Применять электрическую энергию может быть, только подключив потребитель к источнику тока. При всем этом к одному источнику нередко подключают несколько потребителей.
Дабы верно соединять приборы между собой, необходимо разбираться в схемах и уметь составлять электрическую цепь из применяемых частей.
Обычно поначалу отрисовывают электрическую схему цепи на бумаге. На таковой схеме указывают, как конкретно должны соединяться между собой различные элементы, включаемые в цепь.
Потом на нарисованной схеме инспектируют корректность соединений. И, только потом подключают разные потребители, соединительные провода и остальные части цепи к источнику тока.
Умение составлять электрические схемы на бумаге дозволит избежать ошибок, маленьких замыканий и выхода из строя разных звеньев цепи.
Рис. 1. Порядок действий: поначалу составь схему, потом проверь ее корректность, и только потом соединяй электроприборы в цепь
Из каких частей состоит простая электрическая цепь
Простая электрическая цепь содержит:
- источник тока;
- соединительные провода;
- приемники тока (потребители электроэнергии);
- ключ;
Примечание: Источник делает и поддерживает электрическое поле для долгого протекания тока.
Рис. 2. Простая электрическая цепь состоит из батарейки, выключателя, проводов и лампочки. Батарейка – источник тока, а лампочка – потребитель
Виды потребителей тока
Посреди потребителей, применяемых в быту, можно выделить:
- электрические движки;
- осветительные приборы – лампы, люстры, бра, торшеры и т. п.;
- обогреватели, электрической плиты, утюги;
- холодильники;
- и другие сложные электронные приборы – радио, телеки, плееры, компы, принтеры, мобильники, планшеты;
Рис. 3. Разные электрические устройства — потребители тока, служат нагрузкой для источника тока
Функции разных частей цепи
Каждый элемент электрической цепи делает свои специальные функции.
Источник тока снабжает энергией приемники тока – потребители.
Соединительные провода доставляют энергию от источника к потребителям.
Различные кнопки, выключатели, рубильники, используют в нужные моменты времени для подключения потребителей к источнику тока, а, так же, их отключения от источника.
Рис. 4. Каждый элемент электрической цепи делает определенные функции
Дабы по электрической цепи циркулировал ток, эта цепь должна быть замкнутой.
Потому неважно какая замкнутая цепь состоит из частей, способных проводить электрический ток — проводников.
Если разомкнуть (порвать) цепь в какой-нибудь ее части, то электрический ток не станет по ней протекать. Разрывают цепь в нужные моменты времени при помощи различных выключателей.
Рис. 5. Если цепь разомкнуть, ток закончится
Как элементы электрической цепи обозначают на схемах
Для наглядности методы соединения частей изображают графически. Такие чертежи именуют принципными электрическими схемами (рис. 6). Дабы не отрисовывать элементы в подробностях, для них выдумали облегченные обозначения.
Рис. 6. Пример цепи и ее электрической схемы
Обозначение каждого элемента стандартизировали. Благодаря эталонам, схема цепи, составленная в какой-нибудь стране, может быть прочитана и воспроизведена в другой части мира.
На рисунке 7 приведены обозначения, принятые в странах СНГ и некоторых странах Европы.
Рис. 7. Условные обозначения некоторых частей электрической цепи
Вблизи с графическим эмблемой указывают буквенные обозначения. Элементы на схемах принято обозначать латинскими знаками так:
- гальваническую батарею GB либо B. В качестве источника тока для малогабаритных электронных устройств нередко используют батареи, либо батарейки;
- выключатель – SA, кнопка — SB; Для кнопок и выключателей время от времени применяют только одну буковку S;
- проводник, владеющий сопротивлением – R;
- соединительные клеммы — знаками XT;
- эмблемой FU — плавкий предохранитель. Он служит для защиты схемы и из строя первым, как ток превзойдет определенный порог, обозначенный на таком предохранителе;
- нагревательный элемент электроплит и других обогревателей — эмблемой EK;
- лампу накаливания – HL либо HA;
- разъем вилка-розетка – XS;
- электродвигатель неизменного тока – M;
- электромеханический звонок – HA.
Нередко случается так, что на схемах находятся элементы, обозначаемые одинаковыми графическими значками. Дабы различать их, дополнительно вводят цифровую нумерацию (рис. 8).
Рис. 8. Для нескольких одинаковых частей цепи используют цифровую нумерацию
К примеру, первую лампу обозначают HL1, вторую – HL2, и т.д..
Примечание: В Северной Америке и Стране восходящего солнца графические обозначения некоторых частей отличаются.
Существует очередное, полезное для составителя схем, правило.
Элемент цепи можно передвигать по схеме вдоль соединительного проводника, если это не изменяет электрические соединения.
Благодаря такому правилу, одну и ту же схему можно нарисовать разными методами (рис. 9).
Рис. 9. Элементы цепи можно передвигать по схеме, если это не нарушает соединений
Зачем отрисовывают точки на схемах
Дабы обозначить соединение частей на схемах, применяют точки. Нарисованная точка показывает на наличие контакта между токоведущими проводниками (рис. 10).
Рис. 10. Ставьте точку там, где проводники соединяются
Если в каком-либо месте цепи соединяются три либо более проводящих полосы, их соединение обозначают точкой.
На следующем рисунке приведен пример применения точек на обычных схемах, состоящих из батареек и лампочек. Набросок 11а содержит соединение нескольких проводящих дорожек. Благодаря соединениям заряды во время протекания тока могут передвигаться из 1-го проводника в другой.
При построении электрических схем используют разные методы соединения частей, более распространенные — последовательное и параллельное соединение, а так же, смешанное.
Рис. 11. А) – две лампы подключены к общему источнику тока. Б) – любая лампа подключена с собственному собственному источнику, проводники не соединяются
А на рисунке 11б представлено скрещение изолированных проводников. Соединений между такими проводниками нет и, ток из 1-го проводника во 2-ой проводник просачиваться не будет.
Непременно на схемах обозначайте точками соединения проводников. Если точку на схеме не поставить, то другие люди, читающие ваши схемы, помыслят, что проводники не соединяются, а скрещиваются без соединения.
Цепь состоит из источника тока
С1-1. На фото изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, присоединенного к батарее, и амперметра. Используя законы неизменного тока, растолкуйте, как поменяется (возрастет либо уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в последнее правое положение.
С1-2. На фото изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, присоединенного к батарее, и амперметра. Используя законы неизменного тока, растолкуйте, как поменяется (возрастет либо уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в последнее левое положение.
С1-4. На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с внутренним сопротивлением, два резистора, конденсатор, ключ К, также амперметр и безупречный вольтметр. Как поменяются показания амперметра и вольтметра в итоге замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для разъяснения.
С4-6. При маленьком замыкании выводов аккума сила тока в цепи равна 12 А. При подключении к выводам аккума электрической лампы электрическим сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По результатам этих тестов обусловьте внутреннее сопротивление аккума.
С4-7. При маленьком замыкании клемм аккума сила тока в цепи равна 20 А. При подключении к клеммам аккума электрической лампы с электрическим сопротивлением нити 5,4 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По этим результатам измерений обусловьте ЭДС и внутреннее сопротивление аккума.
С4-11. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника ΔT за 15 с? Конфигурацией сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 · 10 8 Ом · м)
С4-13. Два последовательно соединённых гальванических элемента с одинаковыми ЭДС (см. набросок) замкнуты на параллельно соединённые резисторы, сопротивления которых R1 = 3 Ом, R2 = 6 Ом. Внутреннее сопротивление первого элемента r1 = 0,8 Ом. Чему равно внутреннее сопротивление r2 второго элемента, если напряжение на его зажимах равно нулю?
С4-14. При исследовании закона Ома для полной электрической цепи ученик изучил зависимость напряжения на полюсах источника тока от силы тока во наружной цепи (см. набросок).Внутреннее сопротивление источника не находится в зависимости от силы тока. Сопротивление вольтметра велико, сопротивление амперметра пренебрежимо не много. При силе тока в цепи 1 А вольтметр демонстрировал напряжение 4,4 В, а при силе тока 2 А – напряжение 3,3 В. Обусловьте, какую силу тока покажет амперметр при показаниях вольтметра, равных 1,0 В.
С4-15. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора q = 2 мкКл, ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление r = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в итоге разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.
С4-16. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 24 В, сопротивление резистора R = 25 Ом, заряд конденсатора 2 мкКл. После размыкания ключа К в итоге разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты 20 мкДж. Найдите внутреннее сопротивление батарейки r .
С4-19. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и тонкий конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,002 м. Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора?
С4-21. Конденсатор емкостью 2 мкФ присоединен к источнику неизменного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 1 Ом, R3 = 3 Ом. Каковой заряд на левой обкладке конденсатора?
С4-22. К источнику тока с внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом подключен реостат, сопротивление которого можно изменять в границах от 1 Ом до 10 Ом. Наибольшая мощность, выделяемая на реостате, Р = 37,5 Вт. Чему равна ЭДС источника тока?
С4-23. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в границах от 1 до 5 Ом. Чему равна наибольшая мощность тока, выделяемая на реостате?
С4-24. Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в границах от 1 Ом до 5 Ом. Наибольшая мощность тока Р max , выделяющаяся на реостате, равна 4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника?
С4-25. Реостат R подключен к источнику тока с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r (см. набросок). Зависимость силы тока в цепи от сопротивления реостата представлена на графике. Найдите сопротивление реостата, при котором мощность тока, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника, равна 8 Вт.
С4-26. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме, на рисунке. Сопротивления R1 и R 2 равны 20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно 10 кОм, а амперметра — 0,4 Ом. ЭДС источника равна 36 В, а его внутреннее сопротивление — 1 Ом.. На рисунке показаны шкалы устройств с показаниями, которые получил ученик. Исправны ли приборы либо же некий из них даёт неправильные показания?
С4-30. На фото представлена установка, в какой электродвигатель (1) при помощи нити (2) умеренно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) врубается, а при прохождении каретки мимо датчика В секундомер выключается.
После измерения силы тока (6), напряжения (7) и времени (экран 5) ученик при помощи динамометра измерил силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной 0,4 Н. Высчитайте отношение A работы силы упругости нити к работе электрического тока во наружной цепи.
С4-31. На фото представлена установка, в какой электродвигатель (1) при помощи нити (2) умеренно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) врубается, а после прохождения каретки мимо датчика В – выключается. Показания секундомера после прохождения датчика В показаны на экране вблизи с секундомером. Сила трения скольжения каретки по направляющей была измерена при помощи динамометра. Она оказалась равной 0,4 Н. Чему равно напряжение на движке, если при силе тока, зафиксированной амперметром (5), работа силы упругости нити составляет 5% от работы источника тока во наружной цепи?
С4-35. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме на рисунке.
С4-21. В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо не достаточно, а в оборотном — неоднократно превосходит сопротивление резисторов. При подключении к точке А — положительного, а к точке В — отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность равна 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и обусловьте сопротивление резисторов в этой цепи.
