Резисторы, соединенные последовательно и параллельно    

    проволокаОпределим сопротивление трех отрезков нихромовой проволоки

    Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 1, используя три отрезка нихромовой проволоки (или любые три резистора) сопротивлением R1, R2 и R3. Определите общее сопротивление R резисторов по формуле R = V/I. Затем замените эти три резистора сначала резистором сопротивлением R|, потом R2 и, наконец, Ra и определите сопротивление каждого из них. Вы должны обнаружить, что когда резисторы соединены последовательно, то общее сопротивление равно сумме этих сопротивлений — R1, R2 и R3, т.е.
    R= R+ R2 + R3

    Теперь соедините те же самые резисторы параллельно, как показано на рисунке 1, и определите их общее сопротивление R. На этот раз вы обнаружите, что обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин каждого отдельного сопротивления, т. е.

    1/R= 1/R+ 1/R2 + 1/R3

     

     

    Эти соотношения могут быть также найдены теоретически. Рассмотрим ре­зисторы, соединенные последователь­но (рис. 3). Поскольку они соеди­нены последовательно, сила тока / в каждом резисторе одинакова. Раз­ность потенциалов между концами R1 составляет V1, и согласно закону Ома V1=IR1. Также V2=IR2 и V3=IR3.

     

    Пусть R будет комбинированным сопротивлением этих трех резисторов, а V — разностью потенциалов между крайними концами. Разность потен­циалов в комбинации резисторов должна быть равна сумме разностей потенциалов на каждом из резисторов. Отсюда V= V+ V2 + V3.Подставляя значение для V1, V2V3, получаем V=IR+ IR2 + IR3. Но V=IR, поэтому V=IR+ IR2 + IR3. Сокращая на I, получаем: R= R+ R2 + R3

    Когда резисторы соединены последо­вательно, то общее их сопротивление составляет сумму отдельных сопротив­лений и, таким образом, превышает любое отдельное сопротивление.

    Теперь рассмотрим резисторы со­противлениями R1, R2 и Rз, соединен­ные параллельно, как показано на ри­сунке 4. Здесь постоянным фактором является разность потенциалов между соединениями А и В. Какой бы путь ни выбрал заряд, разность потенциалов должна быть одной и той же. Вместе с тем сила тока в каждом резисторе различна. На осно­вании закона Ома разность потенциа­лов V между А и В определяется по формуле V=I1R1=I2R2=I3R3=IR где I — общая сила тока и R — общее сопротивление. В точке A I=I1+I2+I3 , а подстановка величин для силы тока дает V/R= V/R1+V/R2+V/R3. Сокращаем на V, получаем 1/R=1/R1+1/R2+1/R3

    Когда все сопротивления имеют оди­наковое значение, т. е.  R1 = R2 = R3, то 1/R=1/R1+1/R1+1/R1=3/R1, R=1/3R1, поэтому эффективное сопротивление равно 1/3 сопротивления каждого от­дельного резистора. Соединение рези­сторов параллельно обеспечивает то, что общее сопротивление меньше, чем наименьшее отдельное сопротивление одного резистора. Например, если имеются только два резистора сопро­тивлениями 1 Ом каждый, то при сое­динении их параллельно получается сопротивление цепи 1/2Ом.

     

    В последовательной цепи ток по­стоянен по всей цепи. Поэтому, оче­видно, непрактично соединять элект­ролампу и электронагреватель после­довательно, потому что они связаны с токами, значительно отличающимися по значению. Главным недостатком последовательной цепи является то, что если одна ее составляющая от­казывает, то прекращает работать вся цепь и ни одна из составляющих не работает. Если вы украсите ново­годнюю елку лампочками, вы потрати­те много времени, разыскивая пере­горевшую лампочку; каждая должна быть проверена, чтобы узнать, кото­рая из них не действует.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved