Изучение параллельного соединения сопротивлений

Оценив сопротивления токоприемников и зная напряжения источника тока, определить ориентировочно значение тока в каждом токоприемнике. Если он не превосходит допустимой для данного токоприемника величины, выбрать ампер­метр с таким расчетом, чтобы найденный ток составлял 80—90% номинального тока амперметра. Если же найденный ток превосхо­дит допустимый, то амперметр подбирать по току, допустимому для данного участка. Так же подобрать амперметры для других участков.

Амперметр в неразветвленном участке и реостат подобрать по сумме токов в участках. Сопротивление реостата выбрать, как и в предыдущих работах.

После сборки цепи и провер­ки ее руководителем ввести рео­стат полностью и подключить цепь к источнику тока. Сопро­тивление реостата уменьшать до тех пор, пока ток в одном из то­коприемников не достигнет мак­симально допустимой величины или реостат не окажется полностью выведенным.

.

Рис. 5. Параллельное соединение сопротивлений.

Показания приборов, соответствующие этому положению движка реостата, записать в таблицу4. Эти измере­ния повторить дважды при меньших значениях тока.

По результатам измерений подсчитать сопротивления токопри­емников, проводимость всей цепи (по показаниям приборов), сум­му токов в участках и их средние значения по результатам прове­денных опытов. Сделать вывод, в каком сопротивлении течет наи­больший ток. Проверить уравнения I= I₁ + I₂ + I₃; g = , При наличии расхождений объяснить их причины.

Дополнительный материал к работе.

Параллельное соединение сопротивлений. Параллель­ным называют такое соединение, при котором начала всех сопро­тивлений соединены в одной точке, концы — в другой, а ток раз­ветвляется по отдельным сопротивлениям (рис.5). Параллельная цепь обладает следующими свойствами.

1. Напряжение на параллельно соединенных участках одно и то же, то есть U₁ = U₂ = U₃=U, так как все параллельно соединенные участки подсоединены к одним и тем же зажимам А и В, напряже­ние между которыми и является напряжением на отдельных участках.

2. Сумма токов отдельных ветвей равна току до разветвления, то есть I = I₁ + I₂ + I₃- Это свойство объясняется тем, что электроны в узловой точке накапливаться не могут.

3. Токи в параллельных ветвях обратно пропорциональны, вели­чинам сопротивлений этих ветвей.

На основании закона Ома, для первого участка:

I₁ =

Аналогично для второго и третьего участков:

I₂ = и I₃ =

Отсюда, разделив первое уравнение на второе, а второе на третье, получим:

после сокращения правых частей уравнений на U

4. Эквивалентная проводимость параллельной цепи равна сумме проводимостей отдельных параллельных ветвей.

Действительно, согласно закону Ома для участка цепи и на ос­новании второго свойства,

После сокращения обеих частей уравнения на U

или

g = g₁ + g_{2 +} g₃,

где g—эквивалентная проводимость параллельной цепи;

R — эквивалентное сопротивление параллельной цепи.

Если параллельно соединены два сопротивления, то

Откуда

R=

Таким образом, эквивалентное сопротивление параллельной це­пи подсчитывают через проводимость, и лишь в случае параллель­ного соединения двух сопротивлений можно воспользоваться пос­ледней формулой.

Смешанное соединение соп­ротивлений. Смешанным называется такое соединение, при котором часть сопротив­лений, входящих в цепь, сое­динена последовательно, а часть — параллельно.

Рис. 6. Схема цепи со смешанным соединением сопротивлений.

Видов смешанных соединений мо­жет быть очень много. На рисунке 6 изображена сме­шанная цепь, которая представляет собой три последовательных участка, соединенных парал­лельно.

Конкретного способа решения смешанных цепей указать нельзя из-за их большого разнообразия, но в общем случае сначала е следует решить последовательно соединенные участки, а потом — па­раллельные или наоборот.

Напряжение на зажимах внешнего участка U=IR=4·4=16в

Ток в верхней ветви

I₁=

Ток в средней ветви

I₂=

Ток в нижней ветви

I₃=

Падение напряжения внутри генератора U₀=E—U=24—16=8 В.