Различные детали и свойства электрической цепи

Основополагающим законом электротехники является закон Ома, который определяет силу тока в замкнутой электрической цепи в зависимости от сопротивления этой цепи и приложенного к ней напряжения. Математически закон Ома выглядит следующим образом:

т. е. чем больше напряжение источника электрической энергии или чем меньше сопротивление электрической цепи, тем больше сила тока.

Первый шаг — резистор

Соедините последовательно лампочку (она имеет внутреннее сопротивление около 300 Ом) поочередно с резисторами в 47, затем 500 Ом и наконец 10 кОм.

Возьмите резистор сопротивлением 47 Ом и отогните два его вывода вниз, чтобы между ними было расстояние примерно в I см. Соберите цепь, показанную на рис. 2.8, и вставьте выводы резистора 47 Ом в гнезда кубика. Нажмите выключатель.

Лампочка горит менее ярко.

Причина в резисторе. Давайте проверим это. Заменим резистор скрепкой, сопротивление которой очень мало, и снова замкнем цепь. Лампочка горит как и прежде, и сила тока, протекающего через нее, определяется только внутренним сопротивлением лампочки. Значит, при подключении резистора сопротивление цепи электрическому току увеличивалось и сила тока, протекающего через лампочку, уменьшалась. Чем большее сопротивление подключить, тем тусклее горит лампочка. При включении резистора в электрическую цепь сила тока, протекающего в ней, уменьшается.

Чем больше сопротивление-резистора , тем меньше сила тока в электрической цепи.

Вставим резистор в изолирующий кубик. Опишем образовавшуюся электрическую цепь: ток течет от батареи к лампочке, через выключатель, резистор и землю обратно и батарею.

Такое размещение деталей или кубиков в ряд называют последовательным соединением. Мы говорим, что батарея, лампочка, выключатель и резистор соединены последовательно и, если лампочка светится слабее, это означает, что сила тока через лампочку уменьшается.

Рис. 2.9. Параллельное включение двух резисторов

Благодаря включению резистора в электрическую цепь сила тока, протекающего в ней, уменьшается. Это видно по уменьшению яркости свечения лампочки, так как яркость свечения лампочки тем больше, чем больше сила тока.

Параллельное соединение двух резисторов. Составив электрическую цепь по рис. 2.9, мы исследуем параллельное включение двух резисторов. Поскольку резисторы 47 Ом и 500 Ом расположены параллельно, то ток через них будет идти двумя путями: 1 и 2.

Зажжем лампочку нажимом выключателя. Затем временно прервем путь 1, удалив соединительный блок с резистором 47 Ом. Что случится? Лампочка будет светиться менее ярко.

Теперь зажжем лампочку нажимом выключателя и прервем путь 2, отключив кубик заземления от резистора 500 Ом. Когда яркость лампочки изменяется больше: в опыте 1 или 2?

Чтобы окончательно понять, по какому пути протекает ток большей силы, а по какому меньшей, мы проделаем еще один опыт. Используем лампочку как индикатор силы тока, наблюдая за яркостью ее, свечения.

Включим лампочку между резистором 47 Ом и кубиком заземления в цепи 2. Наблюдаем за поведением лампочки. Итак, в какой цепи течет больший ток? Какая связь между током и сопротивлением?

Когда ток течет по двум параллельным ветвям, то в ветви с меньшим сопротивлением, идет больший ток, а в ветви с большим сопротивлением — меньший.

По результатам проведенных опытов мы можем решить вопрос: каково полное сопротивление двух резисторов при последовательном и параллельном соединении.

Мы убедились, что сила тока в электрической цепи, а также свечение лампочки зависят от сопротивления резистора в этой цепи. При последовательном включении двух резисторов сила тока стала меньше, так как общее сопротивление цепи возросло.

Когда резисторы включают последовательно, то их общее сопротивление равно сумме сопротивлений включенных резисторов: 47 Ом + 500 Ом = 547 Ом.

Если в опыте (см. рис. 2.9) параллельно резистору 500 Ом подключить резистор 47 Ом, лампочка горит много ярче. Сила тока через лампочку возросла, значит, общее сопротивление цепи уменьшилось.

Когда два резистора включаются параллельно, то общее сопротивление цепи уменьшается.

Для двух резисторов, включенных параллельно, мы получаем такую формулу:

Рис. 2.10. Схема с телефоном и резистором 10 кОм