Если сопротивление цепи увеличится до бесконечности что произойдет с током

Но по закону Ома выходит что при Закон Ома U=I*R получается при увеличении сопротивления увеличивается напряжение

Если напряжения , то классическое соотношение: чем больше сопротивление , тем меньше ток. Источник тока подразумевает постоянство величины тока. Поэтому на большем сопротивлении будет большее падение напряжения , а на меньшем-меньше

Как изменяется сила тока в цепи при увеличении сопротивления?

Как изменятся при увеличении сопротивления резистора сила тока в цепи и напряжение В соответствии с законом Ома для полной цепи , где E – ЭДС источника тока ; I – сила тока в цепи ; R – внешнее сопротивление ; r – внутреннее сопротивление . Отсюда получаем, что при увеличении R сила тока I уменьшается.

при увеличении сопротивления проводника сила тока в нем уменьшается.

Как и почему изменяется электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление — это свойство материала противостоять движению электрического тока. Оно определяет, как легко или трудно ток может протекать через материал. Изменение электрического сопротивления может быть вызвано различными факторами и имеет важные последствия для различных электрических и электронных устройств.

Один из ключевых факторов, влияющих на изменение электрического сопротивления, — это изменение физических свойств материала, через который протекает электрический ток. Например, при изменении температуры материала, его сопротивление может меняться.

Обычно сопротивление металлов увеличивается с увеличением температуры, в то время как у полупроводников оно может уменьшаться. Это объясняется изменением количества свободных электронов и тепловым движением атомов в материале.

Другой фактор, влияющий на изменение сопротивления, — это геометрия проводника или элемента схемы. Сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально его площади поперечного сечения. Это объясняет, почему тонкий провод имеет большее сопротивление, чем толстый провод той же длины и материала.

Например, если длина проводника увеличивается или его сечение уменьшается, сопротивление также увеличивается. Это связано с увеличением пути, который должен пройти электрический ток, или с уменьшением количества свободных носителей заряда.

Сопротивление также может изменяться под воздействием внешнего поля, например, магнитного или электрического.

В некоторых материалах сопротивление может меняться в зависимости от приложенного напряжения или тока. Это явление называется переменным сопротивлением и используется в различных устройствах, таких как резисторы с переменным сопротивлением или термисторы, которые меняют свое сопротивление в зависимости от температуры.

Лабораторный стенд по основам электротехники

Урок 359. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Почему возникает сопротивление

Сопротивление возникает из-за взаимодействия электрического тока с материалом, через который он проходит. Это взаимодействие проявляется в виде различных физических явлений, которые препятствуют свободному движению заряженных частиц (обычно электронов) внутри материала.

Основные факторы, влияющие на возникновение сопротивления, включают:

  • Столкновения электронов: При движении электронов через материал они могут сталкиваться с атомами, ионы или другими дефектами в структуре материала. Эти столкновения вызывают изменение направления движения электронов и приводят к рассеянию энергии, что создает сопротивление.
  • Ионизация и диссоциация: В некоторых материалах, особенно в газах и электролитах, электрический ток вызывает ионизацию или диссоциацию молекул. Это приводит к образованию положительных и отрицательных зарядов, которые создают электрическое поле, препятствующее движению заряженных частиц и создающее сопротивление.
  • Влияние температуры: Повышение температуры материала может увеличить его сопротивление. Это связано с увеличением количества столкновений электронов с атомами, ионами или фононами (квантами колебаний решетки) вещества при повышении их теплового движения.
  • Геометрические факторы: Форма и размеры проводника также влияют на его сопротивление. Более узкий или длинный проводник имеет большее сопротивление по сравнению с широким и коротким проводником той же материальной составляющей.

Сопротивление можно описать с помощью закона Ома, который говорит о том, что сила тока, протекающего через проводник, пропорциональна напряжению, приложенному к этому проводнику, и обратно пропорциональна его сопротивлению: Закон Ома для участка цепи

Почему уменьшается сопротивление

Уменьшение электрического сопротивления может происходить по разным причинам в зависимости от материала и условий. Вот несколько основных причин, почему сопротивление может уменьшаться:

  • Сопротивление может уменьшаться при повышении температуры. Это объясняется тепловым движением атомов в материале, которое увеличивает подвижность электронов и, следовательно, уменьшает их столкновения с примесями или другими дефектами в материале. В результате сопротивление уменьшается, и электрический ток может легче протекать через материал.
  • Добавление примесей или легирование материала может изменить его электрические свойства, включая сопротивление. Некоторые примеси могут увеличить концентрацию свободных носителей заряда или улучшить их подвижность, что приводит к уменьшению сопротивления. Примером такого материала является легированный полупроводник, используемый в транзисторах или диодах.
  • Изменение структуры материала может также влиять на его сопротивление. Например, в некоторых материалах, таких как металлы, сопротивление может уменьшаться при растяжении или деформации материала. Это связано с изменением межатомных расстояний и электронной структуры материала.
  • В наномасштабных структурах, таких как квантовые точки или нанопроволоки, эффекты квантовой механики могут приводить к уменьшению сопротивления. В этих структурах электроны ограничены пространством и имеют ограниченное количество доступных энергетических состояний, что может способствовать более свободному движению электронов и уменьшению сопротивления.

Почему увеличивается сопротивление

Увеличение электрического сопротивления также может быть обусловлено различными факторами. Вот несколько основных причин, почему сопротивление может увеличиваться:

  • Сопротивление может увеличиваться при повышении температуры. Это происходит из-за увеличения количества столкновений электронов с атомами материала, вызванных их более активным тепловым движением. В результате увеличивается электрическое сопротивление.
  • Если поверхность проводника окисляется или загрязняется, это может привести к увеличению его сопротивления. Окисленные слои или наличие загрязнений на поверхности могут создавать дополнительное сопротивление для протекающего тока.
  • Изменение состава материала может привести к увеличению его сопротивления. Например, добавление примесей или изменение концентрации свободных носителей заряда может увеличить сопротивление материала.
  • В некоторых материалах сопротивление может увеличиваться с увеличением напряжения или тока. Это происходит из-за эффектов насыщения, связанных с наличием ограниченного количества свободных носителей заряда или ограничений на их движение в материале.

Основы электротехники - постоянный ток

У каких материалов сопротивление повышается с увеличением температуры, а у каких уменьшается?

В общем случае, повышение температуры может привести как к увеличению, так и к уменьшению сопротивления в зависимости от материала. Однако существуют два основных класса материалов, у которых сопротивление ведет себя по-разному при изменении температуры: металлы и полупроводники.

В большинстве металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Это связано с увеличением количества столкновений электронов с атомами вещества при повышении их теплового движения.

При повышении температуры атомы колеблются более интенсивно, создавая больше препятствий для свободного движения электронов. Таким образом, в металлах сопротивление возрастает при повышении температуры.

В отличие от металлов, у большинства полупроводников сопротивление уменьшается с увеличением температуры.

При повышении температуры энергия теплового движения стимулирует свободные электроны в полупроводнике, делая их более подвижными. Это уменьшает вероятность их столкновений с примесями или дефектами, что ведет к снижению сопротивления полупроводника.

Однако стоит отметить, что существуют исключения в обоих классах материалов, и некоторые металлы и полупроводники могут иметь необычное поведение сопротивления при изменении температуры.

Также стоит учесть, что речь идет о поведении сопротивления в определенном температурном диапазоне, и за пределами этого диапазона могут действовать другие факторы, которые могут изменить характеристики материала.

Для чего нужно знать как изменяется сопротивление

Изменение электрического сопротивления имеет важное значение для работы электрических устройств.

Например, сопротивление проводников в электрической цепи определяет потери энергии в виде тепла и эффективность передачи энергии.

Контроль сопротивления в различных электрических и электронных устройствах позволяет регулировать и управлять электрическим током, обеспечивая надлежащую работу устройств.

Изменение сопротивления также играет важную роль в различных электронных приборах и датчиках.

Например, термисторы используются для измерения и контроля температуры. Их сопротивление меняется с изменением температуры, что позволяет определить и регулировать тепловые процессы в системе.

