Что является const неизменным одинаковым в параллельной цепи

Ток — это направленное движение заряженных частиц. Ток в проводниках создается перемещением электронов, так как они могут двигаться в материале свободно, в отличие от зафиксированных в узлах решеток атомов.

Сила тока равна величине заряда, проходящего в единицу времени через проводник (I = frac) , где:

(I) — сила тока, (lbrack Arbrack) ;

(q) — перемещенный через проводник заряд, (lbrack Клrbrack) ;

(t) — время перемещения заряда, (lbrack сrbrack) ;

Проводник, через который проходит заряд, оказывает определенное сопротивление перемещению этого заряда. Связь между разностью потенциалов на концах проводника (напряжением), силой тока в участке цепи, и сопротивлением цепи носит название закона Ома.

Закон Ома для участка цепи имеет вид:

(I) — сила тока (lbrack Arbrack) ;

(U) — напряжение (разность потенциалов) (lbrack Brbrack) ;

(R) — сопротивление (lbrack Омrbrack) ;

Сопротивление проводника — это его физическая характеристика, не зависящая от силы тока в цепи или напряжения, и зависящая только от размеров проводника и материала из которого он изготовлен.

Сопротивление проводника равно (R = frac>) , где

(R) — сопротивление (lbrack Омrbrack) ;

(I) — длина проводника (lbrack мrbrack) ;

(rho) — удельное сопротивление проводника (lbrack Ом cdot мrbrack) ;

(S) — площадь поперечного сечения проводника (lbrack м^rbrack)

Параллельное и последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех источников сопротивления (R = R_ + R_ + R_ + ldots + R_ + R_) , где

R — общее сопротивление всех источников сопротивления, (lbrack Омrbrack)

сопротивление каждого из источников сопротивления в цепи, (lbrack Омrbrack)

(n) — количество всех источников сопротивления в цепи.

Сила тока на каждом из источников сопротивления при последовательном соединении, и общая сила тока на участке цепи, одинаковы ( I = I_ = I_ = I_ = ldots = I_ = I_) , где

(I) — сила тока на участке цепи, (lbrack Arbrack)

(I_,I_,I_,ldots,I_,I_ -) сила тока на каждом из источников сопротивления в цепи, (lbrack Arbrack)

Напряжение в участке цепи равно сумме напряжений на каждом из источников сопротивления

(U = U_ + U_ + U_ + ldots + U_ + U_) , где

(U) — напряжение на участке цепи, (lbrack Brbrack)

(U_,U_,U_,ldots,U_,U_ -) напряжение на каждом из источников сопротивления в цепи, (lbrack Brbrack)

При параллельном соединении общее сопротивление источников сопротивления вычисляется как (frac = frac + frac> + frac> + ldots + frac> + frac>) .

Общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов равно

Сила тока в цепи при параллельном соединении равна (I = I_ + I_ + I_ + ldots + I_ + I_) .

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ 8 класс физика

Напряжение в цепи и на каждом из источников сопротивления одинаковы ( U = U_ = U_ = U_ = ldots = U_ = U_) .

Заряженные частицы в цепи всегда стремятся перемещаться по пути наименьшего сопротивления. Если хотя бы одна из ветвей цепи не нагружена сопротивлением — то весь ток будет перемещаться по ней. На рисунке показан пример цепи, у которой одна из ветвей — верхняя — не имеет сопротивления. Именно по ней пройдет весь ток, а общее сопротивление цепи будет равно нулю.

Конденсатор

Основная характеристика конденсатора — электроемкость или просто емкость С, определяемая как отношение заряда одной из обкладок конденсатора к разности потенциалов, т.е. напряжению между обкладками:

где (C) — емкость конденсатора (lbrack Фrbrack) ;

(q) — заряд одной из обкладок конденсатора (lbrack Клrbrack) ;

(U) — напряжение между обкладками (lbrack Brbrack) .

При этом в емкость конденсатора не зависит от его заряда и определяется только его геометрическими параметрами (формой, размером и расстоянием между обкладками) и характеристиками материала, которым заполнено пространство между обкладками конденсатора. Напряжение (разность потенциалов) между обкладками будет устанавливаться в зависимости от того заряда, который сообщен конденсатору.

Единицы емкости. В СИ за единицу электроемкости принят фарад (Ф). Емкостью 1 Ф обладает конденсатор, между обкладками которого устанавливается напряжение в 1В при сообщении ему заряда 1 Кл:

На практике обычно приходится иметь дело с конденсаторами, емкость которых значительно меньше 1 Ф, поэтому используются доли этой единицы — микрофарад (мкФ), пикофарад (пФ): 1мкФ = 10 -6 Ф, 1пФ = 10 -6 мкФ = 10 -12 Ф.

Емкость плоского конденсатора.

Простейший конденсатор — система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским.

Его емкость рассчитывается по следующей формуле:

где (C) — емкость конденсатора (leftlbrack Ф rightrbrack) ;

(varepsilon ₀) — электрическая постоянная , (( approx 8,85 bullet 10^fracА^> Кг>))

(varepsilon) — диэлектрическая проницаемость;

(S) — площадь обкладки (lbrack м^rbrack) ;

(d) — расстояние между обкладками (lbrack мrbrack) .

Пространство между обкладками конденсатора может быть заполнено любым диэлектриком (веществом, не проводящим электрический ток). Диэлектрики характеризуются величиной, называемой диэлектрической проницаемостью.

Диэлектрическая проницаемость (varepsilon) — это безразмерная величина, показывающая во сколько раз напряженность электрического поля (или напряжение между его обкладками) в заполненном диэлектриком конденсаторе меньше, чем в отсутствии диэлектрика при том же заряде конденсатора. Другими словами, диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз увеличится емкость конденсатора при заполнении его диэлектриком.

У твердых диэлектриков значение ε лежит в пределах от 4 до 7, а для жидких — от 2 до 81.

Последовательные цепи

Последовательные цепи иногда называют токами -связанная или гирляндная цепь -связанная. ток в последовательной цепи проходит через все компоненты в цепи. Следовательно, все компоненты в последовательном соединении проходят одинаковый ток.

Последовательная цепь имеет только один путь, по которому может течь ее ток. Размыкание или разрыв последовательной цепи в любой точке приводит к «размыканию» или прекращению работы всей цепи. Например, если даже одна из лампочек в цепочке рождественских елок старого образца перегорела или была удалена, вся цепочка перестанет работать, пока лампочка не будет заменена.

Ток

I = I 1 = I 2 = ⋯ = I n = I_ = cdots = I_ >

В Последовательная схема, ток одинаков для всех элементов.

Напряжение

В последовательной цепи напряжение представляет собой сумму падений напряжения на отдельных компонентах (единицах сопротивления).

V = V 1 + V 2 + ⋯ + V n + V_ + dots + V_ >

единиц сопротивления

общее сопротивление двух или более резисторов, соединенных последовательно, равно сумме их отдельных сопротивлений:

R total = R s = R 1 + R 2 + ⋯ + R n > = R _ > = R_ + R_ + cdots + R_ >

Rs =>Сопротивление в серии

Электрическая проводимость представляет собой величину, обратную сопротивление. Таким образом, полную проводимость последовательной цепи из чистых сопротивлений можно рассчитать по следующему выражению:

Для особого случая, когда два последовательно соединенных сопротивления, общая проводимость равна:

Катушки индуктивности

Катушки индуктивности следуют тому же закону, в котором общая индуктивность несвязанных катушек индуктивности, включенных последовательно, равна сумме их индивидуальных индуктивностей:

L total = L 1 + L 2 + ⋯ + L n < displaystyle L _ > = L_ + L_ + cdots + L_ >

Однако в некоторых ситуациях трудно предотвратить влияние соседних индукторов друг на друга, как магнитное поле одного устройства, связанное с обмотками его соседей. Это влияние определяется взаимной индуктивностью M. Например, если две катушки индуктивности включены последовательно, есть две возможные эквивалентные индуктивности в зависимости от того, как магнитные поля обоих индукторов влияют друг на друга.

Когда имеется более двух катушек индуктивности, взаимная индуктивность между каждой из них и то, как катушки влияют друг на друга, усложняет расчет. Для большего количества катушек общая комбинированная индуктивность определяется суммой всех взаимных индуктивностей между различными катушками, включая взаимную индуктивность каждой данной катушки с самой собой, которую мы называем самоиндукцией или просто индуктивностью. Для трех катушек имеется шесть взаимных индуктивностей M 12 > , M 13 > , M 23 > и M 21 > , M 31 > и M 32 > . Есть также три самоиндукции трех катушек: M 11 > , M 22 > и M 33 > .

L total = (M 11 + M 22 + M 33) + (M 12 + M 13 + M 23) + (M 21 + M 31 + M 32) > = (M_ + M_ + M_ ) + (M_ + M_ + M_ ) + (M_ < 21>+ M_ + M_ )>

По взаимности, M ij > = M ji > , чтобы можно было объединить две последние группы. Первые три члена представляют собой сумму самоиндуктивности различных катушек. Формула легко распространяется на любое количество последовательных катушек с взаимной связью. Этот метод можно использовать для определения самоиндукции больших катушек проволоки любой формы поперечного сечения путем вычисления суммы взаимной индуктивности каждого витка проволоки в катушке с каждым вторым витком, поскольку в такой катушке все витки последовательно.

Конденсаторы

Конденсаторы подчиняются тому же закону с использованием обратных величин. Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов равна обратной величине суммы обратных их индивидуальных емкостей:

Переключатели

Два или более переключателя последовательно образуют логическое И ; цепь пропускает ток, только если все переключатели замкнуты. См. И вентиль.

Элементы и батареи

A батарея — это совокупность электрохимических элементов. Если элементы соединены последовательно, напряжение батареи будет суммой напряжений элементов. Например, 12-вольтовый автомобильный аккумулятор содержит шесть последовательно соединенных 2-вольтовых элементов. Некоторые автомобили, например грузовики, имеют две батареи на 12 В, соединенные последовательно, для питания 24-вольтовой системы.

Параллельные цепи

Сравнение эффективного сопротивления, индуктивности и емкости двух резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов, включенных последовательно и параллельно

Если два или более компонента соединены параллельно, они имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение ) на их концах. Разности потенциалов компонентов одинаковы по величине, и они также имеют одинаковую полярность. На все параллельно включенные компоненты схемы подается одинаковое напряжение. Полный ток — это сумма токов, протекающих через отдельные компоненты, в соответствии с токовым законом Кирхгофа.

Напряжение

. В параллельной цепи напряжение одинаково для всех элементов.

V = V 1 = V 2 =… = V n = V_ = ldots = V_ >

Текущий

Текущий в каждом отдельном резисторе определяется по закону Ома. Выравнивание напряжения дает

Единицы сопротивления

Чтобы найти общее сопротивление всех компонентов, сложите обратные сопротивлений R i > каждого компонент и возьмите обратную сумму. Общее сопротивление всегда будет меньше значения наименьшего сопротивления:

Только для двух сопротивлений невзаимное выражение достаточно просто:

Иногда мнемонический продукт выходит за рамки сумма.

Для N равных сопротивлений параллельно, выражение обратной суммы упрощается до:

и, следовательно, к:

Чтобы найти ток в компоненте с сопротивлением R i > , снова воспользуйтесь законом Ома:

Компоненты делят ток в соответствии с их обратными сопротивлениями, поэтому в случае двух резисторов

Старый термин для устройств, соединенных параллельно, — несколько, например, несколько соединений для дуговых ламп.

Поскольку электрическая проводимость G обратно пропорциональна сопротивлению, выражение для общая проводимость параллельной цепи резисторов составляет:

G total = G 1 + G 2 + ⋯ + G n > = G_ + G_ + cdots + G_ > .

Отношения для полной проводимости и сопротивления находятся в дополнительном соотношении: выражение для последовательного соединения сопротивлений такое же, как при параллельном соединении проводимости, и наоборот.

Катушки индуктивности

Катушки индуктивности подчиняются тому же закону: общая индуктивность параллельных несвязанных катушек индуктивности равна обратной величине суммы обратных величин их отдельные индуктивности:

Если катушки индуктивности расположены друг в друге магнитных полей, этот подход недопустим из-за взаимной индуктивности. Если взаимная индуктивность между двумя параллельными катушками равна M, эквивалентная катушка индуктивности равна:

Знак M зависит от того, как магнитные поля влияют друг на друга. Для двух одинаковых прочно связанных катушек общая индуктивность близка к индуктивности каждой отдельной катушки. Если полярность одной катушки изменена на обратную, так что M является отрицательным, тогда параллельная индуктивность почти равна нулю или комбинация почти неиндуктивна. Предполагается, что в случае «сильной связи» M очень близко к L. Однако, если индуктивности не равны и катушки сильно связаны, могут быть условия, близкие к короткому замыканию, и высокие циркулирующие токи как для положительных, так и для отрицательных значений М, что может вызвать проблемы.

Более трех катушек индуктивности становятся более сложными, и необходимо учитывать взаимную индуктивность каждой катушки индуктивности друг на друга и их влияние друг на друга. Для трех катушек есть три взаимные индуктивности M 12 > , M 13 > и M 23 > . Лучше всего с этим справиться матричными методами и суммированием членов, обратных матрице L (в данном случае 3 на 3).

Соответствующие уравнения имеют вид: vi = ∑ j L i, jdijdt = sum _ L_ < frac >>

Конденсаторы

Общая емкость конденсаторов, включенных параллельно, равна сумме их индивидуальных емкостей:

C total = C 1 + C 2 + ⋯ + C n > = C_ + C_ + cdots + C_ > .

Рабочее напряжение параллельной комбинации конденсаторов всегда ограничивается наименьшим рабочим напряжением отдельного конденсатора.

Переключатели

Два или более переключателя, включенных параллельно, образуют логическое ИЛИ ; цепь пропускает ток, если замкнут хотя бы один переключатель. См. логический элемент ИЛИ.

Элементы и батареи

Если элементы батареи подключены параллельно, напряжение батареи будет таким же, как напряжение элемента, но ток, подаваемый каждой ячейкой, будет часть общего тока. Например, если батарея состоит из четырех идентичных элементов, соединенных параллельно, и выдает ток 1 ампер, ток, подаваемый каждой ячейкой, будет 0,25 ампер. Если ячейки не идентичны, ячейки с более высоким напряжением будут пытаться зарядить ячейки с более низким, потенциально повреждая их.

Параллельно подключенные батареи широко использовались для питания нити клапана в портативных радиостанциях. Литий-ионные аккумуляторные батареи (особенно аккумуляторы для портативных компьютеров) часто подключаются параллельно для увеличения емкости в ампер-часах. Некоторые солнечные электрические системы имеют параллельные батареи для увеличения емкости; Полное количество ампер-часов приблизительно равно сумме всех ампер-часов подключенных параллельно батарей.

Параллельное соединение элементов.

Параллельным называют соединение ветвей или элементов между двумя узлами, т.е. имеющее одно напряжение.

На рис. 1.7.5, а показана схема с п пассивными ветвями, присоединенными к одной паре узлов, разность потенциалов между которыми равна напряжению I/ источника.

При параллельном соединении ток в каждой ветви определяется одним значением напряжения и сопротивлением Я либо проводимостью С соответствующей ветви:

Рис. 1.7.5. Параллельное соединение (а) и эквивалентная схема замещения (б)

Схема замещения с п параллельно включенными резистивными элементами может быть заменена эквивалентной схемой с одним резистивным элементом (см. рис. 1.7.5, в). Условия эквивалентности будут соблюдены, если ток эквивалентной схемы будет равен току I в неразветвленной части цепи, т.е.

Подставляя в это уравнение значения токов из (1.7.3), получаем выражение

из которого следуют формулы для эквивалентного сопротивления и для эквивалентной проводимости

Токи и напряжения электрической цепи не изменятся, если параллельно соединенные элементы заменить одним эквивалентным с проводимостью Сэк, равной сумме проводимостей отдельных элементов.

К основным свойствам параллельного соединения следует отнести следующие.

1. Эквивалентное сопротивление параллельно соединенных элементов всегда меньше наименьшего из сопротивлений ветвей. При подключении нового приемника параллельно другим приемникам общая проводимость их увеличивается, а эквивалентное сопротивление уменьшается. Если параллельно соединены п ветвей с одинаковым сопротивлением /?, то их эквивалентное сопротивление будет в п раз меньше сопротивления каждой ветви, т.е. /?эк = К/п.

При параллельном соединении двух пассивных элементов с сопротивлениями /?1 и Я2 эквивалентная проводимость

а эквивалентное сопротивление

Токи двух ветвей при их параллельном соединении

2. Ток в каждой из ветвей всегда меньше тока источника (тока в нераз- ветвленной части цепи), и, следовательно, параллельная цепь может служить делителем тока. Это свойство позволяет, например, расширить пределы измерения амперметров.

Пример 1.7.3. Делитель тока

Миллиамперметр на номинальный ток /ном = 30 мА имеет номинальное падение напряжения V = 75 мВ. Определите внутреннее сопротивление прибора. Какое сопротивление должен иметь наружный шунт к этому прибору для расширения предела измерения по току до / = 3 А?

Внутреннее сопротивление прибора Яи = и/1иом = (75* 10 3 )/(30* 10 3 ) = = 2,5 Ом.

Поскольку шунт подключается параллельно обмотке миллиамперметра, то ток шунта /,„ = I — /ном = 3 — 0,03 = 2,97 А. Сопротивление шунта Ят = 17/1ш = = (75 -10 3 )/2,97 = 25,3 мОм.

Пример 1.7.4. Переключение схемы соединения

Сравните количество теплоты, выделяющейся при нагревании двух одинаковых спиралей за одно и то же время, если спирали соединить сначала последовательно — (2,, а затем параллельно — 02.

При последовательном соединении Яиосл = 2/?, а при параллельном ЯиАР = Я/2. Отсюда при неизменном напряжении 0 количество теплоты пропорционально мощности (2, = и 2 /(2Я) и (), = 2и 2 /Я. Их соотношение при поочередном увеличении сопротивлений резистора Я,, резистора /?2, резистора Я3.

Рис. 1.7.7. К упражнению 1.7.3

Смешанное соединение проводников

Зачастую реальные электрические схемы оказываются сложнее, поэтому используют различные комбинации последовательного и параллельного способов соединения. Такой способ соединения называется смешанным. Смешанное соединение проводников предполагает использование последовательного и параллельного способов соединения в одной цепи.

Алгоритм решения задач со смешанным соединением проводников:

1. Прочитать условие задачи, начертить схему электрической цепи, при необходимости пронумеровать проводники.
2. Проанализировать схему, т. е. найти участки, где используется только последовательное или только параллельное соединение проводников. Определить сопротивление на этих участках.
3. Выяснить вид соединения участков между собой. Найти общее сопротивление всей цепи.
4. С помощью закона Ома и законов последовательного и параллельного соединения проводников найти распределения токов и напряжений в цепи.

