Методическая разработка Электродинамика (стр. 16 )

Общее сопротивление увеличивается и равно сумме сопротивлений всех потребителей. Если напряжение источника больше, чем надо потребителю, тогда его надо поделить (см. п. 4 и 5). Силу тока в цепи можно найти, разделив общее напряжение на общее сопротивление:

  i.  I = U/ Rобщ = U/R+ R+ R+ …

Пояснение к теме “Последовательное соединение потребителей”.

- Кто последний? Я за вами…

Именно так соединяются между собой потребители при последовательном соединении – друг за другом: конец первого – с началом второго, конец второго – с началом третьего и т. д.

Начало первого и конец последнего подключают к источнику; внимательно рассмотрите все это на схеме (см. выше).

Из схемы вам должно быть видно первое свойство (не очень хорошее): отключили или перегорел любой потребитель, цепь разорвалась и все выключились, перестали работать.

(Но это можно и для пользы применить: все выключатели включаются в цепь последовательно – там, где это удобно).

ВНИМАНИЕ: понятия “Начало” и “Конец” – лампочек, плиток, паяльников – чисто условные, а вот у разных обмоток – реле электромагнитов, трансформаторов, электродвигателей – совсем не условные, и там этого надо строго придерживаться …

Свойства последовательного соединения.

1. Сила тока в любом потребителе одинакова – нет ни одной точки разветвления, где такой же ток идет и от источника.

2. Ток в цепи можно найти, разделив напряжение источника на общее сопротивление цепи.

3. Общее сопротивление цепи увеличивается и равно сумме сопротивлений всех потребителей: R = R+ R+ R+ R+ …

ВНИМАНИЕ! САМОЕ ГЛАВНОЕ!

4. Напряжение источника делится между потребителями: где больше сопротивление, там Ии больше напряжение; U= IR; U= IR; U= IR, … - от места не зависит.

5. Сумма падений напряжений на всех потребителях равна напряжению источника: U = U+ U+ U+ … - это пригодится при проверке правильности решения задач.

6. Чем больше включается в цепь потребителей, тем больше общее сопротивление – это имеет практический смысл: R↑.

7. Когда же надо применять последовательное соединение? Когда потребители рассчитаны на напряжение меньшее, чем дает источник, приходится “делить” напряжение (вспомните елочную гирлянду: каждая лампочка на 13 В, а в сети – 220 В). Сколько надо лампочек включить, чтобы каждая получила по 12 В? Вот и задача … когда надо увеличить сопротивление цепи. (Вспомните реостат: каждый виток – это потребитель, включенный последовательно. Передвигаем ползунок – меняем общее сопротивление цепи, а значит, и силу тока в цепи – опять закон Ома…)

Последовательное соединение источников.

Каждый химический источник тока имеет три характеристики: 1. ЭДС одного источника 1,25 – 2,0 В. 2. Внутреннее сопротивление одного источника зависит от размеров источника. 3. Емкость источника – запас энергии в ампер-часах.

При последовательном соединении общая ЭДС увеличивается: E = En (хорошо).

Внутреннее сопротивление батарей увеличивается: R= Rn (плохо).

Емкость батареи равна емкости одного, наименьшего, элемента: q = q(плохо).

Сравните, как похоже соединение потребителей и соединение источников последовательное:

У потребителей

1. U = U+ U+ U+ … 2. R = R+ R+ R+ … 3. q = It.

У источников

1. E = E+ E+ E, или E = En, 2. R= R+ R+ R, или R = Rn. 3. q = It, или q = q.

На практике последовательное соединение источников применяется гораздо чаще, чем параллельное. Так, всегда требуется напряжение больше, чем дает один источник (1,25 – 2 В).

Пример решения задачи на последовательное соединение потребителей.

Дано: два потребителя с сопротивлением 12 и 24 Ом включены последовательно и подключены к источнику с напряжением.

Определить: 1) общее сопротивление, 2) силу тока, 3) напряжение на первом и втором потребителях, 4) мощность каждого потребителя, 5) мощность, отдаваемую источником (R= 12 Ом; R= 24 Ом; U = 72 В; R = ?; I = ? U= ? U= ? P= ? P= ? )

Проверит правильность решения задачи.

Решение: 1) R = P+ R= 12 + 24 = 36 Ом. 2) I = U/R = 72 / 36 = 2 А. 3) U= I R= 2 x 12 = 24 В. 4) U= I R= 2 x 24 = 48 В.

Проверка: U = U+ U= 24 + 48 = 72 В. 5) P= I² R= 2² x 12 = 48 Вт, или P= UI = 24 x 2 = 48 Вт. 6) P= I² R= 2² x 24 = 96 Вт, или P= UI = 48 x 2 = 96 Вт. 7) Отдаваемая мощность источника P = P+ P= 48 + 96 = 144 Вт, или P = I²R = 2²x 36 = 144 Вт, или P = U= 72 x 2 = 144 Вт.

ВНИМАНИЕ: если те же потребители включены (по ошибке) параллельно к тому же источнику, то решение и результаты будут совершенно другими: или потребители выйдут из строя, если они не рассчитаны на такие напряжения (в первой задаче – 24 и 48 В, а здесь – 72 В), или источник сгорит: там – 2 А, здесь – целых 9 А.

ВЫВОД: ВКЛЮЧАЯ ПОТРЕБИТЕЛИ – СПЕШИТЬ НЕ НАДО.