Другой пример — фотодиоды и фоторезисторы, которые изменяют свое сопротивление в зависимости от освещенности. Это позволяет использовать их для измерения светового потока или автоматического регулирования освещенности.

Изменение сопротивления также может быть использовано для защиты электрических цепей от повреждений. Резисторы используются в цепях сброса напряжения, чтобы предотвратить повышенные значения тока при перегрузке или коротком замыкании. Они действуют как ограничители тока, поглощая избыточную энергию и предотвращая повреждение устройств.

Наконец, изменение электрического сопротивления играет важную роль в области микроэлектроники.

Материалы с переменным сопротивлением, такие как ферромагнитные материалы или полупроводники, используются для создания элементов памяти или регулирования сигналов в электронных устройствах.

Также, полевые транзисторы, которые управляют током с помощью изменения сопротивления в канале, являются ключевыми компонентами микроэлектронных устройств.

Изменение электрического сопротивления играет значимую роль в функционировании электрических устройств и систем. Оно позволяет контролировать ток, измерять различные параметры, регулировать энергию и обеспечивать надежность работы устройств. Понимание этих процессов важно для разработки новых технологий и оптимизации существующих электрических и электронных устройств.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Электротехника

ЦЕЛЬ: опытным путём проверить справедливость закона Ома для участка цепи.

ОБОРУДОВАНИЕ: омметр; вольтметр; амперметр; ЛАТР; резисторы; соединительные провода.

1. Омметром измерить величины сопротивлений и занести в таблицу 1, в режим проверки I от R . В режиме I от U принять сопротивление постоянным.

2. Собрать цепь согласно рисунку 1.

3. Изменяя ЛАТРом напряжение цепи, проследить процесс изменения тока при постоянном сопротивлении нагрузки. Результаты измерений занести в таблицу 1.

4. Установить с помощью ЛАТРа постоянным напряжение цепи и, изменяя сопротивление нагрузки, измерить величину тока. Результаты расчётов занести в таблицу 1.

5. В расчётной части работы, используя формулу закона Ома, рассчитать силу тока цепи. Рассчитанное значение должно быть максимально приближено к измеренному.

6. В графической части работы по измеренным значениям построить графики зависимости тока от напряжения при постоянном сопротивлении I=f(U) и тока от сопротивления при постоянном напряжении I=f(R).

ВЫВОД: сделать заключение о подтверждении закона Ома на основании результатов опытов.

  1. Закон Ома для участка цепи.
  2. Что называется участком цепи?
  3. что обозначают выражения «прямо пропорционально» и «обратно пропорционально»?
  4. Какова причина возникновения электрического сопротивления?
  5. Как перевести А в мА и мА в А?
  6. Назначение потенциометра.
  7. Если сопротивление цепи увеличивается до ∞, что произойдет с током? Как это сделать практически?
  8. Если сопротивление цепи равно нулю, что произойдет с током? Когда этот режим наблюдается в электрической цепи?
  9. Показать путь тока в цепи.
  10. Если изменить напряжение источника, что произойдет с сопротивлением потребителя?

Как сопротивление может влиять на напряжение?

Чем больше сопротивление подключенного в цепь прибора, тем больше напряжение. Как на молекулярном уровне сопротивление влияет на напряжение? Поправьте если не прав, я новичок.

  • Вопрос задан более трёх лет назад
  • 8847 просмотров

Комментировать
Решения вопроса 1

gbg

Любые ответы на любые вопросы

Судя по вашим вопросам, вам следует полистать учебники по физике, с 7 по 11 класс средней общеобразовательной школы.

Написанное вами в тексте вопроса утверждение является следствием закона Ома для полной цепи, но не является первичным утверждением, из которого легко объяснить природу электрического сопротивления.

Самый простой для понимания случай — это электрическое сопротивление металла:

Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.

В других средах (полупроводниках, диэлектриках, электролитах, неполярных жидкостях, газах и т. д.) в зависимости от природы носителей заряда физическая причина сопротивления может быть иной. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях.

