Постоянный ток. Электрическая цепь постоянного тока

ток,
научитесь рассчитывать сопротив -
ление проводов, силу тока в электри-
ческой цепи с использованием закона
Ома, мощность тока, включение
амперметра и вольтметра в элект -
рическую цепь и многое другое.

в порядке возраста -
ния сложности. Прежде чем перейти к сле -
дующему слайду, необходимо разобраться с
содержимым открытого слайда.
Предлогаемые задачи надо решать само -
стоятельно и только после этого вызывать
ответ.

в кружке радиоэлектроники

электрическая цепь посто -
янного тока ( кадры №№ 6 - 19 ).
2. Понятие о силе тока, научитесь рассчитывать сопротив -
ление проводников ( кадры №№ 20 - 26 ).
3. Закон Ома для участка цепи. ( кадры № № 27 - 35 ).
4. Как включать в электрическую цепь вольтметр и
амперметр ( кадры №№ 36 - 39).
5. Вычислять общее сопротивление электрической цепи
при последовательном, параллельном и смешанном
соединении резисторов ( кадры №№ 40 - 45 ).
6. Вычислять мощность, выделяемую электрическим током
на резисторах ( кадры №№ 46 - 51 ).
7. Как заменять сгоревший резистор, отсутствующий в
вашей “кладовке”, двумя резисторами, соединёнными
параллельно ( кадры №№ 51 -56).

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику приёмнику энергии.

энергии и
линейных соединительных проводов.

Приёмник
энергии

Соединительные

провода.

Источник
энергии.

1.Источник энергии вырабатывает энергию постоянного
тока.
2. Приёмник энергии - преобразует электрическую энергию
постоянного тока в другие виды энергии: тепловую,
механическую и т.д.
3. По соединительным проводам энергия передаётся от
источника энергии к приёмнику энергии.

этой схеме электрическая энергия преобразуется в световую и тепловую энергии.

батарея (GB). Здесь G, GB - условное графическое обозначение ( сокращенно “УГО” ) химического элемента и химической батареи . 2 Приемник энергии - электрическая лампочка (HE) или резистор (R).

3 Соединительные провода.

тока (M). 3 Соединительные провода .

GB

М

-

-

-

-

-

+

_

M

энергии - телевизионный приемник. 3. Соедительные провода.

в режиме подзарядки .

2. Приемник энергии - подзаряжаемый аккумулятор(GB).
3. Соединительные провода.

1. Источник энергии постоянного тока - зарядное
устройство.

GB

~

220

Зарядное
устройство

+

_

+

_

энергии”: 1. Аккумулятор. 2. Выпрямитель переменного тока. 3. Электрическая лампочка.

РЕШИТЕ ПРИМЕР

1 Ом.

РЕШЕНИЕ

Так как сопротивления R1 и R2 соедины между собой последовательно, то R11 = R1 + R2 = 1 + 1 = 2 Oма. Точно также R22 = R3 + R4 = 1 + 1 = 2 Ома. А ветви R11 и R22 соединены параллельно, тогда R0 = R11·R22 / (R11 + R22) = 2 ·2 / (2 + 2) = 4/4= 1 Ом.

ток представляет собой упорядоченное движение электронов. Принято считать, что ток в цепи течёт от положительного (+) зажима источника энергии, по проводнику, через приёмник (резистор R), по второму проводнику к отрицательному (-) зажиму источника.

G

R

+

_

I

I

· l / S, где R - сопротивление проводника , измеряется в омах (Ом).
ρ - удельное сопротивление проводника, которое зависит от материала, из которого изготовлен проводник. Измеряется в Ом · мм2/м; l - длина проводника, измеряется в метрах (м); S = π · d 2/4 - площадь поперечного сечения проводника, измеряется в мм2; d - диаметр проводника, измеряется в миллиметрах. Обратите внимание на размерности в формулах.
Единица измерения сопротивления названа в честь немецкого физика Георга Сименса Ома.

Вопрос:”Оказывают ли проводники из различных металлов
сопротивление электрическому току”?

16 марта 1787 года. В 1820 году почти
одинаково с Ампером начинает заниматься
исследованием гальванических цепей .
В 1826 г. экспериментально, а в 1827 г. теоретически вывел основной закон электрической цепи, связывающий сопротивление цепи, электродвижущую силу и силу тока (см. закон Ома)
В 1827 году он опубликовал монографию под названием “Гальваническая цепь в математическом описании”.

Единица измерения сопротивления Ом
названа в честь немецкого физика

алюминиевой проволоки той же длины и такого же сечения?”

Сопротивление проволоки определяется по формуле:
железной: R1 = ρ1·l1/S1,
а алюминиевой: R2 = ρ2·l2/S2.
Так как l1 = l2, а S1 = S2, то m = R1/R2 = ρ1/ρ2.
Удельное сопротивление
железа ………… ρ1 = 0,10,
а алюминия …… ρ2 = 0,028.
m = 0,10/0,028 = 3, 57

РЕШИМ ЗАДАЧУ

Ответ: 3,57

если её сопротивление R = 0,65 Ом, а площадь поперечного сечения S = 0,34 мм2?

РЕШИМ ЕЩЁ ЗАДАЧУ

Решение.
l = R·S/ρ = 0,65·0,34 / 0,017 = 13 м

закон Ома:
I = U / R,
где I - сила тока в цепи; измеряется в амперах [А];
U - напряжение на зажимах электрической цепи; изме -
ряется в вольтах [B];
R - сопротивление электрической цепи; измеряется в
омах [Oм].

Запомните!
В формулу закона Ома подставляются: сила тока в
амперах [А], напряжение в вольтах [B], сопротивление
в омах [Ом]. Если размерности исходных данных в задаче
отличаются от этих размерностей, их надо преобразовать

Лионе 20 января 1775 года. В 13 лет он
представил первое математическое сочинение
в Лионскую академию.

Материальные трудности заставили Ампера заняться
преподовательской деятельностью. В 1814 году Ампер
избирается членом Академии наук Франции по разряду
математических наук.

Впервые внимание Ампнра электричество привлекло
в 1801 году.

Единица измерения силы тока Ампер
названа в честь французского физика

электроизмерительных приборов. Обобщение большой
части работ иследования в области электричества содер -
жится в вышедшей в 1826 году книге. После 1826 года
Ампер всё меньше занимался электричеством, пере -
ключаясь на математеку, механику, физику и философию.
Будучи давно и тяжело больным, он отправился в последнюю
командировку и 11 июля 1836 года умер в Марселе, где и
был похоронен.

семье, проживавшей в небольшом городе
Комо на Севере Италии.
В 1779 году Вольту пригласили занять кафедру физики
в университете Павия близь Комо, где он проработал до
1815 года. С 1815 - 1819 года - служил деканом философи -
ческого факультета в Пауле. В 1793 году Вольта поставил
уникальный эксперимент по изменению контактной раз -
ности потенциалов (КРП), который завершился составле-
нием “ряда Вольта”. Явление КРП сейчас широко использу-
ется при конструктировании всех полупроводниковых
приборов.

Единица измерения напряжения ВОЛЬТ
названа в честь итальянскогоь физика

столба равно сумме напряжений
отдельных пар элементов”. Вольте принадлежит введение
понятий “цепь”, “ток”, “электродвижущяя сила”, “разность
напряжений”.

В 1819 году Вольта возвращяется в родной Комо, где и
умирает 5 марта 1827 года. Затем в 1881 году его именем
называют единицу электрического напряжения, разности
электрических потенциалов и электродвижущей силы.

B; сопротивление резистора
R = 100 Ом. Чему ровна сила тока I, протекающего через резистор R?

U

I

+

_

мВ, сопротивление резистора R = 2 кОм. Чему равана сила тока I, протекающего через резистор R ?
Эталоны ответов :0,0001 А; 10 - 4 А; 0,1 мА;
100 мкА .

( Решение в следующем кадре ).

R

I

U

I

+

_

I

надо выразить в вольтах; так как 1В =1000 мВ, то U = 200/1000 = 0,2 В.
Сопротивление резистора задано в килоомах, а подставлять в формулу надо в омах. Так как
1 кОм = 1000 Ом, то R = 2 ·1000 = 2000 Ом.
Тогда I = U/R = 0,2/2000 = 0,0001 А = 0,1 мА.