Пример решения задачи

На рисунке показана схема электрической цепи. Сопротивления резисторов одинаковы и равны 12 Ом. Напряжение источника — 100 В. Какова сила тока, протекающего через резистор R4?

Решение.

1. Проанализируем данную схему. Резисторы R2 и R3 соединены между собой последовательно, а с резистором R4 — параллельно. Весь этот участок соединен последовательно с источником тока и резистором R1.
2. Определим сопротивление последовательно соединенных резисторов R2 и R3: R23 = R2 + R3 = 12 + 12 = 24 Ом.
3. Найдем общее сопротивление резистора R4 и участка 2–3, соединенных параллельно: R234 = (R23 · R4) / (R23 + R4) = (24 · 12) / (24 + 12) = 8 Ом.
4. Определим общее сопротивление всей цепи как сумму включенных последовательно резистора R1 и участка 2–3–4: Rэкв = R1 + R234 = 12 + 8 = 20 Ом.
5. По закону Ома найдем силу тока в неразветвленной части цепи: I = U / Rэкв = 200 / 20 = 5 А.
6. По закону Ома определим напряжение на участке, состоящем из резисторов R2, R3, R4: Uэкв1 = I · R234 = 5 · 8 = 40 В.
7. Поскольку при параллельном соединении напряжение одинаково, то напряжение на резисторе R4 также равно 40 В. По закону Ома найдем силу тока, протекающего через резистор R4: I4 = Uэкв1 / R4 = 40 / 12 ≈ 3,3 А.

Ответ: через резистор R4 протекает ток силой приблизительно 3,3 А.

Мы разобрали довольно много формул последовательного и параллельного подключения проводников. А запомнить их можно с помощью вот таких схем:

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи. На уроках вы научитесь составлять самые разнообразные электрические цепи и решать задачи с ними, а также узнаете об их применении в жизни. Ждем вас!

Электрическая цепь с параллельным соединением элементов

В этом случае они присоединены к двум узлам цепи а и b, и на основании первого закона Кирхгофа можно записать, что общий ток I всей цепи равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей:

,откуда следует, что

.В том случае, когда параллельно включены два сопротивления R 1 и R 2, они заменяются одним эквивалентным сопротивлением

.Из соотношения, следует, что эквивалентная проводимость цепи равна арифметической сумме проводимостей отдельных ветвей:

g экв= g 1+ g 2+ g 3. По мере роста числа параллельно включенных потребителей проводимость цепи g экв возрастает, и наоборот, общее сопротивление R экв уменьшается.

Напряжения в электрической цепи с параллельно соединенными сопротивлениями (рис. 1.6)

U = IR экв= I 1 R 1= I 2 R 2= I 3 R 3.Отсюда следует, что

, т.е. ток в цепи распределяется между параллельными ветвями обратно пропорционально их сопротивлениям.

По параллельно включенной схеме работают в номинальном режиме потребители любой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение. Причем включение или отключение одного или нескольких потребителей не отражается на работе остальных. Поэтому эта схема является основной схемой подключения потребителей к источнику электрической энергии.

Электрическая цепь со смешанным соединением элементов

Смешанным называется такое соединение, при котором в цепи имеются группы параллельно и последовательно включенных сопротивлений.

Для цепи, представленной на рис. 1.7, расчет эквивалентного сопротивления начинается с конца схемы. Для упрощения расчетов примем, что все сопротивления в этой схеме являются одинаковыми: R 1= R 2= R 3= R 4= R 5= R. Сопротивления R 4 и R 5 включены параллельно, тогда сопротивление участка цепи cd равно:

В этом случае исходную схему можно представить в следующем

виде:

На схеме (рис. 1.8) сопротивление R 3 и Rcd соединены последовательно, и тогда сопротивление участка цепи ad равно:

.

Тогда схему (рис. 1.8) можно представить в сокращенном варианте (рис. 1.9):

На схеме (рис. 1.9) сопротивление R 2 и Rad соединены параллельно, тогда сопротивление участка цепи аb равно

.

Схему (рис. 1.9) можно представить в упрощенном варианте (рис. 1.10), где сопротивления R 1 и Rab включены последовательно.

Тогда эквивалентное сопротивление исходной схемы (рис. 1.7) будет равно:

В результате преобразований исходная схема (рис. 1.7) представлена в виде схемы (рис. 1.11) с одним сопротивлением R экв. Расчет токов и напряжений для всех элементов схемы можно произвести по законам Ома и Кирхгофа.

Билет № 26

1. Переходные и импульсные характеристики цепи.

2. Трехэлектродная электронная лампа.

Для использования электронной лампы в качестве усилительного прибора в нее вводят третий, управляющий электрод – сетку и помещают ее между катодом и анодом ближе к катоду. Такой ЭВП называют триодом. При подаче на сетку потенциала относительно катода картина электрического поля между катодом и анодом изменяется. Изменяется и количество электронов, проходящих сквозь сетку к аноду, то есть, ток анода. Следовательно, в триоде на величину тока анода влияют две величины: напряжение на аноде и напряжение на сетке.

На рисунке изображены сеточно-анодная и сеточная характеристики триода, снятые при неизменных напряжениях накала и анода, а также прямая, аппроксимирующая сеточно-анодную характеристику. Согласно аппроксимации при напряжении на сетке ниже напряжения отсечки Uотс ток анода равен нулю. При большем напряжении ток линейно нарастает. Скорость этого нарастания характеризует крутизна вольт-амперной характеристики

S = dIa /dUc Ia / Uc

где Ia – приращение тока анода, вызванное приращением напряжения на сетке Uc.

Сопротивление нагрузки преобразует ток анода в напряжение на аноде:

Более полные сведения дают семейства характеристик: сеточно-анодных (см. рис. 9) и анодных (см. рис.10). На сеточно-анодных характеристиках Ua3 > Ua2 > Ua1. Семейство анодных характеристик представляет собой кривые зависимости Ia(Ua) при различных величинах напряжения на сетке Uc. Подобно тому, как на анодно-сеточных характеристиках определяется крутизна триода, на анодных – другой параметр, называемый внутренним сопротивлением триода:

Произведение SRi = — коэффициент усиления триода.

Коэффициент усиления показывает, какое приращение напряжения в вольтах на аноде получается при действии на сетке приращения напряжения в один вольт при условии, что ток анода остается неизменным:

.

На рисунке 11 изображена эквивалентная схема по переменному току выходной цепи усилителя по рис. 8. Здесь G – генератор напряжения, совместно с внутренним сопротивлением Ri моделирующий участок анод – катод триода, электродвижущая сила генератора EG = Uc. Напряжение на нагрузке

Следовательно, коэффициент усиления по напряжению каскада с резистивной нагрузкой

а — это коэффициент усиления каскада при Rн .

Значения параметров S, Ri, триодов разных типов зависят от их назначения и конструкции, а также от режима измерения. Коэффициент усиления у разных триодов принимает значения в диапазоне от 4 до 125, крутизна составляет единицы – десятки мА/В.

С повышением частоты усиливаемого сигнала коэффициент усиления триода уменьшается. Одна из причин этого обусловлена наличием между электродами триода паразитных электрических емкостей сетка – катод Сск, сетка – анод Сса, анод – катод Сак. Порядок величины этих емкостей от 1..10 пФ в маломощных до более 50 пФ в мощных триодах.

На рисунке 12 изображена эквивалентная схема усилительного каскада на триоде с учетом междуэлектродных емкостей и внутреннего сопротивления источника сигнала.

С повышением частоты сигнала начинает сказываться шунтирующее действие Сск на входное напряжения и Сак на выходное напряжение. Через емкость Сса часть сигнала с выхода попадает на вход, причем, в противофазе с полезным сигналом, тем самым образуется цепь отрицательной обратной связи. В результате коэффициент усиления и входное сопротивление каскада уменьшаются. Особенно сильно влияет на спад усиления на высоких частотах емкость Сса.

