Рис. 5–8. Силу тока в электрической цепи также можно изменять путем изменения сопротивления цепи.
5–1. Вопросы
1. Каковы три основные части электрической цепи?
2. Дайте определения:
а. Последовательной цепи
б. Параллельной цепи
в. Последовательно-параллельной цепи
3. Нарисуйте схему цепи, показывающую, как ток будет течь по цепи. (Используйте стрелки для указания направления тока).
4. В чем отличие разомкнутой цепи от замкнутой цепи?
5. Что происходит с током в электрической цепи при увеличении напряжения? При уменьшении напряжения? При увеличении сопротивления? При уменьшении сопротивления?
Закон Ома или соотношение между силой тока, напряжением и сопротивлением был открыт Георгом Омом в 1827 году. Закон Ома утверждает, что ток в электрической цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи. Это может быть выражено следующим образом:
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.