резистору нли другой нагрузке, на которой необходимо измерить действующее на ней напряжение (рис. 51). На схемах вольтметр обозначают латинской буквой 11 Рис 51. Вольтметр полключакгг параллель- но нагрузке влп иьточтпгху тока, питаюптего электрическую цепь в кружке, а рядом-РЮ.
Для оценки напряжения применшст и более крупную етшннцу - киловольт (пигпут кВ), соответствуюнтую 1000 В, а также более мелкие единицы. милливольт (пишут мВ), равный 0,001 В, и микровольт (пишут мкВ), равный 0„001 мВ. Эти напряжения измерягот соответственно килавальгпмгчпрами, милливалыпмегпрами и микравальтнмегпра.ии. Такие приборы, как и вольтметры, подключают параллельно исгочникам тока или участкам цепей, на которых надо измерить напряжение.
Выясним теперь, в чем разница понятий «напряжение» и «злектродвижушая сила». Электродвижутггей силой называют напряжение, действуюшее между полюсами источника тока, пока к нему не подключена внешняя цепь — нагрузка, например лампочка накаливания или резистор. Как только будет подключена внешняя цепь и в ней возникнет ток, напряжение между полюсами источника тока станет меньше. Так, например, новый не бывший еше в употреблении гальванический элемент имеет ЭДС не менее 1,5 В. При подключении к нему нагрузки напряжение на его полюсах становится равным примерно 1,3-1,4 В. По мере расходования энергии элемента на питание внешней цепи его напряжение постепенно уменьшается.
Элемент считается разрцдившимся и, следовательно, негодным для дальнейшего применения, когда напряжение снижается до 0,7 В, хотя, если отключить внешнюю цепь, его ЭДС будет больше этого напряжения. А как оценивают переменное напряжение? Когда говорят о переменном напряжении, например о напряжении электроосветггтельной сети, то имеют в виду его действуюшее значение, аоста»лиши!ее примерно, как и действуюптее значение переменного тока, 0,7 амплитудного значения напряжения.
На рис. 52 показана схема знакомой тебе простейшей электрической цепи. Эта замкнутая цепь состоит из трех элементов: источника напряжения — батареи ОВ, потребителя тока — нагрузки К. которой может быть, например, нить накала электрической лампы или резистор, и проводников, соединяющих ис- + Рлс. 52. Прсстейл Гва шая электрическая $ з цель точник напряжения с нагрузкой. Между прочим, если эту цепь дополнить выключателем, то получится полная схема карманного электрического фонаря.
Нагрузка К, обладающая определенным сопротивлением, является участком цепи. Значение тока на этом участке цепи зависит от действующего на нем напряжения и его сопротивления: чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем ббльшим ток будет идти по участку цепи. Эта зависимость тока от напряжения и сопротивления выражается следующей формулой: 1 = 13/К, где 1-ток, выраженный в амперах, А; П-напряжение в вольтах, В; К-сопротивление в омах, Ом. Читается это математическое выражение так: нкпс в учпсьчке цепи нрлмо пропорционален напрлэюению на нем и обратно пропорционален его сопротивлению.
Это основной закон электротехники, именуемый эа«оном Оми (по фамилии Г. Ома), для учасгка электрической цепи. Закон Ома можно записать еще так: 13 =1К или К = (3/1. Используя закон Ома, можно по двум известным электрическим величинам узнать неизвестную третью.
Вот несколько примеров практического применения закона Ома. Первый пример. На участке цепи, обладающем сопротивлением 5 Ом, действует напряжение 25 В. Надо узнать значение тока на этом учасгке цепи. Решение: 1 = (3/К = 25/5 = 5 А. Второй пример. На участке цепи действуег напряжение 12 В, создавая в нем ток, равный 20 мА. Каково сопротивление этого участка цепи? Прежде всего ток 20 мА нужно выразить в амперах. Это будет 0,(й А. Тогда К = (3/1 = 12/0,02 = 600 Ом. Третий пример. Через участок цепи сопротивлением 10 кОм течет ток 20мА. Каково напряжение, действующее на этом участке цепи? Здесь, как и в предыдущем примере, ток должен быть выражен в амперах (20 мА = О,Ы А), а сопротивление в омах (10 кОм = 10000 Ом).
Следовательно, (3 = 1К = 0,02. 10 000 = 200 В. На цоколе лампы накаливания плоского карманного фонаря вьшггамповано: 0,28 А и 3,5 В. О чем зоворят эти сведения? О том, что лампочка будет нормально светиться при токе 0,28 А, который обусловливается напряжением 3,5 В. Пользуясь законом Ома, нетрудно подсчитать, что накаленная нить лампочки имеет сопротивление К = = 13/1 = 3,5/0,28 = 12,5 Ом.
Это, подчеркиваю, сопротивление накаленной нити лампочки. А сопротивление остывшей нити значительно меньше. Закон Ома справедлив не только для участка, но и для всей электрической цепи. В этом случае в значение К подставляется суммарное сопротивление всех элементов цепи, в том числе и внутреннее сопротивление источника тока. Однако при пгюесейших расчетах цепей обычно пренебрегают сопротивлением соединительных проводников и внутренним сопротивлением источника тока.
В связи с этим приведу еще один пример. Напряжение электроосветительной сети 220 В. Какой ток потечет в цепи, если сопротивление нагрузки равно 1000 Ом? Решение: 1 = 13/К = = 220/1000 = 0,22 А. Примерно такой ток потребляет электрический паяльник. Всеми этими формулами, вытекающими из закона Ома, можно пользоваться и для расчета цепей переменного тока, но цри условии, если в цепях нет катушек индуктивносги и конденсаторов. Теперь рассмотрим такой вопрос: как влияет на ток резисгор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой или па аллельно ей? азберем такой пример.
У нас имеется лампочка от круглого электрического фонаря, рассчитанная на напрюкение 2,5 В и ток 0,075 А. Можно ли питать эту лампочку от батареи 3336Л, начальное назтряжение которой 4,5 В? Нетрудно подсчитать, что накаленная нить этой лампочки имеет сопротивление немногим больше 30 Ом. Если же питать ее от свежей батареи 3336Л, то через нить накала лампочки, по закону Ома, пойдет ток, почти вдвое превышающий тот ток, на который она рассчитана. Такой перегрузки нить не выдержит, она перекалится и разрушится.
Но эту лампочку все же можно питать от батареи 336Л, если последовательно в цепь включить добавочный резисгор сопро- 59 Рис 53. Добавочный резистор, включенный в цепь, ограничивает ток в этой цепи гивлением 25 Ом, как зто показано на риц 53. В этом случае общее сопротивление внешней цепи будет равно примерно 55 Ом, т.е. 30 Ом — сопротивление игпи лампочки Н плюс 25 Ом — сопротивление добавочного резистора К. В цепи, следовательно, потечет ток, равный примерно 0,08 А, т.е.
почти такой же, на который рассчитана нить накала лампочки. Эту лампочку можно питать от батареи и с более высоким напряжением и даже от электроосветительной сети, если подобрать резистор соответствующего сопротивления. В этом примере добавочный резистор ограничивает ток в цепи до нужного нам значения. Чем больше будет его сопротивление, тем меньше будет и ток в цепи. В данном случае в цепь бььто включено последовательно два сопротивления: сопротивление нити лампочки и сопротивление резисгора.
А при последовательном соединении сопротивлений ток одинаков во всех точках цепи. Можно включать амперметр в любую |очку цепи, и всюду он будет показывать одно значение. Это явление можно сравнить с потоком воды в реке. Русло реки на различных участках может бьггь широким или узким, глубоким или мелким. Однако за определенный промежуток времени через поперечное сечение любого участка русла реки всегда проходит одинаковое количество водьь Добавочный резистор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой (как, например, на рис 53), можно рассматривать как резистор„«гасящий» часть напряжения, дейсгвующего в цепи.