Последовательное и параллельное соединение проводников

В быту и в промышленности в электрическую цепь соединяются сразу несколько потребителей электрической энергии. Различают три вида соединения сопротивлений (резисторов):

1. последовательное соединение проводников
2. параллельное соединение проводников
3. смешанное соединение проводников

Последовательное соединение проводников
Схема соединения выглядит следующим образом:
Рис. (1). Схема № (1)
Обрати внимание!

При последовательном соединении все входящие в него проводники соединяются друг за другом, т.е. конец первого проводника соединяется с началом второго.

Рис. (2). Две лампы, последовательно
Опыт показывает:

Сила тока в любых частях цепи одна и та же (об этом свидетельствуют показания амперметров): I = I 1 = I 2 .

Если выкрутить одну лампу, то цепь разомкнётся, а другая лампа тоже погаснет.
Опыт показывает следующее:

При последовательном соединении сопротивлений результирующее напряжение равно сумме напряжений на участках: U = U 1 + U 2 .

Рис. (3). Напряжение при последовательном соединении

Результирующее сопротивление последовательно соединённых потребителей равно сумме сопротивлений потребителей: R = R 1 + R 2 .

Для проверки данного утверждения можно использовать омметр. При подключении омметра ключ должен быть разомкнут!

Омметр подключают по очереди к каждому потребителю, а потом к обоим одновременно.

Сопротивление цепи (R), состоящей из (n) одинаковых ламп, сопротивлением R 1 каждая, в (n) раз больше сопротивления одной лампы: (R) = R 1 * (n).

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для детального понимания на практике обоих типов соединений, приведем формулы, объясняющие законы данных типов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном типе соединения отличается.

При последовательной схеме имеется одинаковая сила тока во всех проводниках:

Согласно закону Ома, данные типы соединений проводников в разных случаях объясняются иначе. Так, в случае последовательной схемы, напряжения равны друг другу:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Помимо этого, общее напряжение равно сумме напряжений отдельно взятых проводников:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

Полное сопротивление электроцепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников, вне зависимости от их числа.

В случае параллельной схемы совокупное напряжение цепи аналогично напряжению отдельных элементов:

А совокупная сила электротока рассчитывается как сумма токов, которые имеются по всем проводникам, расположенным параллельно:

Чтобы обеспечить максимальную эффективность электрических сетей, необходимо понимать суть обоих типов соединений и применять их целесообразно, используя законы и рассчитывая рациональность практической реализации.

Смешанное соединение проводников

Последовательная и параллельная схема соединения сопротивления могут сочетаться в одной электросхеме при необходимости. К примеру, допускается подключение параллельных резисторов по последовательной схеме к другому резистору или их группе, такое тип считается комбинированным или смешанным.

В таком случае совокупное сопротивление рассчитывается посредством получения сумм значений для параллельного соединения в системе и для последовательного. Сначала необходимо рассчитывать эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной схеме, а затем элементов параллельного. Последовательное соединение считается приоритетным, причем схемы такого комбинированного типа часто используются в бытовой технике и приборах.

Итак, рассматривая типы подключений проводников в электроцепях и основываясь на законах их функционирования, можно полностью понять суть организации схем большинства бытовых электроприборов. При параллельном и последовательном соединениях расчет показателей сопротивления и силы тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, можно грамотно использовать каждый тип организации цепей для подключения элементов оптимальным способом и с максимальной эффективностью.

Похожие статьи:

Как правильно рассчитать резистор для светодиода?

Что такое резистор и для чего он нужен?

Закон Ома: формулировка, формулы, графическая интерпретация и применение

Как читать электрические принципиальные схемы: советы и рекомендации начинающим

Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей

Способы соединения электрических проводов между собой