5 применений последовательного соединения ламп

Как известно, в быту повсеместно используется параллельное подключение ламп. Однако последовательная схема также может применяться и быть полезна.

Давайте рассмотрим все нюансы обеих схем, ошибки которые можно допустить при сборке и приведем примеры практической их реализации в домашних условиях.

Последовательная схема подключения

В начале рассмотрим простейшую сборку из двух последовательно подключенных лампочек накаливания.

Имеем:

• две лампы вкрученные в патроны

• два провода питания выходящие из патронов

Что нужно, чтобы подключить их последовательно? Ничего сложного здесь нет.

Просто берете любой конец провода от каждой лампы и скручивает их между собой.

На два оставшихся конца вам необходимо подать напряжение 220 Вольт (фазу и ноль).

Как будет работать такая схема? При подаче фазы на провод, она пройдя через нить накала одной лампы, через скрутку попадает на вторую лампочку. И далее встречается с нулем.

Почему такое простое соединение практически не применяется в квартирах и домах? Объясняется это тем, что лампы в этом случае будут гореть менее чем в полнакала.

При этом напряжение будет распределяться на них равномерно. К примеру, если это обычные лампочки по 100 Ватт с рабочим напряжением 220 Вольт, то на каждую из них будет приходиться плюс-минус 110 Вольт.

1 of 2

Соответственно и светить они будут менее чем в половину от своей изначальной мощности.

Грубо говоря, если вы подключите параллельно две лампы по 100Вт каждая, то в итоге получите светильник мощностью в 200Вт. А если эту же схему собрать последовательно, то общая мощность светильника будет гораздо меньше, чем мощность всего одной лампочки.

Вот результат измерения силы тока такой сборки при фактическом питающем напряжении 240В.

Исходя из формулы расчета получаем, что две лампочки светят с мощностью равной всего: P=I*U=69. 6Вт

При этом, падение яркости будет равномерным только при условии, что лампочки у вас одинаковой мощности.

Если они отличаются, допустим одна из них 60Вт, а другая 40Вт, то и напряжение на них будет распределяться уже по другому.

1 of 2

Что это дает нам в практическом смысле при реализации данных схем?

Какая лампочка будет светить ярче и почему

Лучше и ярче будет гореть лампа, у которой нить накала имеет большее сопротивление.

Возьмите к примеру лампочки, кардинально отличающиеся по мощности — 25Вт и 200Вт и соедините последовательно.

Какая из них будет светиться почти в полный накал? Та, что имеет P=25Вт.

Удельное сопротивление ее вольфрамовой нити значительно больше чем у двухсотки, а следовательно падение напряжения на ней сравнимо с напряжением в сети. При последовательном соединении ток будет одинаков в любом участке цепи.

При этом величина силы тока, способная разжечь 25-ти ваттку, никак не способна «поджечь» двухсотку. Грубо говоря, источник света с лампой 200Вт и более, будет восприниматься относительно 25Вт как обычный участок провода, через который течет ток.

Можно увеличить количество ламп и добавить в схему еще одну. Делается это опять все просто.

Два конца питающего провода третьей лампы, скручиваете с любыми концами от первых двух. А на оставшиеся опять подаете 220В.

1 of 2

Как будет светиться в этом случае данная гирлянда? Падение напряжения будет еще больше, а значит лампочки загорятся не то что в полсилы, а вообще будут еле-еле гореть.

Недостатки схемы

Помимо существенного падения напряжения, вторым отрицательным моментом такой схемы, является ее ненадежность.

Если у вас сгорит всего одна из лампочек в этой цепочке, то сразу же потухнут и все остальные.

Еще нужно сделать замечание, что такая последовательная схема будет хорошо работать на обычных лампах накаливания. На некоторых других видах, в том числе светодиодных, никакого эффекта можете и не дождаться.

У них в конструкции может быть заложена электронная схема, которой нужно питание порядка 220В. Безусловно, они могут работать и от пониженных значений в 150-160В, но 90В и менее, для них уже будет недостаточно.

Ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Кстати, некоторые электрики при монтаже освещения в квартире могут совершить случайную ошибку, которая как раз таки связана с последовательным подключением источников освещения.

В результате, у вас будет наблюдаться следующий эффект. При включении выключателя света будет загораться одна лампочка в комнате, а при его выключении — другая.

1 of 2

При этом невозможно будет добиться того, чтобы потухли обе сразу. Как такое возможно?

Ошибка кроется в том, что электрик просто перепутал место присоединения одного из проводов выключателя и воткнул его в разрыв между двух ламп разной мощности. Вот наглядная схема такой неправильной сборки.

Как видно из нее, при включении напряжения, через контакты одноклавишника на второй источник освещения подается напряжение 220V, и он как положено загорается.

При этом первый источник остается без питания, т.к. с обоих сторон к нему подведена «одноименка».

А когда вы разрываете цепь, здесь уже образуется та самая последовательная схема и лампа меньшей мощности будет светиться.

В то время как большей, практически потухнет. Все как и было описано выше.

Применение в быту

Где же можно в быту, применить такую казалось бы не практичную схему?

Самое широко известное использование подобных конструкций — это елочные новогодние гирлянды.

Также можно сделать последовательную подсветку в длинном проходном коридоре и без особых затрат получить освещение в стиле лофт.

Постоянно горят лампочки в подъезде или дома из-за большого напряжения? Самый дешевый выход — включить последовательно еще одну.

Вместо одной 60Вт, включаете две сотки и пользуетесь ими практически «вечно». Из-за пониженного напряжения в 110В, вероятность выхода их из строя снижается в сотни раз.

Еще одно оригинальное применение, которым я все таки не рекомендую пользоваться, но отдельные электрики в безвыходных ситуациях к нему прибегают. Это так называемая фазировка трехфазных цепей.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Допустим, вам нужно подключить параллельно между собой два трехфазных (380В) ввода, от одного источника питания. Вольтметра, мультиметра или тестера у вас под рукой нет. Что делать?

Ведь если перепутать фазы, то запросто можно создать междуфазное КЗ! И здесь вам опять поможет последовательная сборка всего из двух лампочек.

Собираете их по самой первой приведенной схеме и подсоединив один конец провода питания на фазу ввода №1, другим концом поочередно касаетесь жил ввода №2.

При одноименных фазах, лампочки светиться не будут (например фА ввод№1 — фА ввод№2).

А при разных (фА ввод№1 — фВ ввод№2) — они загорятся.

Такой эксперимент только с одной лампой, вам бы никогда не удался, так как она бы моментально взорвалась от повышенного для нее напряжения в 380В. А в последовательной сборке с двумя изделиями одинаковой мощности, к ним будет приложено напряжение в пределах нормы.

Но самое лучшее и практичное применение — это использовать данную схему вовсе не для освещения, а для обогрева. То есть, ваши источники света в первую очередь будут работать не как светильники, а как обогреватели.

Как сделать такую простую и незамысловатую инфракрасную печку, читайте в статье по ссылке ниже.

Что-то подобное зачастую применяется в инкубаторах.

Схема параллельного подключения

Теперь давайте рассмотрим параллельную схему соединения.

При параллельном включении концы питающих проводов двух лампочек, просто скручиваются между собой. Далее, на них подается напряжение 220V.

1 of 2

Таким образом можно подключить любое количество светильников. Самое главное, чтобы сечение питающих проводников было рассчитано на такую нагрузку.

В этом случае все светиться и гореть у вас будет ровно с такой яркостью, на которую изначально и были рассчитаны светильники.

На практике, конечно в одну кучу все провода не скручиваются, а поступают несколько иначе. Пускают один общий протяженный кабель, а уже к нему, в виде отпаек, подсоединяются отдельные лампочки.

Пи этом схема может быть как шлейфная, так и лучевая. Но обе они являются параллельными.

Данная схема применяется повсеместно — в многорожковых люстрах, в уличных светильниках, в домашних декоративных светильниках и т.д.

И если при этом перегорит любая лампочка, остальные как ни в чем ни бывало продолжат светиться.

Напряжение на них подается одновременно и всегда составляет номинальные 220В.

Но все таки при монтаже освещения у себя дома, используя параллельное подключение, не забывайте и о последовательном.

Как было указано выше, оно тоже имеет свои преимущества в определенных ситуациях и может здорово помочь с решением множества задач (декоративная подсветка, светильники-обогреватели, «вечная» лампочка и т.д).

Последовательное и параллельное соединение ламп

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga. ru. Сегодня мы рассмотрим практичные схемы последовательного и параллельного соединения ламп накаливания.

В статье схемы подключения трех и более ламп я рассказывал про параллельное соединение, а вот про последовательное упустил. В этой статье мы рассмотрим оба вида соединений используемых в быту.

Пойдем от простого к сложному. Обыкновенная лампа на принципиальных схемах обозначается таким образом:

Следующий момент Вы должны понять и запомнить:

Соединительные провода на схемах показываются линиями. Места соединения трех и более проводов показываются точками, а если провода пересекаются без соединения, то в месте их пересечения точка не ставится.

