Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений участков (г). Если сопротивления резко отличаются по величине, то R общ примерно равно большему сопротивлению.

Примеры. Дано: I = 50 ма; R 1 = 20 ом; R 2 = 1 ком.

Находим: U 1 = 1 в; U 2 = 50 в; R общ = 1020 ом ~= R 2

Дано: R 1 = 2 Мом; R 2 = 3 Мом; Е = 10 в.

Находим: U 1 = 4 в; U 2 = 6 в; R общ = 5 Мом.

6. Шутя можно сказать, что величина э. д. с. — типичное очковтирательство. Дело в том, что в любом генераторе есть собственные внутренние потери R вн , и на них расходуется часть э. д. с. ( U вн ). Поэтому в «рабочей обстановке» при замкнутой цепи напряжение U Г на выходе генератора (часто говорят: на зажимах) всегда меньше, чем э. д. с. С увеличением нагрузки (увеличить нагрузку — это значит уменьшить R н ), то есть с увеличением потребляемого тока I н , напряжение на зажимах падает (6, б).

Примеры. Дано: Е = 4,5 в; R вн = 2 ом; I н = 0,5 а.

Находим: U вн = 1 в; U Г = 3,5 в.

Дано: Е = 4,5 в; R вн = 2 ом; I н = 2 а.

Находим: U вн = 4 в; U Г = 0,5 в.

7. Если участки цепи в простейшем случае сопротивления соединены параллельно (7, а ), то общий ток, проходя через них, разветвится — большая часть тока пойдет по пути наименьшего сопротивления (7, б, в ). Обычно одно из сопротивлений по каким-то причинам считают главным, а второе называют шунтом, ответвлением. Подключение шунта и ответвление некоторой части общего тока от главного пути называют шунтированием. Чем сильнее зашунтирован главный участок R 2 (то есть чем меньше R ш ), тем меньшая часть общего тока идет по основному пути.

При параллельном соединении общее сопротивление (7, г ) всегда меньше наименьшего из сопротивлений, а при большой разнице между R 2 и R ш примерно равно наименьшему. Если R 2 = R ш то общее сопротивление равно половине одного из них.

Анализ сложных электрических цепей чем-то напоминает игру в шахматы — нужно одновременно удерживать в памяти довольно много данных, предвидеть события на много ходов вперед. Для иллюстрации сказанного попробуйте уменьшить R ш на нашей довольно простой схеме. При этом уменьшится R АБ и, как следствие, снизится общее сопротивление всей цепи (7, д ), возрастет ток I общ , а это, в свою очередь, увеличит напряжение U 1 . К этому выводу, правда, можно было прийти и более коротким путем: если уменьшить R ш , то изменится соотношение сопротивлений делителя R 1:R АБ , а значит, и соотношение напряжений U 1 :U АБ (5, з ).

Примеры. Дано: U Г = 240 в; R 1 = 40 ком; R 2 = 40 ком; R ш = 40 ком.

Находим: R АБ = 20 ком; R общ = 60 ком; I общ = 4 ма; U 1 = 160 в; U АБ = 80 в; I ш = 2 ма; I 2 = 2 ма.

Уменьшим R ш до 1 ком. При этом R АБ = 980 ом ~= R ш; R общ = 41 ком; I общ = 5,9 ма; U 1 = 234 в; U АБ = 6 в; I 2 = 0,15 ма; I ш = 5,75 ма.

8. Мощность Р , потребляемая каким-либо участком электрической цепи (8, а ), в равной степени зависит и от тока I и от напряжения U на этом участке (8, б). Чем больше напряжение, тем большую работу выполняет каждый движущийся заряд; чем больше ток, тем более массовый характер носит движение зарядов, большее число «работников» проходит по проводнику в единицу времени. Все это говорит о том, что одну и ту же мощность можно получить при большом токе и малом напряжении или, наоборот, при большом напряжении и малом токе (8, д ). Подставляя в формулу мощности выражения для I или U , взятые из закона Ома для участка цепи (5, д, е ), получаем удобные расчетные формулы (8, в, г ).

Табл. 8, е аналогично табл. 4, д дает комплекты единиц для расчетов мощности.

Примеры. Дано: U = 120 в; I = 0,5 а.

Находим: Р = 60 вт.

Дано: U = 220 в; I = 0,28 а.

Находим: Р = 60 вт.

Дано: I = 5 ма (0,005 а); R = 20 ком (20 000 ом).

Находим: Р = 0,5 вт.

Дано: U = 250 мв (0,25 в); R = 10 ком (10 000 ом).

Находим: Р = 6,25 мквт.

9. Взглянув на графики 9, б и в , вы, очевидно, сразу поняли, что мы начинаем новую главу воспоминаний. Ее можно было бы назвать: «Что нужно постоянно помнить о переменном токе». На графиках показан синусоидальный переменный ток и такое же напряжение. Практически мы будем почти всегда иметь дело с переменными токами сложной формы.

Эффективным называют такое значение тока или напряжения, которое говорит о его способности выполнять работу в среднем за весь период. Ясно, что эффективное значение меньше амплитудного: ведь амплитуда — это довольно редкое явление, своего рода трудовой рекорд. Когда приводят данные генератора или потребителя электроэнергии, одним словом, почти всегда, когда говорят о переменном напряжении, токе или мощности, имеют в виду только их эффективные значения U эф, P эф и I эф , которые для синусоидального тока легко перевести в амплитудные (9, г, д, е, ж, з). Монополия эффективных значений настолько укрепилась, что индекс «эф» теперь почти никогда не ставят. И если возле букв U, I, Р нет индекса «эф», значит речь идет об эффективном значении.

Примеры . Дано: U эф = 127 в.

Находим: U ампл = 180 в.

Дано: U эф = 220 в.

Находим: P эф = 310 в.

Дано: U эф = 6,3 в, I эф = 0,3 а.

Находим: P эф = 2 вт; P ампл = 4 вт.

Для переменного тока действительны те же соотношения между э.д.с., сопротивлением, напряжением, током и мощностью, которые были приведены для постоянного тока (рис. 30, 4, 5, 6, 7, 8 ). Однако эти соотношения действительны только для цепей, которые состоят из активных сопротивлений. Как только в цепи появляется так называемый реактивный элемент, например конденсатор или катушка, все электротехнические законы и правила приобретают уже совсем другой вид.

10. Постоянного тока конденсатор не пропускает — между его обкладками находится слой изолятора. Но когда конденсатор заряжается (10, а ) и разряжается (10, в ), в его цепи все-таки возникает кратковременный ток — заряды двигаются на обкладки или уходят с них. Под действием переменного напряжения циклы заряд-разряд происходят непрерывно, и в цепи конденсатора протекает переменный ток (10, г ). Естественно, что величина тока зависит от напряжения: чем больше U с , тем больше I с . Кроме того, ток возрастает с увеличением частоты: чем больше f , тем чаще двигаются заряды «туда-обратно» и тем опять-таки больше I с . Наконец, есть еще один способ увеличить ток: нужно взять конденсатор большей емкости. Чем больше емкость С , тем большее число зарядов накапливается на обкладках, тем интенсивнее их движение во время заряда и разряда. Учитывая все это, конденсатор представляют в виде некоторого условного сопротивления — емкостного сопротивление хс, от которого зависит величина тока.