No Image

Таблица последовательное и параллельное соединение проводников

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Течение тока в электрической цепи осуществляется по проводникам, в направлении от источника к потребителям. В большинстве подобных схем используются медные провода и электрические приемники в заданном количестве, обладающие различным сопротивлением. В зависимости выполняемых задач, в электрических цепях используется последовательное и параллельное соединение проводников. В некоторых случаях могут быть применены оба типа соединений, тогда этот вариант будет называться смешанным. Каждая схема имеет свои особенности и отличия, поэтому их нужно обязательно заранее учитывать при проектировании цепей, ремонте и обслуживании электрооборудования.

Последовательное соединение проводников

В электротехнике большое значение имеет последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи. Среди них часто используется схема последовательного соединения проводников предполагающая такое же соединение потребителей. В этом случае включение в цепь выполняется друг за другом в порядке очередности. То есть, начало одного потребителя соединяется с концом другого при помощи проводов, без каких-либо ответвлений.

Свойства такой электрической цепи можно рассмотреть на примере участков цепи с двумя нагрузками. Силу тока, напряжение и сопротивление на каждом из них следует обозначить соответственно, как I1, U1, R1 и I2, U2, R2. В результате, получились соотношения, выражающие зависимость между величинами следующим образом: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Полученные данные подтверждаются практическим путем с помощью проведения измерений амперметром и вольтметром соответствующих участков.

Таким образом, последовательное соединение проводников отличается следующими индивидуальными особенностями:

  • Сила тока на всех участках цепи будет одинаковой.
  • Общее напряжение цепи составляет сумму напряжений на каждом участке.
  • Общее сопротивление включает в себя сопротивления каждого отдельного проводника.

Данные соотношения подходят для любого количества проводников, соединенных последовательно. Значение общего сопротивления всегда выше, чем сопротивление любого отдельно взятого проводника. Это связано с увеличением их общей длины при последовательном соединении, что приводит и к росту сопротивления.

Если соединить последовательно одинаковые элементы в количестве n, то получится R = n х R1, где R – общее сопротивление, R1 – сопротивление одного элемента, а n – количество элементов. Напряжение U, наоборот, делится на равные части, каждая из которых в n раз меньше общего значения. Например, если в сеть с напряжением 220 вольт последовательно включаются 10 ламп одинаковой мощности, то напряжение в любой из них составит: U1 = U/10 = 22 вольта.

Проводники, соединенные последовательно, имеют характерную отличительную особенность. Если во время работы отказал хотя-бы один из них, то течение тока прекращается во всей цепи. Наиболее ярким примером является елочная гирлянда, когда одна перегоревшая лампочка в последовательной цепи, приводит к выходу из строя всей системы. Для установления перегоревшей лампочки понадобится проверка всей гирлянды.

Параллельное соединение проводников

В электрических сетях проводники могут соединяться различными способами: последовательно, параллельно и комбинированно. Среди них параллельное соединение это такой вариант, когда проводники в начальных и конечных точках соединяются между собой. Таким образом, начала и концы нагрузок соединяются вместе, а сами нагрузки располагаются параллельно относительно друг друга. В электрической цепи могут содержаться два, три и более проводников, соединенных параллельно.

Если рассматривать последовательное и параллельное соединение, сила тока в последнем варианте может быть исследована с помощью следующей схемы. Берутся две лампы накаливания, обладающие одинаковым сопротивлением и соединенные параллельно. Для контроля к каждой лампочке подключается собственный амперметр. Кроме того, используется еще один амперметр, контролирующий общую силу тока в цепи. Проверочная схема дополняется источником питания и ключом.

После замыкания ключа нужно контролировать показания измерительных приборов. Амперметр на лампе № 1 покажет силу тока I1, а на лампе № 2 – силу тока I2. Общий амперметр показывает значение силы тока, равное сумме токов отдельно взятых, параллельно соединенных цепей: I = I1 + I2. В отличие от последовательного соединения, при перегорании одной из лампочек, другая будет нормально функционировать. Поэтому в домашних электрических сетях используется параллельное подключение приборов.

Читайте также:  Настенные котлы бакси цены

С помощью такой же схемы можно установить значение эквивалентного сопротивления. С этой целью в электрическую цепь добавляется вольтметр. Это позволяет измерить напряжение при параллельном соединении, сила тока при этом остается такой же. Здесь также имеются точки пересечения проводников, соединяющих обе лампы.

В результате измерений общее напряжение при параллельном соединении составит: U = U1 = U2. После этого можно рассчитать эквивалентное сопротивление, условно заменяющее все элементы, находящиеся в данной цепи. При параллельном соединении, в соответствии с законом Ома I = U/R, получается следующая формула: U/R = U1/R1 + U2/R2, в которой R является эквивалентным сопротивлением, R1 и R2 – сопротивления обеих лампочек, U = U1 = U2 – значение напряжения, показываемое вольтметром.

Следует учитывать и тот фактор, что токи в каждой цепи, в сумме составляют общую силу тока всей цепи. В окончательном виде формула, отражающая эквивалентное сопротивление будет выглядеть следующим образом: 1/R = 1/R1 + 1/R2. При увеличении количества элементов в таких цепях – увеличивается и число слагаемых в формуле. Различие в основных параметрах отличают друг от друга и источников тока, позволяя использовать их в различных электрических схемах.

Параллельное соединение проводников характеризуется достаточно малым значением эквивалентного сопротивления, поэтому сила тока будет сравнительно высокой. Данный фактор следует учитывать, когда в розетки включается большое количество электроприборов. В этом случае сила тока значительно возрастает, приводя к перегреву кабельных линий и последующим возгораниям.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Данные законы, касающиеся обоих видов соединений проводников, частично уже были рассмотрены ранее.

Для более четкого их понимания и восприятия в практической плоскости, последовательное и параллельное соединение проводников, формулы следует рассматривать в определенной последовательности:

  • Последовательное соединение предполагает одинаковую силу тока в каждом проводнике: I = I1 = I2.
  • Закон ома параллельное и последовательное соединение проводников объясняет в каждом случае по-своему. Например, при последовательном соединении, напряжения на всех проводниках будут равны между собой: U1 = IR1, U2 = IR2. Кроме того, при последовательном соединении напряжение составляет сумму напряжений каждого проводника: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
  • Полное сопротивление цепи при последовательном соединении состоит из суммы сопротивлений всех отдельно взятых проводников, независимо от их количества.
  • При параллельном соединении напряжение всей цепи равно напряжению на каждом из проводников: U1 = U2 = U.
  • Общая сила тока, измеренная во всей цепи, равна сумме токов, протекающих по всем проводникам, соединенных параллельно между собой: I = I1 + I2.

Для того чтобы более эффективно проектировать электрические сети, нужно хорошо знать последовательное и параллельное соединение проводников и его законы, находя им наиболее рациональное практическое применение.

Смешанное соединение проводников

В электрических сетях как правило используется последовательное параллельное и смешанное соединение проводников, предназначенное для конкретных условий эксплуатации. Однако чаще всего предпочтение отдается третьему варианту, представляющему собой совокупность комбинаций, состоящих из различных типов соединений.

В таких смешанных схемах активно применяется последовательное и параллельное соединение проводников, плюсы и минусы которых обязательно учитываются при проектировании электрических сетей. Эти соединения состоят не только из отдельно взятых резисторов, но и довольно сложных участков, включающих в себя множество элементов.

Смешанное соединение рассчитывается в соответствии с известными свойствами последовательного и параллельного соединения. Метод расчета заключается в разбивке схемы на более простые составные части, которые считаются отдельно, а потом суммируются друг с другом.

Читайте также:  Гортензия метельчатая грандифлора посадка и уход фото

Разделы: Физика

Цели урока:

  • познакомить учащихся с последовательным и параллельным соединениями проводников;
  • познакомить учащихся с закономерностями, существующими в цепи с последовательным и параллельным соединениями проводников;
  • развивать способности учащихся анализировать, сравнивать, делать выводы.
  • развивать умение решать задачи.

Наглядные пособия и оборудование:

  • презентация (приложение);
  • мультимедийный проектор;
  • цепи с последовательно и параллельно соединёнными лампочками.
  • План урока:

      Вводная часть. Сообщение учителя.

    1. Актуализация знаний. Фронтальный опрос.
    2. Последовательное и параллельное соединение проводников. Демонстрация, беседа, презентация, объяснение нового материала, работа с таблицей.
    3. Закрепление изученного материала. Работа с презентацией. Решение задач.
    4. Подведение итогов, домашнее задание. Сообщение учителя.

    Вопросы для учащихся находятся на слайдах презентации:

    1. Что называется сопротивлением?
    2. В чём причина сопротивления?
    3. От каких параметров зависит сопротивление проводника?
    4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
    5. Силу тока в цепи увеличили в два раза. Как изменилось сопротивление проводника?
    6. Напряжение в цепи уменьшили в два раза. Как изменилось сопротивление проводника?
    7. Длину проводника уменьшили в три раза. Как изменилось сопротивление проводника?
    8. Проволоку согнули пополам. Как изменилось сопротивление проволоки?
    9. По графику сравните электрическое сопротивление проводников.