Правильные ответы:0,0001 А; 10 -4 А ;0,1 мА ;100 мкА

мА,
R1 = R2.
Вычислить силу тока I2.

Решение
Учитывая, что R1 = R2, при параллельном
соединении I = I1 + I2, то I1 = I2 = I/2 = 200 / 2 =
= 100 мА = 0,1 А.

Задача .

•

•

U

+

_

R1

I

I1

R2

I2

нагрузке. Чтобы включить в
цепь амперметр, надо “разорвать” электрическую цепь
( рис. 1 и рис. 2 ), а при включении вольтметра цепь
разрывать не надо ( рис. 3 - смотри следующий кадр ).

Рис. 1

Рис. 2

G

R

+

_

G

R

+

_

КАК ВКЛЮЧАЮТСЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ
АМПЕРМЕТР И ВОЛЬТМЕТР ?

+

+

_

_

_

+

+

_

для измерения силы тока, протекающего через резистор R2.

Ответ :
3 - 4, 5 - 10.

Через амперметр должна протекать таже сила тока, что и через резистор R2.

+

_

U

R2

1

4

5

12

6

7

8

2

3

11

10

ЗАДАЧА

на резисторе R2.

Для измерения напряжения на резисторе R2 необходимо подключить вольтметр к точкам 1 - 4. Но так как резисторы R2 и R3 соедины между собой параллельно, то и между точками 2 - 3 будет такое же напряжение, что и между точками 1 - 3, 2 - 4, 1 - 5, 2 - 5.

ЗАДАЧА

ОТВЕТ

R3

Здесь R0 - общее сопротивление электрической цепи.
I1 = I2 = I3
U = U1 + U2 + U3

U = IR

+ 1/R3

Для двух резисторов:

R0 = R1·R2 / (R1 + R2)

I0 = I1 + I2 + I3
U = U1 = U2 = U3

Для этой схемы:

I3

R1

R2

I1

I2

+

_

U

U1

•

•

•

•

U2

U3

R2·R3 / (R2 + R3)
U = U1 + U2 = U1 + U3
I0 = I1 = I2 + I3

∙

I 0

= R3 = R4 = 1 Ом.

РЕШЕНИЕ

Сопротивления R1 и R3 соединены параллельно,
также R2 и R4. Поэтому R13 = R1·R3 / (R1 + R3) =
= 1·1 / (1 + 1) = 1/2 = 0,5 Ома. R24 = R2·R4 / ( R2 + R4) =
= 1·1/(1 + 1) = 1/2 = 0,5 Ома. Обе эти ветви: R13 и R24
соединены последовательно (см. рисунок внизу),
поэтому R0 = R13 + R24 = 0,5 + 0,5 = 1 Ом.

2 Ома, R3 = R4 = 1 Ом.

РЕШЕНИЕ

Вначале надо вычислить общее сопротивление ветви, состоящей из резисторов R3 и R4. Так как они соединены последовательно, то
R34 = R3 + R4 = 1 + 1 = 2 Ома. Теперь схема будет выглядеть следующим образом (смотрите следующий кадр).

+ 2) = 1 Ом.

Общее сопротивление цепи
R0 = R1 + R234 = 1 + 1 = 2 Ом.

постоянного тока
используются три формулы:
P = U · I,
P = U2 / R,
P = I2 · R.

Размерности мощности постоянного тока ватт, - названа в честь английского ученого Джеймса Уатта.
1 киловатт (кВт) = 1000 ватт (Вт) = 1000 000 милливатт (мВт).

Англии возникла острая потребность в
универсальном мощном двигателе, который
можно было бы устанавливать в любом месте.
Джеймс Уатт решил эту задачу в 1784 году,
создав совершенную паровую машину.

В это же время он выступил за введение в Англии десятич -
ной системы единиц и за создание единой для всего мира
системы единиц физических величин.

ДЖЕЙМС УАТТ

Он решил оценить ее производительность в сравнении
с лошадью и в 1784 году вводит единицу мощности -
лошадиная сила.

Скончался Уатт 19 августа 1819 года.

что к нему приложено напряжение U = 5 В и через него протекает ток силой I = 0,1 А.

Решение
Используем формулу P = U · I :
P = U · I = 5 · 0,1 = 0,5 Вт = 500 мВт.

приложено напряжение
U = 100 мВ и через него протекает сила тока
I = 10 мА.

Решение
Вначале преобзуем милливольты в вольты, миллиамперы
в амперы, а затем подставляем эти значения в формулу
P = U · I
100 мВ = 100/1000 = 0,1 В.
10 мА = 10/1000 = 0,01А.
P = U · I = 0,1 · 0,01 = 0,001 Вт = 1 мВт.

нему приложено напряжение U = 10 В

Решение
Вначале надо преобразовать килоомы в омы,
а затем данные подставить в формулу P = U 2 / R.
1 кОм = 1000 Ом. P = U 2 / R = 10 2 / 1000 = 100/1000 =
=0,1 Вт = 100 мВт.

нему приложено
напряжение U = 10 В.
Вычислить какая на нём выделяется мощность.

Решение.
P = U2 / R
P = 102 / 100 = 100 / 100 = 1 Вт.

Задача 2.
Какую мощность рассеяния должен иметь
резистор в предыдущей задаче, чтобы работать
длительное время ?
(Решение в следующем кадре).

рассеяния. Этот номинал берётся из ряда номинальных мощностей рассеяния резисторов, приведённого ниже.

Ряд номиналов мощностей рассеяния резисторов в ваттах (Вт):
0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10.

Ближайшая стандартная величена мощности
рассеяния равна 2 Вт. Выбираем резистор мощностью рассеяния 2 Вт.

Если выбрать резистор с мощностью рассеяния 1 Вт, то при повышении температуры окружающей среды, кратковременных повышениях напряжения резистор может “сгореть”.

= 1,6 кОм, мощность рассеяния которого равна P = 1 Вт. Для его замены не нашлось аналогичного резистора. Подберите два резистора,
соедините их параллельно, чтобы общее сопротивлиние R0 этих резисторов было равно 1,6 кОм. Сопротивление одного из резисторов задано: R1 = 2,7 кОм.
Так как в условии задачи сказано, что резистор R1 и R2 должны быть соединены параллельно, то для вычисления общего сопротивления R0 можно использовать две формулы:
1 / R0 = 1 / R1 + 1 / R2 или R0 = R1 · R2 / (R1 + R2)

Задача.

Решение.

по первой формуле:
1 / R2 = 1 / R0 - 1 / R1.
1 / R2 = 1 / 1,6 - 1 / 2,7 = ( 2,7 - 1,6) / 2,7 · 1,6 = 1,1 / 1,6 · 2,7.
Отсюда R2 = 1,6 · 2,7 / 1,1 = 3,9 кОм.

Промышленность выпускает резисторы определенных
номиналов, для которых установлены шесть рядов номи -
нальных сопротивлений: E6, E12, E24, E48, E96, E192.
Число, стоящее после символа Е, определяет количество
номинальных величин в ряду. Каждый ряд задаётся
числовыми коэффициентами, умножаемыми на 10 n, где n -
целое положительное или отрицательное число. Наиболее
распространёнными являются ряды Е6, Е12, Е24, которые
представлены в таблице (смотрите следующий кадр).

рядов.
1) 6,2·10 -1 = 6, 2·0,1 = 0,62 Ом; 2) 8,2 ·10 0 = 8,2·1 = 8,2 Ом;
3) 4,7 · 10 3 = 4,7·1000 = 4,7 кОм; 4) 1,5 · 10 5 = 150 кОм

Е24, выбираем сопротивление резистора R2 равным 3,9 кОм.
Мощность рассеяния определяется по формуле:
P = U 2 / R
Если R1 = R2, то P1 = P2. А так как R1 < R2,
то на резисторе R1 будет выделяться мощность
P1 > 0,5 Вт, а на резисторе R2 < 0,5 Вт. Таким
образом, резистор R1 может перегреваться, поэтому его мощность рассеяния выбираем равной 1Вт. Резистор R2 выбираем с мощностью рассеяния P2 = 0,5 Вт.