На рисунке ниже показано, когда провода просто пересекаются, то есть проходят рядом и не касаются друг друга, и когда провода уже соединены между собой — об этом говорит точка, стоящая в пересечении.

А теперь рассмотрим виды соединений:

Последовательное соединение ламп накаливания.

Последовательное соединение ламп накаливания в домашнем быту используется редко. В свое время я подключал две лампы последовательно у себя в подъезде, но это был единичный случай.

Тут ситуация была такая, что подъездная лампа перегорала с периодичностью в один месяц, и надо было что-то делать.

Обычно, в таких случаях лампу включают через диод, чтобы она питалась пониженным напряжением 110В и долго служила. Вариант проверенный, но при этом сама лампа мерцает, да и светит в полнакала.

Когда же стоят две последовательно, то они так же питаются пониженным напряжением 110В, не мерцают, долго служат, светят и потребляют энергии как одна. Причем их можно развести по разным углам помещения, что тоже плюс.
Но повторюсь – это редкий случай.

Посмотрите на рисунок ниже. Здесь изображены две схемы последовательного соединения ламп накаливания. В верхней части рисунка показана принципиальная схема, а в нижней части – монтажная. Причем для лучшего восприятия, монтажная схема показана с реальным изображением ламп и двужильного провода.

Здесь в линии коричневого цвета, лампы HL1 и HL2 соединены последовательно – одна за другой. Поэтому такое соединение называют последовательным.

Если подать напряжение питания 220В на концы L и N, то загорятся обе лампы, но гореть они будут не в полную силу, а в половину накала. Так как сопротивление нитей ламп рассчитано на питающее напряжение 220В, и когда они стоят в цепи последовательно, одна за другой, то за счет добавления сопротивления нити накала следующей лампы, общее сопротивление цепи будет увеличиваться, а значит, для следующей лампы напряжение всегда будет меньше согласно закону Ома.

Поэтому при последовательном соединении двух ламп напряжение 220В будет делиться пополам, и составит 110В для каждой.

На следующем рисунке показаны три лампы соединенные последовательно.

На этой схеме напряжение на каждой лампе составит около 73 Вольт, так как будет делиться уже между тремя лампами.

Так же примером последовательного соединения могут служить новогодние гирлянды. Здесь из миниатюрных лампочек с низким питанием создается одна лампа на напряжение 220В.

Например, берем лампочки, рассчитанные на 6,3 Вольта и делим их на 220 Вольт. Получается 35 штук. То есть, чтобы сделать одну лампу на напряжение 220В, нам нужно соединить последовательно 35 штук с напряжением питания 6,3 Вольта.

P.S. Так как напряжение в сети не постоянно, то расчет лучше производить исходя из 245 – 250 Вольт.

Как Вы знаете, у гирлянд есть один недостаток. Перегорает одна из ламп, например, канала зеленого цвета, значит, не горит канал зеленого цвета. Тогда мы идем на базар, покупаем лампочки зеленого цвета, а потом дома по одной вынимаем, вставляем новую, и пока не заработает канал, перебираем его весь.

Вывод:

Недостатком последовательного соединения является то, что если выйдет из строя хоть одна из ламп, гореть не будут все, так как нарушается электрическая цепь.

А вторым недостатком, как Вы уже догадались, является слабое свечение. Поэтому последовательное соединение ламп накаливания на напряжение 220В в домашних условиях практически не применяется.

Параллельное соединение ламп.

Параллельным соединением называют такое соединение, где все элементы электрической цепи, в данном случае лампы накаливания, находятся под одним и тем же напряжением. То есть получается, что каждая лампа, своими контактами, подключена и к фазе и к нулю. И если перегорит любая из ламп, то остальные будут гореть. Именно такое соединение ламп, рассчитанных на напряжение питания 220В, используется в домашнем быту, и не только.

На следующем рисунке так же изображено параллельное соединение. Здесь все три лампы соединены в одном месте. Еще такое соединение называют «звезда»

Бывают моменты, что когда именно из одной точки нужно развести проводку в разные направления.

Кстати, именно «звездой» делают разводку по квартире при монтаже розеток.

Ну вот в принципе и все. И как всегда по традиции ролик о последовательном и параллельном подключении ламп

Теперь я думаю, у Вас не должно возникнуть проблем с последовательным и параллельным соединением ламп.
Удачи!

схема, смешанное подключение, плюсы и минусы

При размещении сетевых осветительных приборов (ламп или светодиодных лент) сомнений в том, как подключать их между собой, как правило, не возникает. Если они рассчитаны на напряжение 220 Вольт, традиционно применяемый способ включения – соединение в параллель. Последовательное подключение лампочек используется лишь в редких случаях, когда на их основе делаются гирлянды, например. Другая распространенная причина применения этого способа – желание повысить срок эксплуатации осветительных изделий, используя их на неполную рабочую мощность.

Содержание

1. Последовательное соединение
2. Параллельное включение
3. Законы смешанного соединения
4. Типы ламп и схемы подключения
5. Люминесцентные лампы
6. Галогенные источники и светодиодные лампы

Последовательное соединение

Последовательная схема подключения

Нетиповое последовательное подключение лампочек к сети 220 Вольт отличается следующими характеристиками:

• через все включенные в цепь осветительные элементы течет одинаковый ток;
• распределение падений напряжений на них будет пропорционально внутренним сопротивлениям;
• соответственно этому распределяется мощность, расходуемая на каждом осветителе.

При последовательном соединении лампочек в схеме с общим выключателем рассчитанные на 220 Вольт осветители будут гореть не в полную силу.

При установке в цепочку двух лампочек накаливания с различной мощностью P ярче горит та из них, что обладает большим сопротивлением, то есть менее энергоемкая. Объясняется это очень просто: из-за большего внутреннего сопротивления напряжение на ней будет более значительным по величине. Поскольку в формулу для P этот параметр входит в квадрате P=U2/R – то при фиксированном сопротивлении на ней рассеивается большая мощность (она горит ярче).

Преимуществом последовательного включения ламп является более щадящий режим работы из-за меньшей мощности, потребляемой на каждой из них. Во всех остальных отношениях такой способ подсоединения нежелателен, поскольку его отличают следующие характерные недостатки:

• при выходе из строя одной лампы обесточивается вся цепь, так что осветительная линия полностью перестает работать;
• при установке различных по мощности лампочек они дают разное свечение;
• невозможность использования последовательной схемы при соединении энергосберегающих ламп (для них нужно полное напряжение 220 Вольт).

Последовательный вариант оптимально подойдет для создания «мягкого света» в светильниках-бра или при изготовлении гирлянд из низковольтных светодиодных элементов.

Параллельное включение

Параллельное соединение лампочек

Классическое параллельное подключение ламп отличается от последовательного способа тем, что в этом случае ко всем осветителям прикладывается полное сетевое напряжение.

При параллельном подключении лампочек через каждое из ответвлений протекает «свой» ток, зависящий от сопротивления данной цепочки.

Проводники, подводимые к цоколям и патронам ламп, подсоединяются к одному проводу в виде параллельной сборки. К бесспорным преимуществам этого метода относят следующие его особенности:

• при перегорании одной из лампочек остальные продолжают работать;
• в каждой из ветвей они горят в полную мощность, поскольку ко всем одновременно приложено полное напряжение;
• допускается использовать энергосберегающие лампочки;
• для подключения к сети достаточно вывести из комнатной люстры нужное количество фазных проводников и оформить их в виде коммутируемой группы.

Недостатков у этого метода практически нет, за исключением большого расхода проводников при сильно разветвленных цепях. Без проблем можно подключить несколько лампочек к одному проводу за счет использования принципа разводки. Типовая схема параллельного соединения лампочек с выключателем ничем особым не отличается от обычного включения. В этом случае в нее дополнительно вводится клавишный переключатель.

Законы смешанного соединения

Смешанное соединение

Смешанное включение осветителей описывается следующим образом:

• В его основе лежит параллельное соединение нескольких электрических ветвей.
• В некоторых из ответвлений нагрузки включаются последовательно в виде ряда лампочек, располагающихся одна за другой.

В отдельные параллельные ветви допускается подключать различные типы потребителей, включая лампы накаливания, а также галогенные или светодиодные источники.

При рассмотрении особенностей смешанного соединения обязательно учитываются следующие закономерности:

• Через каждый из последовательно включенных участков цепи протекает один и тот же ток.
• При прохождении через звено с параллельно включенными потребителями он разветвляется, а на выходе снова становится однолинейным.
• С увеличением количества элементов в рабочей цепи абсолютная величина тока в ней уменьшается.
• Напряжение на одном звене равно произведению токовой составляющей на общее сопротивление ветви (закон Ома).
• При росте числа элементов в цепи напряжение на каждом из них соответственно уменьшается.

Смешанный способ подключения имеет ряд преимуществ, определяемых достоинствами каждой из двух основных схем соединения. От последовательного он «унаследовал» его экономичность, а от параллельного – возможность работать даже при выходе из строя элемента в одной из комбинированных цепочек.

Рекомендуется при использовании смешанной схемы группировать в последовательные цепи лампы одинаковой мощности, а в параллельные ветви ставить осветители с различным энергопотреблением.

Типы ламп и схемы подключения

Перед монтажом различных видов осветительных приборов желательно ознакомиться с принципом работы и их внутренним устройством, а также с особенностями схемы включения в питающую сеть. Также важно знать, что каждая из разновидностей способна работать длительное время лишь при строгом соблюдении правил эксплуатации.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы часто устанавливают в служебных помещениях

Помимо традиционных ламп накаливания для освещения служебных и частично бытовых пространств нередко применяются их люминесцентные трубчатые аналоги. Они чаще всего устанавливаются на следующих объектах:

• в цехах и на конвейерных линиях промышленных производств;
• в административных зданиях и в различных боксах;
• в гаражах, торговых залах и подобных им местах общественного пользования.

Значительно реже они используются в домашних условиях – иногда ставят на кухне для организации подсветки рабочей зоны.

Особенностью люминесцентных осветителей является невозможность прямого подключения к сети 220 Вольт, так как для пробоя газового столба требуется высокое напряжение. Для их включения используется особая электронная схема, в состав которой входят такие элементы запуска как дроссель, стартер и высоковольтный конденсатор (в некоторых случаях он не обязателен).

В последние годы неэкономичные и сильно гудящие во время работы дроссельные преобразователи заменяются так называемым «электронным балластом». Порядок его подключения обычно указывается в виде схемы, изображенной на корпусе прибора.

При использовании электронного адаптера подключается одна газоразрядная лампа, либо устанавливается сразу две штуки, соединенные последовательно.

Галогенные источники и светодиодные лампы

При монтаже подвесных потолков традиционно устанавливают галогенные лампы

Осветители первого типа традиционно устанавливаются при монтаже подвесных и натяжных потолков. Они также идеально подходят при необходимости освещения зон с повышенной влажностью, так как выпускаются в нескольких модификациях. Одно из них рассчитано на работу от 12-ти Вольт. Для их получения в районе потолочных перекрытий устанавливается преобразователь, рассчитанный на соответствующее выходное напряжение.

Для светодиодных ламп характерно наличие встроенного драйвера, позволяющего получать нужное напряжение питания (12 или 24 Вольта). Образцы светодиодных осветителей, рассчитанные на работу от 220 Вольт, включаются подобно лампам накаливания. Но в отличие от обычных осветителей включать их в виде последовательной цепочки не рекомендуется.

Важно правильно подбирать тип ламп для определения нужного порядка их подключения. Не допускается соединять в последовательную цепочку энергосберегающие осветители, при монтаже люминесцентных и галогенных светильников руководствуются схемами их включения. При пониженном сетевом напряжении энергосберегающие лампы быстро выходят из строя, а люминесцентные осветители могут совсем не загореться.

лампочек в серии и параллели — научные проекты

(973) 777 — 3113

[email protected]

1059 Main Avenue

Clifton, NJ 07011

07:30 — 19:00

Понедельник.

123 456 789

[email protected]

Голдсмит Холл

Нью -Йорк, Нью -Йорк

07:30 — 19:00

с понедельника по пятницу

Введение: (первоначальное наблюдение)

Вы когда-нибудь задумывались, что произойдет, если вы попытаетесь зажечь две лампы (лампочки) от одной батарейки? Как вы их соединяете? Сколькими способами можно подключить две лампы к одной батарее? Влияет ли способ подключения на количество света в каждой лампе?

Если вы можете изменить количество электричества, подаваемого на каждую лампу, вы сможете регулировать количество света и безопасно использовать сильную батарею для освещения многих низковольтных ламп.

В этом проекте вы будете создавать модели последовательных и параллельных цепей и использовать их, чтобы найти ответы на свои вопросы. Вы также можете взять свою модель в класс и показать другим учащимся, как можно изменить распределение электроэнергии, соединив компоненты последовательно или параллельно.

Сбор информации:

Узнайте об электричестве, напряжении и токе. Читайте книги, журналы или спрашивайте профессионалов, которые могут знать, чтобы узнать, как соединительные цепи влияют на распределение электроэнергии между различными устройствами. Следите за тем, откуда вы получили информацию. Ниже приведены образцы информации, которую вы можете найти:

Что такое электричество? Электричество — это поток электронов в проводнике, таком как медный провод. (Это почти как течение воды в трубе. Чтобы вода текла из одной стороны в другую, в одной стороне должно быть некоторое избыточное давление.

Что такое напряжение? Напряжение — это разница в давлении или концентрации электронов между двумя точками. Откройте водопроводный кран и попытайтесь остановить воду рукой. Вы увидите, что давление высокое. Это давление, которое заставляет воду выходить с высокой скоростью. Говоря об электричестве, это давление известно как напряжение.

Что актуально? Текущее количество электронов, протекающих в секунду. Представьте широкую реку. Хотя вода движется медленно, каждую секунду через вас проходит большое количество воды. Теперь дело о водяном шланге, который вы используете для полива своего сада. Хотя вода внутри шланга движется очень быстро, общее количество воды, проходящей через одну точку шланга, не очень велико. Вам может потребоваться несколько дней, чтобы наполнить бассейн одним шлангом; в то время как медленный поток воды в большой реке может наполнить тот же бассейн за несколько секунд. Таким образом, поток воды в реке высокий, а в шланге низкий.

Что такое нагрузка? Нагрузка или резистор — это все, что потребляет электричество. Например, лампа в электрической цепи является нагрузкой.

Что такое параллельная цепь? Параллельная цепь имеет более одного резистора (все, что использует электричество для выполнения работы) и получила свое название от наличия нескольких (параллельных) путей для перемещения. Заряды могут двигаться по любому из нескольких путей. Если один из элементов в цепи сломан, то по этому пути не будет проходить заряд, но по другим путям по-прежнему будут проходить заряды. Параллельные цепи встречаются в большинстве бытовых электропроводок. Это сделано для того, чтобы свет не переставал работать только потому, что вы выключили телевизор.

Что такое последовательное соединение?

Последовательные цепи иногда называют токосвязанными или шлейфовыми. Ток, протекающий в последовательной цепи, должен проходить через каждый элемент цепи. Следовательно, все компоненты в последовательном соединении пропускают один и тот же ток.

Вопрос/ Цель:

Что вы хотите узнать? Напишите заявление, описывающее, что вы хотите сделать. Используйте свои наблюдения и вопросы, чтобы написать утверждение.

Как последовательное подключение влияет на распределение электроэнергии между различными нагрузками?

Как параллельная схема влияет на распределение электроэнергии между различными нагрузками?

Идентификация переменных:

Когда вы думаете, что знаете, какие переменные могут быть задействованы, подумайте о способах изменения одной за раз. Если вы измените более одного за раз, вы не будете знать, какая переменная вызывает ваше наблюдение. Иногда переменные связаны и работают вместе, чтобы вызвать что-то. Сначала попробуйте выбрать переменные, которые, по вашему мнению, действуют независимо друг от друга.

Гипотеза:

На основе собранной информации сделайте обоснованное предположение о том, какие факторы влияют на систему, с которой вы работаете. Идентификация переменных необходима, прежде чем вы сможете выдвинуть гипотезу.

Схема эксперимента:

Спланируйте эксперимент для проверки каждой гипотезы. Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо. Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».

Эксперимент 1:

Последовательные цепи

Введение: В этом эксперименте вы построите последовательную цепь и исследуете влияние последовательного соединения на распределение электричества.

Процедура:

1. Установите 5 миниатюрных подставок и батарею на деревянную доску.
2. Соедините все миниатюрные базы вместе в цепочку с помощью медных проводов.
3. Подсоедините медный провод от положительного (+) полюса батареи к разомкнутому контакту миниатюрной базы на одном конце цепи.

4. Обозначьте другие соединения от A до E, как показано на схеме.
5. Подсоедините другой медный провод (показан красным) к отрицательному выводу батареи. Другой конец этого провода останется открытым.
6. Установите или привинтите по одной лампе к каждому винтовому основанию.
7. Используйте открытый провод и коснитесь соединительных винтов в положениях A, B, C, D и E. Обратите внимание, как изменится количество света при увеличении количества ламп в цепи. Запишите свои наблюдения. Также обратите внимание:
_Когда вы прикасаетесь к соединению A, в вашей последовательной цепи будет только 1 лампа.

_Когда вы коснетесь соединения B, в вашей последовательной цепи будут 2 лампы.
_Когда вы коснетесь соединения C, в вашей последовательной цепи будут 3 лампы.
_Когда вы коснетесь соединения D, в вашей последовательной цепи будут 4 лампы.
_Когда вы коснетесь соединения E, в вашей последовательной цепи будет 5 ламп.
8. Навсегда подсоедините открытый провод (показан красным) к последнему соединительному винту с маркировкой E. (Если у вас нет света, переключитесь на соединение D или C, пока не увидите немного света).
9. Открутите одну из ламп в цепи. Как это влияет на другие лампы в последовательной цепи?

