Атомная физика | Физические законы механики | Термодинамика | Электричество | Магнетизм | Оптика | Молекулярная физика | Физмат.ру
Математика 1 семестр | Математика 2 семестр | Математика 3 семестр | Математика 4 семестр | Интегралы | 1 курс

Электростатика, Магнетизм, электрический ток Магнетизм

Соединение проводников и источников тока

1. СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

последовательноепараллельное

При последовательном соединении все проводники включаются в цепь друг за другом. Цепь не имеет разветвлений.

ris1.gif (1512 bytes)

Основные закономерности:

I1 = I2 =...= I

U1 + U2 + ... + Un = U

I1*R1 + I2*R2 +... + In*Rn = I*R

R = R1 + R2 + ... + Rn

При параллельном соединении в цепи имеются разветвления - узлы (точка А и точка В).

ris2.gif (1533 bytes)

Основные закономерности:

U1 = U2 = ... = UAB

I = I1 + I2 + ... + In

U/R = U1/R1 + U2/R2 + ... + Un/Rn

1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn

Общее сопротивление соединения меньше сопротивления любой его ветви.

2. СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕПАРАЛЛЕЛЬНОЕ
Каждый полюс промежуточного источника соединяется с одним полюсом предыдущего или последующих источников.

ris3.gif (1232 bytes)

Э.д.с. батареи равна алгебраической сумме э.д.с. отдельных источников.

e = S ei

Знак e определяется произвольно выбранным положительным направлением обхода контура ( см. рисунок). Если при обходе переходим от отрицательного полюса к положительному, то e>0.

Например, на приведенном рисунке

e = e1 - e2 - e3

Внутреннее сопротивление батареи

r = r1 + r2 + ... + rn

Одни полюса источников (не обязательно одноименные) соединяются в один узел, остальные - в другой. Внутри источников даже при отключенной батареи протекают токи. Расчет э.д.с. производится по законам электротехники.

Рассмотрим частный случай - одинаковые источники соединены одинаковыми  полюсами. В отсутствии нагрузки токов в батарее нет.

ris4.gif (1215 bytes)

Пусть e0 и r0 - э.д.с. и внутреннее сопротивление отдельного источника, e и r - э.д.с. и общее сопротивление батареи.

В соответствии с законами параллельного соединения:

e = e0

r = r0/n

Кроме рассмотренных частных случаев бывают смешанные соединения проводников и источников тока.

Пример 14

Измерительный механизм амперметра магнитоэлектрической системы рассчитан на ток Iи=25 мА. напряжение Uи =75 мВ, число делений шкалы αн =50. Схема соединения измерительного механизма с шунтом показана на рис.25.

Используя данный измерительный механизм, надо создать амперметр на номинальный ток (предел измерения) Iн=3 А.

Значение тока, измеренного амперметром, I=2,4 А.

Определить:

сопротивление измерительного механизма Rи

ток шунта Iш

сопротивление шунта Rш,

потери мощности в шунте Pш

потери мощности в измерительном механизме Ри

постоянную (цену деления шкалы) амперметра CI

отклонение стрелки прибора при измерении тока I α

Краткая запись условия:

Дано: Uи=75 мВ

Iи=25 мА

Iн=3 А

αн =50

I=2,4 А

Определить: Rи, Rш, Iш, Рш, Ри, СI, α.

Решение

 Сопротивление измерительного механизма:

Rи =  =   = 3 Ом.

Шунтирующий множитель:

n =  =   = 120.

Сопротивление шунта:

Rш =  =   = 0,02521 Ом.

Ток шунта:

Iш =Iн – Iи = 3-0,025 = 2,975 А.

Потери мощности в шунте:

Рш = Uн · Iш = 75·10-3 · 2,975 = 223 · 10-3 Вт = 223 мВт.

Потери мощности в измерительном механизме:

Ри = Uи · Iи = 75·10-3 · 25 · 10-3 = 1875 · 10-6 Вт = 1,875 мВт.

Постоянная амперметра (цена деления):

CI =  =   = 0,06 A/дел.

Число делений, на которое отклонилась стрелка амперметра при измерении тока I:

α =  =   = 40,

При изучении, основ электроники определенную трудность представляет тема 2.7 «Интегральные схемы микроэлектроники». Электронная техника сегодняшнего дня значительно совершенствуется за счет объединения в одном сложном миниатюрном элементе (пластинке или кристалле малых размеров) большого числа различных деталей: диодов, транзисторов, резисторов и т.д. Все они изготавливаются в едином технологическом процессе, электрически соединяются в необходимые схемы и заключаются в общий корпус, представляя единое целое. Полученный в результате такого объединения сложный элемент малых размеров называется интегральной микросхемой (ИС).