Эти из википедии.

Для удобства рассуждения примем, что первично в данном случае напряжение — оно формирует электрическое поле, которое заставляет носители заряда протискиваться через вещество. В зависимости от того, насколько проводимо это вещество, формируется ток той или иной силы

Иногда полезно использовать водопроводную аналогию — в данном случае — сопротивление — не до конца открытый водяной кран, а напряжение — избыточное к атмоферному давление в трубе до крана и после крана.

Напряжение на сопротивлении — это разность избыточных давлений. Таким образом, когда кран перекрыт — величина этой разности равна давлению в водопроводе, постепенно открывая кран, мы уменьшаем разность избыточных давлений, при полном открытии — до нуля.

Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 5 1 комментарий
Спасибо. Ещё нахожусь на стадии средней образовательной школы.
Ответы на вопрос 2

trapwalker

Программист, энтузиаст

А мне нравится другая метафора.
Представьте, что у вас в школе есть длинный коридор (это проводник).
Коридор полон слоняющихся в нём туда-сюда школьников (это электроны). В среднем в коридоре ток равен нулю.
Вдруг (прозвенел звонок) и в коридор с одного конца стали ломиться новые школьники, движимые желанием идти нахрен подальще от класса (минус «батарейки»). Напор школьников — это потенциал. Он разный в начале и в конце коридора.
Школьники давят с одного конца, а второй конц коридора открыт на улицу (плюс).

Разница потенциалов (напоров) между началом и концом коридора — это напряжение.
Представьте, что перед звонком в коридоре хаотично расставили стулья.
Стулья мешают — это сопротивление. Школьники спотыкаются, ломают стулья, накаляют обстановочку (часть энергии желания школьников погулять тратится на это).
Чем больше стульев, тем больше разница давления школьников между началом и концом коридора.

Это был закон Ома для участка цепи.
На примере школьников проще объяснять, чем на примере гидравлики. Так можно рассказать и про полупроводники, транзисторы, правило Кирхгофа. да что угодно.

Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 14 16 комментариев

uvelichitel

Что в этой метафоре сила тока?
uvelichitel, сила тока = сколько школьников пройдут через дверь в конце коридора за 1 секунду

trapwalker

Boris Korobkov, ну или через сечение коридора, да.

С помощью закона Ома можно рассчитать ток в цепи. Силой тока будет ток который будет в конце цепи или в начале? Или который максимум может пройти через цепь?

trapwalker

totorialman, Сила тока в цепи всегда одинаковая. Школьники идут плотнячком, сгуститься или разрядиться они не могут (особые такие школьники). В цепи у нас нет ёмкостей (конденсаторов), где школьники могли бы скапливаться. Поэтому ток во всех точках коридора будет одинаков. Сколько школьников «выщелкнулось» через выход, столько защёлкнулось на входе.

Сергей Паньков, А за счёт чего совершается работа допустим лампочки в цепи?

trapwalker

totorialman, У коридора низкое сопротивление. Стульев там мало, школьники плотной толпой протекают через него без особых помех и грохота.
Но если где-то в коридоре сделать участок с бОльшим сопротивлением (сильнее загромождённый стульями), школьники через него просачиваются с большим грохотом.

Страшная толчея и бедлам в этом сужении может вовсе привести к обрушению. Узкое место будет вовсе завалено обломками. Сопротивление участка вырастет до бесконечности и ток школьников прекратится вовсе.
Напряжение по краям «разорванного» участка станет почти таким же как по краям большого просторного коридора. Почти — это за вычетом мизерного падения напряжения на ненулевом, всё же, сопротивлении этого просторного коридора. Но речь не об этом.

Грохот и беспорядок в узком месте — это и есть работа. Спираль лампочки — это часть проводника, которая накаляется (из-за тока) до свечения.
Падение напряжения на нагрузке — это разность потенциалов (давления толпы) до и после «сужения».

В какой-то момент метафора с дальнейшим уточнением начинает себя исчерпывать.
Школьники у нас уже малосжимаемая жесткая жидкость. Тут гидравлика уже выглядит куда привычнее. Вода почти не сжимаема и не растяжима, в отличие от школьников. Давайте дальше понимать на гидравлике.

Если вы пользовались кёрхером, то знаете. что струя из него вылетает тёплая или даже горячая потому, что проходя под большим давлением через узкое отверстие вода трётся о его стенки очень интенсивно и нагревает их. Ток (количество воды за единицу времени проходящее через сечение), очевидно, одинаковый что вначале шланга кёрхера, что в любом его месте. Воде-то деться больше некуда и взяться лишней не откуда, кроме как идти от начала канала до конца.
Нагревание сопла (и любого сужения в канале) это неизбежность. Спираль лампы накаливания — это такое же узкое место, через которое проходит за единицу времени такое же количество электронов, как через толстые провода до и после лампочки.

Работа — это энергия. Ток — это скорость протекания (литров за секунду; Кулонов за секунду).
Мы упоминали, что расход воды в каждом сечении нашего шланга одинаков. Но самая большая работа (нагревание) совершается в узком месте (в сопле, в спирали). Это потому, что там большое сопротивление. Много энергии тратится на нагрев. От этого есть разница давления (потенциалов) до и после сужения .
Насосу, который толкает жидкость в этой системе, трудно. Он совершает работу и эта работа (=энергия) тратится на протяжении шланга, и большая часть в сужении на нагрев.
Вот тут все нужные формулы про это.

Закон ома для неоднородного участка цепи

Перед тем, как записать формулу для подобной интерпретации закона, следует разобраться в таких понятиях, как линейные и нелинейные участки цепи.

Если сопротивление никаким образом не зависит от тока и подаваемого напряжения, то с ростом второго параметра, первый будет прямо пропорционально возрастать и наоборот, то есть зависимость можно описать прямой линией. Подобная зависимость относится к линейным участкам цепи и сопротивление имеет аналогичное название.

кривая

Однако вышеизложенный вариант считается идеальным и его можно смоделировать лишь в идеальных условиях, что фактически невозможно, ведь, как минимум, окружающая среда вносит свои коррективы. В этом случае, рост напряжения не будет прямо пропорциональным силе тока и на графике зависимость будет изображаться в виде кривой.

На рисунке изображено два графика, первый из которых описывает линейную зависимость, а второй нелинейную.

Чтобы отчетливо понимать разницу между этими понятиями, рассмотрим принцип работы обычной электрической лампы накаливания. При прохождении тока по нити, температура в значительной степени повышается, что приводит к заметному росту сопротивления. Соответственно, при возрастании напряжения, сила тока будет увеличиваться медленнее, то есть не линейно.

Примечание: в некоторых ситуациях, некоторыми внешними факторами пренебрегают по причине того, что они очень незначительны и в числовом эквиваленте никоим образом не могут повлиять на общую картину. Это значит, что нелинейная зависимость на графике фактически совпадает с линейной.

Учитывая вышесказанное, можно установить следующую зависимость:

I = U/ R = (f1 – f2) + E/ R,

Где f1 и f2 – потенциалы (соответственно f1 – f2 называется разницей потенциалов), E – ЭДС неоднородного участка цепи, а R – суммарное сопротивление на этом же участке.

Нужно упомянуть и о том, что электродвижущая сила не всегда в этом случае будет иметь положительное значение. Если направление тока источника будет аналогичным с направлением в электрической сети, протонов будет больше, чем электронов (положительных и отрицательных частиц), то в этом случае величина E будет иметь значение со знаком «+», в иной ситуации, этот параметр будет со знаком «-».

Закон Ома для переменного тока

Если в электроцепи имеется емкость или инертность, то этот факт следует однозначно учитывать при расчётах силы тока. Они имеют собственные показатели сопротивления, что приводит к ситуации, которая будет иметь переменный характер. В случае Закона Ома для переменного тока формула записывается следующим образом:

I – сила тока, U – напряжение, а Z – суммарное значение сопротивления на всех участках электрической цепи (этот параметр именуется еще, как импеданс).