    Последовательное и параллельное соединения проводников:

    На слайде появляется таблица, учащиеся переносят её в тетрадь.

    Последовательное
    соединение
    Параллельное
    соединение
    Схема
    Сила тока
    Напряжение
    Сопротивление

    Обсуждается последовательное соединение проводников.

    Последовательное соединение – соединение, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.

    Учитель демонстрирует опыты с цепью с последовательно соединёнными лампочками.

    Учащиеся делают выводы:

    • сила тока в цепи при последовательном соединении проводников в любых частях цепи одинакова: I = I1 = I2
    • общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на каждом участке: U = U1 + U2

    Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников?

    С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: R = R1 + R2.

    Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n последовательно соединённых одинаковых проводников? R = nR1

    Обсуждается параллельное соединение проводников.

    Параллельное соединение – соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.

    Учитель демонстрирует опыты с цепью с параллельно соединёнными лампочками.

    Учащиеся делают выводы:

    • cила тока в неразветвлённой цепи равна сумме токов в разветвлениях: I = I1 + I2
    • yапряжение на каждом из параллельно соединённых проводников одинаково: U = U1 = U2

    Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников?

    С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: , .

    Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n параллельно соединённых одинаковых проводников? R =

    Преимущества и недостатки соединений.

    Пример последовательного соединения: гирлянда.

    Пример параллельного соединения: потребители в жилых помещениях.

    Преимущества и недостатки соединений:

    Последовательное защита цепей от перегрузок: при увеличении силы тока выходит из строя предохранитель, и цепь автоматически отключается. При выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные.

    Параллельное – при выходе из строя одного из элементов соединения, остальные действуют. При включении элемента с меньшим возможным напряжением в цепь элемент перегорит.

    Учащиеся заполняют таблицу в тетради с помощью слайда презентации:

    Закрепление изученного материала.

    Решение задач на последовательное и параллельное соединения с использованием слайдов презентации.

    Домашнее задание: § 48,49, упр. 22 (1), 23 (1).

  • А.В. Пёрышкин “Физика. 8 класс”. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. 6-е издание. “Дрофа”, Москва. 2004 г.
  • Л. А. Кирик “Физика 8. Методические материалы”, Москва, “ИЛЕКСА”, 2003 г.
  • А. И. Сёмке “Занимательные материалы к урокам”, Москва, “Издательство НЦ ЭНАС”, 2006 г.
  • «Физика — 10 класс»

    Читайте также:  Пресс для дров из опилок

    Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от напряжения на нём?
    Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от его сопротивления?

    От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности.

    К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

    Последовательное соединение проводников.

    При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочерёдно друг за другом. На рисунке (15.5, а) показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления R1 и R2. Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и др.

    Сила тока в обоих проводниках одинакова, т. е.

    В проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время проходит один и тот же заряд.

    Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках:

    Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков с сопротивлениями проводников R1 и R2, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно:

    Это правило можно применить для любого числа последовательно соединённых проводников.

    Напряжения на проводниках и их сопротивления при последовательном соединении связаны соотношением

    Параллельное соединение проводников.

    На рисунке (15.5, б) показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 сопротивлениями R1 и R2. В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I1 и I2.

    Так как в точке а — разветвлении проводников (такую точку называют узлом) — электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время. Следовательно,

    Напряжение U на концах проводников, соединённых параллельно, одинаково, так как они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

    В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространённый способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь. Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков проводников сопротивлениями R1 и R2, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

    Отсюда следует, что для двух проводников

    Напряжения на параллельно соединённых проводниках равны: I1R1 = I2R2. Следовательно,

    Обратим внимание на то, что если в какой-то из участков цепи, по которой идёт постоянный ток, параллельно к одному из резисторов подключить конденсатор, то ток через конденсатор не будет идти, цепь на участке с конденсатором будет разомкнута. Однако между обкладками конденсатора будет напряжение, равное напряжению на резисторе, и на обкладках накопится заряд q = CU.

    Рассмотрим цепочку сопротивлений R — 2R, называемую матрицей (рис. 15.6).

    На последнем (правом) звене матрицы напряжение делится пополам из-за равенства сопротивлений, на предыдущем звене напряжение тоже делится пополам, поскольку оно распределяется между резистором сопротивлением R и двумя параллельными резисторами сопротивлениями 2R и т. д. Эта идея — деления напряжения — лежит в основе преобразования двоичного кода в постоянное напряжение, что необходимо для работы компьютеров.

    Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

    Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

    Комментировать
    0 просмотров
    Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

    Это интересно
    Adblock detector