Напряжение, которое гасится доба- ночным резистором или, как говорят, падает на нем, будет тем большим, чем больше сопротивление этого резистора. Зная ток и сопротивление добавочного реэисгора, падение напряжения на нем легко подсчитать по знакомой тебе формуле (/ = 1К. Здесь () †паден напряжения, В; 1-ток в цепи, А; К-сопротивление добавочного резистора, Ом. Применительно к нашему пРимеРу резистор К (рис, 53) погасил избыток напряжения: () =1К =0,08.25 =2 В. Остальное напряжение батареи, равное приблизительно 2,5 В, падало на нити лампочки. Необходимее сопротивление резистора можно найти по другой знакомой тебе формуле К = П/1, где К вЂ” искомое сопротивление добавочного резистора, Ом; С- напряжение, которое необходимо погасить, В; 1-ток в цепи, А.
Для нашего примера (рис. 53) сопротивление добавочного резистора равно: К = = (!/1 = 2/0,075 27 Ом. Изменяя сопротивление, можно уменьшать или увеличивать напряжение, которое падает на добавочном резисторе, и таким образом регулировать ток в пепи. Но добавочный резистор К в такой цепи может быть переменным, т. е. резистором, сопротивление которого можно изменять (рис.
54). В этом случае с помощью движка резистора можно плавно изменять напряжение, подводимое к нагрузке Н, а значит, плавно регулировать ток, протекающий через эту нагрузку. Включенный таким образом переменный резистор называют реостатом. С помощью реостатов регулируют токи в цепях приемников и усилителей. Во мно|их кинотеатрах реостаты используют для плавного гашения света в зрительном зале. Есть, однако, и другой способ подключения нагрузки к источнику тока с избыточным напряжением †то с помощью переменного резистора, но включенного потенциомегром, т.е. делителем напряжения, как показано на Рис. 5». Регулирование тока в цепи с по- мощью резистора ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Ряс 55 Регулирование напряжения на нагрузке К2 цепи с помощью переменного резистора К! рис. 55.
Здесь К! резистор, включенный потенциометром, а К2-нагрузка, которой может быть та же лампочка накаливания нли какой-то другой прибор. На резисторе К1 происходит падение напряжения источника тока, которое частично нли полностью может быть подано к нагрузке К2. Когда движок резистора находится в крайнем нижнем положении, к нагрузке напряжение вообще не подается (если это лампочка, она гореть не будет). По мере перемещения движка резистора вверх мы будем подавать все большее напрюкение к нагрузке К2 (если это лампочка, ее нить будет накаливаться). Когда же движок резистора К! окажется в крайнем верхнем положении, к нагрузке К2 будет подано все напряжение источника тока (если К2 †лампоч карманного фонаря, а напряжение источника тока большое, нить лампочки перегорит). Можно опытным путем найти такое положснне движка переменного резистора, при котором к нагрузке будет подано необходимое ей напряжение.
Переменные резисторы, включаемые потенциометрамн, широко используют для регулирования громкости в приемниках и усилителях ЗЧ. Резистор может быть непосредственно подключен параллельно нагрузке. В таком случае ток на этом участке цепи разветвляется и идет двумя параллельными путями: через добавочный резистор и основную нагрузку. Наибольший ток будет в веэви с наименьшим сопротивлением. Сумма же токов обеих ветвей будет равна току, расходуемому па питание внешней цепи. К параллельному соединению прибегают в тех случаях, когда надо ограничить ток не во всей цепи, как при последовательном включе~ши лобавочного резистора, а только в каком-то участке ее. Добавочные резисторы подключают, например, параллельно миллиамперметрам, чтобы ими можно было измерять большие токи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