Как говорилось изначально, закон Ома считается эмпирическим. Это обозначает то, что он может не всегда работать и выполнять вычисления на его основе не представляется возможным. Подобная ситуация может сложиться в нескольких случаях:

  • в ситуации, когда электросеть имеет высокую частоту и электромагнитное поле может сильно изменяться за короткие промежутки времени;
  • при наличии проводников, которые обладают свойствами сверхпроводимости, расположенных в условиях низких температурных показателей;
  • при перегреве проводника под воздействием проходящего по нему тока, отношение напряжения и сопротивления может носить переменный, неоднородный характер;
  • если проводник (диэлектрик) находится под высоким напряжением;
  • светодиодных лампах;
  • в полупроводниках и аналогичных устройствах.

На основе этого закона, можно произвести вывод некоторых формул математическим путем. С их помощью можно производить разнообразные расчеты.

Снимок2

Поделиться ссылкой:

  • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
  • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Google+ (Открывается в новом окне)

3. Динамическое сопротивление

Многие элементы электроники имеют нелинейные вольтамперные характеристики. В этом случае ток не пропорционален напряжению. И здесь нет смысла говорить о сопротивлении, так как отношениеU/Iне является постоянной величиной, независимой отU, а наоборот зависит отU. Для таких элементов, с нелинейной вольтамперной характеристикой, вводят понятие динамического или дифференциального сопротивления. Пусть нелинейная вольтамперная характеристика задана кривой, показанной на рис.1.2. Выберем на этой кривой некоторую точку А. Эта точка определяется постоянными значениями напряженияUАи токаIА. Проведем касательную к точке А. При малых отклонениях токов и напряжений относительно точки А касательная хорошо аппроксимирует кривую вольтамперной характеристики. Значит, в окрестности точки А нелинейную кривую вольтамперной характеристики можно заменить линейной характеристикой, т.е. касательной. В качестве переменных здесь рассматриваются изменения (приращения) токов и напряжений относительно точки А. Это равносильно перенесения начала координат в точку А. Тогда для изменений напряжений и токов можно ввести понятие динамического или дифференциального сопротивления как отношение приращения (изменения) напряжения к приращению (изменению) тока

Динамическое сопротивление еще называют сопротивлением переменному току. Динамическое сопротивление, как и обычное сопротивление, измеряется в Омах.

Особенность динамического сопротивления состоит в том, что оно определяется для приращений напряжений и токов в окрестности некоторой точки вольтамперной характеристики. Эта точка на вольтамперной характеристике определяет режим работы элемента по постоянному току, т.е. постоянные значения напряжения UАи токаIА. Динамическое сопротивление зависит от выбранной точки на вольтамперной характеристике, т.к. наклон касательной в каждой точке кривой разный.

Очень часто для построения линейных электронных устройств используются нелинейные элементы (элементы с нелинейной вольтамперной характеристикой). В этом случае нелинейную характеристику в окрестности некоторой точки заменяют линейной – касательной к этой точки. В качестве переменных рассматриваются не полные значения токов и напряжений, а их изменения в окрестности этой точки. Чем меньше отклонения токов и напряжений относительно их постоянных значений, тем лучше касательная приближается к кривой вольтамперной характеристики. Зависимость изменения тока от напряжения в этом случае можно считать линейной и определяется динамическим сопротивлением r:

4. Источники тока и напряжения

Под источником понимают элемент, питающий цепь электромагнитной энергией. Эта энергия потребляется пассивными элементами цепи — запасается в индуктивностях и емкостях и расходуется в активном сопротивлении. Примерами реальных источников электромагнитной энергии могут служить генераторы постоянных, синусоидальных и импульсных сигналов разнообразной формы, сигналы, получаемые от различных датчиков, антенн радиоприемных устройств, источники питания, сигналы, поступающие с выходов электронных устройств и т.д.

Для анализа цепей удобно вводить идеализированные источники двух видов: источник напряжения и источник тока, которые учитывают главные свойства реальных источников. При соответствующем дополнении идеализированных источников пассивными элементами можно передать все свойства реальных источников по отношению к их внешним выводам.

