Эрл Гейтс - Введение в электронику

или

I= U/ R,

где I = ток в амперах,

Е = напряжение в вольтах,

R = сопротивление в омах.

Если две из этих трех величин известны, то третья всегда может быть определена.

ПРИМЕР. Какова сила тока в цепи, изображенной на рис. 5–9 ?

Рис. 5–9

Дано:

ЕТ = 12 В; RT = 1000 Ом.

IT =?

Решение:

IT = ЕТ/ RT = 12/1000

IT = 0,012 А или 12 мА.

ПРИМЕР. Какое надо приложить напряжение к цепи на рис. 5-10, чтобы получить ток 20 миллиампер?

Рис. 5-10

Дано:

IT = 20 мА = 0,02 А

RT = 1,2 кОм = 1200 Ом.

ЕТ =?

Решение:

IT = ЕТ/RT = ЕТ/1200 = 0,02

ЕТ = (0,02)(1200)

ЕТ = 24 В.

ПРИМЕР. Каково должно быть значение сопротивления в цепи, изображенной на рис. 5-11, чтобы получить ток 2 А?

Рис. 5-11

Дано:

IT = 2 А; ЕТ = 120 В

RT =?

Решение:

IT = ЕТ/ RT

2 = 120/ RT

120/2 = RT

RT = 60 Ом

5–2. Вопросы

1. Запишите закон Ома в виде формулы.

2. Какова величина тока в цепи сопротивлением 2400 ом, к которой приложено напряжение 12 вольт?

3. Какова должна быть величина сопротивления для того, чтобы ограничить ток 20 миллиамперами при приложенном напряжении 24 вольта?

4. Какое напряжете необходимо приложить, чтобы обеспечить силу тока 3 ампера через сопротивление 100 ом?

В последовательной цепи (рис. 5-12) через всю цепь течет один и тот же ток.

I T= I R1= I R2= I R3=… = I Rn

Рис. 5-12. В последовательной цепи сила тока одинакова во всей цепи.

Полное напряжение, приложенное к последовательной цепи, равно сумме падений напряжений на отдельных нагрузках (сопротивлениях) цепи.

E T= E R1 + E R2 + E R3+ … + E Rn

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений цепи.

R T= R 1 + R 2 + R 3+ … + R n

В параллельной цепи (рис. 5-13) одинаковое напряжение прикладывается к каждой ветви цепи.

E T= E R1 = E R2 = E R3 = … = E Rn

Рис. 5-13. В параллельной цепи токи делятся между ветвями цепи и складываются при возвращении в источник тока.

Полный ток в параллельной цепи равен сумме токов отдельных ветвей цепи.

Величина обратная полному сопротивлению равна сумме обратных величин сопротивлений отдельных ветвей.

1/ R T= 1/ R 1+ 1/ R 2+ 1/ R 3+… + 1/ R n

Общее сопротивление параллельной цепи всегда меньше, чем наименьшее из сопротивлений отдельных ветвей.

Закон Ома утверждает, что ток в цепи (последовательной, параллельной или последовательно-параллельной) прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

При определении неизвестных величин в цепи, следуйте следующим правилам:

I= E/ R

1. Нарисуйте схему цепи и обозначьте все известные величины.

2. Проведите расчеты для эквивалентных цепей и перерисуйте цепь.

3. Рассчитайте неизвестные величины.

Помните: закон Ома справедлив для любого участка цепи и может применяться в любой момент. По последовательной цепи течет один и тот же ток, а к любой ветви параллельной цепи приложено одинаковое напряжение.

ПРИМЕР. Чему равен полный ток в цепи, изображенной на рис. 5-14?

Рис. 5-14

Дано:

ET = 12 В

R1 = 560 Ом; R2 = 680 Ом; R3 = 1 кОм = 1000 Ом.

IT =?; RT =?

Решение:

Сначала вычислим общее сопротивление цепи:

RT = R1 + R2 + R3

RT = 560 + 680 + 1000 = 2240 Ом.

Нарисуем эквивалентную цепь. См. рис. 5-15.

Рис. 5-15

Теперь вычислим полный ток:

IТ = EТ/ RТ = 12/2240

IТ = 0,0054 А или 5,4 мА

ПРИМЕР. Каково падение напряжения на резисторе R2 в цепи, изображенной на рис. 5-16?

Рис. 5-16

Дано:

EТ = 48 В

R1 = 1,2 Ком = 1200 Ом; R2 = 3,9 Ком = 3900 Ом; R3 = 5,6 кОм = 5600 Ом.

IT =?; RT =?

Решение:

Сначала вычислим общее сопротивление цепи:

RT = R1 + R2 + R3

RT = 1200 + 3900 + 5600 = 10700 Ом.

Нарисуем эквивалентную цепь. См. рис. 5-17.

Рис. 5-17

Теперь вычислим полный ток:

IТ = EТ/ RТ = 48/10700

IТ = 0,0045 А или 4,5 мА

Вспомним, что в последовательной цепи один и тот же ток течет через всю цепь. Следовательно, IR2 = IT.

IR2 = ER2/ R2

0,0045 = ER2/3900

Е2 = (0,0045)(3900)

Е2 = 17,55 В.

ПРИМЕР. Чему равно значение R2 в цепи, изображенной на рис. 5-18?

Рис. 5-18

Сначала найдем ток, протекающий через R1 и R2. Поскольку к каждой ветви параллельной цепи приложено одинаковое напряжение, напряжение на каждой ветви равно напряжению на источнике тока и равно 120 вольт.

Дано:

ER1 = 120 В; R1 = 1000 Ом

IR1 =?

Решение:

IR1 = ER1/ R1 = 120/1000

IR1 = 0,12 А

* * *

Дано:

ER3 = 120 В; R3 = 5600 Ом

IR3 =?

Решение:

IR3 = ER3/ R3

IR3 = 0,021 А

В параллельной цепи полный ток равен сумме токов в ветвях.

Дано:

IT = 0,200 А; IR1 = 0,120 А; IR3 = 0,021 А

IR2 =?

Решение:

IT = IR1 + IR2 + IR3

0,200 = 0,12 + IR2 + 0,021

0,200 = 0,141 + IR2

0,200 — 0,141 = IR2

0,059 A = IR2.

Теперь с помощью закона Ома можно найти величину резистора R2.

Дано:

IR2 = 0,059 А; ER2 = 120 B

R2 =?

Решение:

IR2 = ER2/ R2

0,059 = 120/ R2

R2 = 120/0,059

R2 = 2033,9 Ом

ПРИМЕР. Чему равен ток через резистор R3 в цепи, изображенной на рис. 5-19?

Рис. 5-19

Сначала определим эквивалентное сопротивление ( RA) резисторов R1 и R2.

Дано:

R1 = 1000 Ом; R2 = 2000 Ом

RА =?

Решение:

1/ RА = 1/ R1 + 1/ R2

1/ RА = 1/1000 + 1/2000