Соединение проводников. Превращение электрической энергии

Любой проводник электрической энергии характеризуется сопротивлением протекания электрического тока. Сопротивление определяется соотношением R= ρ l/ S, где l – длина проводника, S– площадь поперечного сечения, ρ –удельное сопротивление (характеризует свойства материала). При последовательном соединении сопротивлений (см. рисунок 5.2.а) общее сопротивление равно сумме отдельных сопротивлений: R = R₁ + R₂ +…+ R_n(подобно сопротивлению движения жидкости). В такой последовательной цепи сила тока одинакова во всех участках цепи, а напряжения на концах отдельных участков пропорциональны сопротивлениям этих участков: U₁ / U₂ = R₁ / R₂. Полное напряжение на концах последовательной цепи равно сумме напряжений на отдельных участках: U = U₁ + U₂ + … + U_n.

Рисунок 5.2.а - Последовательное соединение сопротивлений

При параллельном соединении сопротивлений (см.рисунок 5.2.б) складываются обратные сопротивлениям величины – проводимости: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ +…+ +1/R_n. В этом случае одинаковы напряжения на отдельных сопротивлениях, а токи в различных неразветвленных участках обратно пропорциональны их сопротивлениям: I₁ / I₂ = R₂ / R₁. Величина тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов в параллельно включенных участках: I = I₁ + I₂ + … + I_n.

Рисунок 5.2.б - Параллельное соединение сопротивлений

В однородном участке цепи вся совершаемая током работа реализуется в выделяющейся теплоте. Если сопротивление какого-либо участка цепи значительно больше, чем сопротивление всех остальных участков, то здесь выделяется практически все джоулево тепло. Такой случай осуществляется в лампах накаливания и нагревательных приборах, сопротивление которых значительно больше, чем сопротивление подводящих проводов. Таким же распределением сопротивлений пользуются при контактной электросварке, применяемой для металлов со значительным удельным сопротивлением (никель, тантал, молибден и др.) При такой сварке все сопротивление сосредоточено в месте контакта свариваемых деталей.