Источник напряжения.Под источником напряженияпонимают такой элемент с двумя выводами (полюсами), напряжение между которыми задано в виде некоторой функции времени независимо от тока, отдаваемого во внешнюю цепь. Зависимость напряжения от тока идеального источника напряжения показана на рис.1.3. Такой идеализированный источник способен отдавать неограниченную мощность. Наиболее часто применяемые условные графические изображения источника напряжения показаны на том же рисунке, где принятая положительная полярность напряжения источника указывается либо стрелкой внутри кружочка, либо знаками “+”, “-”.

Реальные источникисигнала имеют внутренние сопротивления. К источнику напряжения внутреннее сопротивление подключается последовательно. На рис.1.4 показаны вольтамперная характеристика и схема реального источника напряжения. Для реального источника выходное напряжение будет равно

Из формулы видно, что выходное напряжение реального источника тока зависит от тока нагрузки Iн. Чем больше ток нагрузки, тем больше падает напряжение на внутреннем сопротивлении источника, и меньшая часть напряженияU0поступает на нагрузку (на выход). С другой стороны, чем больше внутреннее сопротивлениеRвнпри неизменном токе нагрузки, тем больше падает на нем напряжения, что ведет к уменьшению напряжения на выходе источника. Применительно к электронным схемам внутреннее сопротивление источника часто называютвыходным сопротивлением.

В случае идеального источника напряжения, его внутреннее сопротивление равно 0 и напряжение на нагрузке не зависит от тока нагрузки. При этом ток нагрузки может возрастать до бесконечности, если сопротивление нагрузки будет стремиться к 0. В действительности невозможно построить идеальный источник напряжения во всем диапазоне изменения выходного тока. Однако, во многих случаях, для ограниченного диапазона изменения выходного тока некоторые источники можно рассматривать как идеальные. Например, источник питания в диапазоне рабочих токов имеет очень малое внутреннее сопротивление, которым можно пренебречь, по сравнению с сопротивлением нагрузки. Или другой пример, выходное сопротивление операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, может достигать нескольких сотых долей Ома. Таким внутренним сопротивлением можно пренебречь и рассматривать выход операционного усилителя как идеальный источник напряжения в диапазоне допустимых выходных токов.

Источник тока.Подидеальнымисточником токапонимают такой элемент цепи, через выводы которого протекает ток с заданным законом изменения во времени независимо от напряжения между выводами. Вольтамперная характеристика и условные графические изображения идеального источника тока показана на рис.1.5. Независимость тока от напряжения означает, что внутренняя проводимость источника, куда может ответвляться ток, равна 0, а внутреннее сопротивление равно бесконечности. Вольтамперная характеристика и схема реального источника тока показана на рис.6. При увеличении напряжения на нагрузке за счет увеличения сопротивления нагрузки увеличивается внутренний ток источника тока. При этом меньшая часть токаI0поступает в нагрузку. Выходной токIнбудет равен

Из формулы видно, что чем больше внутреннее сопротивление источника тока, тем меньше внутренний ток Iвни большая часть токаI0отдается в нагрузку. В пределе приRвн= ∞ весь токI0отдается в нагрузку, и ток нагрузки не будет зависеть от напряжения на нагрузке. В этом случае имеем дело с идеальным источником тока. Итак, в идеальном источнике тока внутреннее сопротивление равно бесконечности. В идеальном источнике тока при бесконечной величине сопротивления нагрузки (обрыв цепи нагрузки) на его зажимах будет напряжение бесконечной величины. Это конечно идеализация – нельзя построить источник тока, у которого величина внутреннего сопротивления рана бесконечности. Однако на практике используются источники тока, построенные на транзисторах, с внутренним сопротивлением, достигающим величин многих мегом и более, работающие в ограниченном диапазоне выходных напряжений. Такие источники тока широко используются в схемах дифференциальных и операционных усилителей, при построении цифро-аналоговых преобразователей, при передаче сигналов по токовой петле и др.

Реальные источники напряжения и тока эквивалентны. Это означает, что относительно своих зажимов схемы ведут себя одинаковым образом, т.е. при анализе схемы один и тот же источник можно рассматривать как реальный источник напряжения или реальный источник тока. Условия эквивалентности можно получить из выражения для напряжения реального источника напряжения

Разделим правую и левую части уравнения на Rвн, получим

Введем обозначения U0/Rвн=I0=const;U0/Rвн=Iвни запишем уравнение в следующем виде

Причем на сопротивлениях RвниRнпадает одно и то же напряжениеUн, т.е. они соединены параллельно

Отсюда приходим к схеме реального источника тока, показанного на рис.1.6.

Раз схемы реальных источников напряжения и тока эквивалентны, то возникает вопрос, когда использовать при анализе схемы тот или иной источник? Ответ простой. Используйте тот тип источника, при котором проще анализировать работу схемы. На практике часто поступают следующим образом. Если внутреннее сопротивление источника намного меньше сопротивления нагрузки, то такой источник целесообразно рассматривать как источник напряжения. И в первом приближении величиной внутреннего сопротивления можно пренебречь. Если внутреннее сопротивление намного больше сопротивления нагрузки, то такой источник рассматривают как источник тока. И при первоначальном анализе считают его идеальным. При более детальном анализе схемы учитывают не идеальность источника тока.

Повышение силы тока в цепи: несколько возможных вариантов действий

У различных категорий пользователей достаточно часто возникают такие ситуации, при которых необходимо внести определенные изменения в параметры действующей. Ранее собранной и апробированной сети. Увеличить силу постоянного тока, протекающего в замкнутом контуре той или иной цепи можно, есть даже несколько различных вариантов и способов практических действий. Но при этом важно понимать – сделать это безопасно удастся только в том случае, если обеспечить принятие мер по защите электроприборов. Для этого потребуется использовать ряд специальных устройств.

как увеличить силу тока

1 способ

Самое простое решение задачи – увеличение подаваемого на вход в цепь напряжения. Так, например, если в цепи с сопротивлением в 20 Ом установлено напряжение 3 вольта, то сила тока здесь по закону Ома, составляет 0,15 А. Если ввести в цепь дополнительное устройство, еще один источник питания с тем же U = 3В, то и сила тока возрастет вдвое и составит 3А.

увеличить силу постоянного тока

2 способ

Уменьшение сопротивления. Если в цепи снизить нагрузку вдвое, с 2 Ом до 1 Ом, то получим следующий результат: 2 В: 1 Ом = 2 А. Таким образом, удвоение происходит автоматически на аналогичную величину (если в цепи нет других источников, потребителей и устройств, способных оказывать воздействие на эффективность функционирования цепи и ее параметры). Естественно, если увеличить сопротивление, то сила тока уменьшится.

3 способ

Меняем параметры проводников. Для этого потребуется собрать цепь, в которую войдут: источник, потребитель и провода. Параметры проводников также играют важную роль в формировании силы тока в цепи. Сначала необходимо понять, из каких материалов сделаны исходные проводники, по специальным таблицам, зная размер сечения, можно установить точные показатели. Увеличение тока можно обеспечить путем снижения сопротивления, а для этого можно подобрать проводники, изготовленные их других металлов.

как увеличить силу тока в цепи

Также можно регулировать параметры, укорачивая длину имеющихся проводников. Если увеличить вдвое силу тока не получается, то кроме изменения параметров проводников потребуется принять другие решения, из числа тех, что были описаны выше.

Также можно увеличить поперечное сечение проводника, что приведет к параллельному росту тока.

Интересный вариант действий по увеличению силы постоянного тока при помощи магнита, для чего необходимо изменить, увеличить показатели магнитной индукции поля, внутри которого располагается этот проводник.

Подведем итог

В быту достаточно часто появляется необходимость увеличения силы тока. Важно понимать, что предварительные вычисления далеко не всегда на практике приводят точно к тем результатам, которые ожидались. Существует множество сторонних факторов, влияющих на конечный результат (нагрев проводника, его длина и сечение, материал изготовления и т.п.). Поэтому, внося коррективы в основные электротехнические параметры сети, проводите замеры с помощью мультиметра.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий