Неразветвленная электрическая цепь (последовательное соединение)

Особенность данной цепи: по всем ее элементам течет один и тот же ток.

Запишем уравнение по второму закону Кирхгофа для цепи (рис. 3.4), приняв обход контура совпадающим с направлением тока. Считаем, что сопротивления источников равны нулю.

Рис. 3.4

Из уравнения (3.1) выразим ток:

Анализ данного выражения показывает, что с увеличением числа последовательно соединенных резисторов ток в цепи уменьшается. Эквивалентное сопротивление цепи можно определить:

В случае соединения п одинаковых последовательно включенных резисторов с сопротивлением Rj их эквивалентное сопротивление составит:

Умножив обе части уравнения (3.1) на ток /, получим уравнение баланса мощностей:

Преобразуем цепь, как показано на рис. 3.5.

Рис. 3.5

Тогда можно записать:

где Ux = IRy, U2 = IR2; U3 = Щ

Недостаток последовательного соединения элементов заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного элемента прекращается работа всех остальных.

Пример 3.2

Потребитель питается от сети с напряжением 220 В. Какое сопротивление следует включить последовательно с потребителем, чтобы уменьшить его ток с 6 до 2 А?

Решение

Контрольные вопросы и задания

  • 1. В чем состоит особенность неразветвленной электрической цепи?
  • 2. Как определить эквивалентное сопротивление последовательно соединенных резисторов?
  • 3. Определите эквивалентное сопротивление 15-ти последовательно соединенных резисторов, каждый из которых имеет сопротивление 10 Ом.
  • 4. Как определить падение напряжения на участке электрической цепи?
  • 5. Как определить общее напряжение при последовательно соединенных резисторах?
  • 6. Какой недостаток имеет последовательное соединение элементов?
  • 7. Электрический чайник с номинальным напряжением 120 В и сопротивлением 60 Ом необходимо включить в сеть с напряжением 220 В. Какое сопротивление следует включить последовательно с чайником, чтобы он мог работать при номинальном напряжении?
  • 8. Два резистора соединены последовательно. Какая мощность выделяется на первом резисторе, если U2 = 50 В, /= 10 А, а напряжение на зажимах источника U = 220 В?
  • 9. Электрическая цепь состоит из трех последовательно соединенных резисторов. Определите сопротивление первого резистора, если /?3 = 1,2 кОм, Р3 = 0, 44 кВт, U2 = 275 В, а напряжение на зажимах источника питания U= 1,7 кВ.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >