Владимир Жабцев - Электричество дома и на даче. Как сделать просто и надежно

В первую очередь, нужно уточнить, сколько последовательных участков имеет данная цепь. Исходя из предложенной схемы, видим, что таких участков три, причем второй и третий содержат разветвления. Допустим, что сопротивления этих участков R 1, R ', R ''. А значит, все сопротивление цепи можно выразить как сумму сопротивлений участков:

R = R 1 + R ' + R '',

где R ’ — общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R 2, R 3 и R 4, a R '' — общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R 5 и R 6. Применяя закон параллельного соединения, можно вычислить сопротивления R ’ и R'' :

1/ R ' = 1/ R 2 + 1/ R 3 + 1/ R 4 и 1/ R‘‘ = 1/ R 5 + 1/ R 6.

Для того чтобы определить силу тока в неразветвленной цепи с помощью закона Ома, нужно знать общее сопротивление цепи при заданном напряжении. Для этого следует воспользоваться формулой

I = U/R.

Из всего вышеизложенного можно вывести, что I = I 1.

Но для определения силы тока в отдельных ветвях следует сначала вычислить напряжение на отдельных участках последовательных цепей. Опять же с помощью закона Ома можно записать:

U 1 = IR 1; U 2 = IR '; U 3 = IR ''.

Теперь, зная напряжение на отдельных участках, можно определить силу тока в отдельных ветвях:

I 2 = U 2/ R 2;

I 3 = U 2/ R 3;

I 4 = U 2/ R 4;

I 5 = U 3/ R 5;

I 6 = U 3/ R 6.

Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. В настоящее время почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока, на котором работает большинство потребителей электрической энергии. Это объясняется преимуществом производства и распределения этой энергии. Переменный ток получают на электростанциях, преобразуя с помощью генераторов механическую энергию в электрическую. Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным заключается в возможности с минимальными потерями передавать электрическую энергию на большие расстояния и легко повышать или понижать напряжение с помощью трансформаторов. Кроме того, генераторы и двигатели переменного тока более просты по устройству, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока. Особенностями переменного тока являются периодические изменения силы и направления тока. Эти свойства отличают его от постоянного тока. К примеру, при помощи переменного тока нельзя зарядить аккумулятор. Также нельзя применять его для других технических целей.

Простейшая установка для выработки переменного электрического тока.

Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно прилегают пружины, выполняющие роль контактов. Через поверхность рамки непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток, создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке возникнет эдс индукции.

Точкой отсчета будет положение а рамки, показанное на рисунке ниже. В этот момент плоскость рамки перпендикулярна к магнитным линиям, и магнитный поток будет иметь максимальное значение. Параллельно магнитным линиям рамка встанет через четверть периода.

Магнитный поток при этом станет равным нулю, потому что ни одна магнитная линия не проходит через поверхность рамки. Чтобы определить эдс индукции, нужно знать не величину потока, а скорость его изменения. В точке отсчета эдс индукции равна нулю, а в положении в — максимальному значению. Исходя из положений рамки, можно увидеть, что эдс индукции меняет и значение, и знак. Таким образом, она является переменной (см. график на рисунке ниже).

Изменение величины эдс индукции в зависимости от положения рамки в разные периоды времени.

Если рамка имеет только активное сопротивление, то ток, который возникает в контуре под действием эдс индукции, с течением времени будет меняться, как и сама эдс. Такой ток называется переменным синусоидальным током. Периодом переменного тока называется отрезок времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание (эту единицу обозначают буквой Т). Число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц). В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц.

Как известно, переменная эдс индукции вызывает в цепи переменный ток. При наибольшем значении эдс сила тока будет иметь максимальное значение и наоборот. Это явление называется совпадением по фазе. Несмотря на то что значения силы тока могут колебаться от нуля и до определенного максимального значения, имеются приборы, с помощью которых можно замерить силу переменного тока.

Характеристикой переменного тока могут быть действия, которые не зависят от направления тока и могут быть такими же, как и при постоянном токе. К таким действиям можно отнести тепловое. К примеру, переменный ток протекает через проводник с заданным сопротивлением. Через определенный промежуток времени в этом проводнике выделится какое-то количество тепла. Можно подобрать такое значение силы постоянного тока, чтобы на этом же проводнике за то же время выделялось этим током такое же количество тепла, что и при переменном токе. Такое значение постоянного тока называется действующим значением силы переменного тока.

Амперметры и вольтметры магнитоэлектрической системы не позволяют производить замеры в цепях переменного тока. Это происходит потому, что при каждом изменении тока в катушке меняется направление вращающего момента, которое воздействует на стрелку прибора. Из-за того что катушка и стрелка обладают большой инерцией, прибор не реагирует на переменный ток. Для этих целей применяются приборы, не зависящие от направления тока. Например, это могут быть приборы, основанные на тепловом действии тока. В таких приборах стрелка поворачивается за счет удлинения нити, нагреваемой током.

Можно также применять приборы с электромагнитной системой действия. Подвижной частью в данных приспособлениях является железный диск небольшого диаметра. Он перемагничивается и втягивается внутрь катушки, через которую пропущен переменный ток. Такие приборы измеряют действующие значения силы тока и напряжения.