Почему?
С помощью этого эксперимента можно убедиться, что, убрав одну из ламп схемы, другая лампа мгновенно гаснет. Это происходит потому, что лампы в цепи расположены последовательно. В электрической цепи электроны движутся от положительного полюса (+) к отрицательному полюсу (-). При снятии одной из ламп с опоры поток электронов в струне прекращается. Это можно сравнить с движением на автостраде. Представьте, что некое шоссе, соединяющее города А и Б, закрыто и что эта соединительная дорога единственная доступная. Это привело бы к невозможности сообщения между двумя городами, потому что машинам не разрешалось передвигаться. Точно так же и в настоящем эксперименте электроны в последовательной цепи имеют только способ протекания. Если он закрыт, электрический ток становится равным нулю. Другими словами, лампы гаснут, потому что в цепи нет электронов.
В последовательных цепях существует несколько правил качественного и количественного анализа. Сила тока в этой схеме одинакова для двух ламп (сопротивлений). С другой стороны, общее сопротивление равно сумме сопротивлений каждой лампы. Потенциал равен сумме потенциалов, приложенных к каждой лампе (сопротивлению). Электрическая система в вашем доме имеет сопротивления, которые связаны последовательно и параллельно.

Дополнительная информация о серийных цепях

В последовательной цепи, если вы будете следовать схеме от одной стороны ячейки к другой, вы должны пройти через все различные компоненты, один за другим, без каких-либо ответвлений.

Соедините последовательную цепь, как показано на схеме справа. Начните с двух лампочек, проверьте схему, наблюдайте за количеством света, а затем увеличьте количество лампочек до трех и четырех.

Изменяется ли количество света при увеличении количества лампочек в последовательной цепи?

Теперь выкрутите одну из лампочек. Что происходит с другими лампочками?

 

 

 

В последовательной цепи, если лампа «перегорает» или компонент отключается, все компоненты перестают работать.

Если вы подключите больше ламп в последовательную цепь, они будут тусклее, чем раньше.

 

Последовательные цепи полезны, если вы хотите получить предупреждение о выходе из строя одного из компонентов цепи. Они также используют меньше проводки, чем параллельные цепи (см. ниже).

 

 

Эксперимент 2:

Параллельные цепи

Введение : В этом эксперименте вы построите параллельную цепь и исследуете влияние параллельного соединения на распределение электричества.

Процедура :

1. Установите 5 миниатюрных подставок и батарею на деревянную доску.
2. Подсоедините один контактный винт каждой миниатюрной базы к медному проводу, подключенному к положительному полюсу батареи.
3. Подсоедините оставшийся контактный винт каждой миниатюрной базы к медному проводу, подключенному к отрицательному полюсу батареи.
4. Установите или привинтите по одной лампе к каждому миниатюрному основанию.
5. Добавляя лампы, сравните количество света от каждой лампы. Вы видите какие-то заметные изменения?
6. Отвинтить одну из ламп в цепи. Как это влияет на другие источники света в параллельной цепи?

Почему?
В отличие от последовательной схемы, если убрать одну лампу опоры, другая лампа не потухнет. Как всегда, электроны текут от (+) к (-) полюсу. Когда мы снимаем лампу с одной из опор, электроны в этой ветви цепи не двигаются. Однако это не означает, что цепь замкнута, потому что у электронов есть альтернативный путь (другая ветвь).
Как и в последовательной схеме, для параллельной схемы существует несколько правил количественного определения сопротивления, потенциала и силы тока. Потенциал у двух ламп одинаковый, потому что у нас две независимые ветви. Инверсия полного сопротивления равна сумме инверсий расположенных сопротивлений в цепи (ламп). В частном случае силы тока она равна сумме сил тока, проходящих в каждой из ветвей.

Дополнительная информация о

Параллельные цепи

Пути на железнодорожных линиях идут параллельно друг другу. Параллельная схема аналогична. Различные компоненты подключены к разным проводам. Если вы будете следовать схеме цепи от одной стороны ячейки к другой, вы сможете пройти через все различные компоненты только в том случае, если будете следовать ветвям.

Параллельная цепь с одной ячейкой и двумя лампами

В параллельной цепи при «перегорании» лампы или отсоединении компонента от одного параллельного провода компоненты на разных проводах продолжают работать. В отличие от последовательной схемы, лампы остаются яркими, если вы подключаете больше ламп параллельно.

В параллельной цепи с лампами на отдельных проводах, если одна перегорает, другая продолжает гореть

Параллельные схемы полезны, если вы хотите, чтобы все работало, даже если один компонент вышел из строя. Вот почему наши дома соединены параллельными цепями.

Материалы и оборудование:

Материалы, необходимые для этого проекта:

• 2 батареи (1,5 В или 6 В)
• 2 Деревянные доски (одна для параллельной и одна для последовательной цепи)
• 10 ламп/лампочек (1,5 В или 6 В, в зависимости от аккумулятора)
• 10 миниатюрных оснований или опор для ламп
• Медный провод
• 2 переключателя или рубильника (дополнительно: если вы используете переключатель, вы должны установить его между аккумулятором и цепью.)
• Проволока крышки с зажимами типа «крокодил»
• Электродвигатель (при необходимости)

Где купить?

Если вы не знаете ни одного местного магазина, в котором продаются вышеуказанные товары, вы можете заказать их на http://shop.MiniScience.com

Результаты эксперимента (наблюдение):

Эксперименты часто проводятся последовательно. Можно провести серию экспериментов, каждый раз изменяя одну переменную на разную величину. Серия экспериментов состоит из отдельных экспериментальных «прогонов». Во время каждого прогона вы измеряете, насколько переменная повлияла на изучаемую систему. Для каждого прогона используется разная величина изменения переменной. Это приводит к разной реакции системы. Вы измеряете этот ответ или записываете данные в таблицу для этой цели. Это считается «необработанными данными», поскольку они еще не обработаны и не интерпретированы. Например, когда необработанные данные обрабатываются математически, они становятся результатами.

Ваши результаты будут включать ваш дисплей, вашу демонстрацию и то, что вы узнали во время своих экспериментов.

Расчеты:

Для этого проекта расчеты не требуются.

Сводка результатов:

Подведите итог тому, что произошло. Это может быть в виде таблицы обработанных числовых данных или графиков. Это также может быть письменное изложение того, что произошло во время экспериментов.

На основе расчетов с использованием зарегистрированных данных составляются таблицы и графики. Изучая таблицы и графики, мы можем увидеть тенденции, которые говорят нам, как различные переменные влияют на наши наблюдения. На основании этих тенденций можно сделать выводы об изучаемой системе. Эти выводы помогают нам подтвердить или опровергнуть нашу первоначальную гипотезу. Часто математические уравнения можно составить из графиков. Эти уравнения позволяют нам предсказать, как изменение повлияет на систему, без необходимости проведения дополнительных экспериментов. Продвинутые уровни экспериментальной науки в значительной степени зависят от графического и математического анализа данных. На этом уровне наука становится еще более интересной и мощной.

Заключение:

Используя тенденции в ваших экспериментальных данных и ваших экспериментальных наблюдениях, попытайтесь ответить на ваши первоначальные вопросы. Верна ли ваша гипотеза? Настало время собрать воедино то, что произошло, и оценить проведенные вами эксперименты.

Связанные вопросы и ответы:

То, что вы узнали, может помочь вам ответить на другие вопросы. Многие вопросы связаны. Во время экспериментов у вас могло возникнуть несколько новых вопросов. Теперь вы можете понять или проверить то, что вы обнаружили при сборе информации для проекта. Вопросы ведут к большему количеству вопросов, которые приводят к дополнительным гипотезам, которые необходимо проверить.

Возможные ошибки:

Если вы не заметили ничего отличного от того, что произошло с вашим элементом управления, переменная, которую вы изменили, может не повлиять на исследуемую систему. Если вы не наблюдали последовательную, воспроизводимую тенденцию в своей серии экспериментальных запусков, возможно, экспериментальные ошибки повлияли на ваши результаты. Первое, что нужно проверить, это то, как вы делаете свои измерения. Является ли метод измерения сомнительным или ненадежным? Возможно, вы неправильно читаете показания весов, или, возможно, измерительный прибор работает хаотично.

Если вы обнаружите, что ошибки эксперимента влияют на ваши результаты, тщательно переосмыслите план своих экспериментов. Просмотрите каждый шаг процедуры, чтобы найти источники потенциальных ошибок. Если возможно, попросите ученого просмотреть процедуру вместе с вами. Иногда автор эксперимента может упустить очевидное.

Ссылки:

Перечислите свои онлайновые ссылки или книги в качестве библиографии.

http://en.wikipedia.org/wiki/Series_and_parallel_circuits

http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_5/1.html

Последовательные и параллельные цепи: примеры и правила

Мы используем электрические устройства каждый день и постоянно слышим об электрических цепях. Но знаете ли вы, что на самом деле существует два основных типа схем, и что у них обоих разные правила и приложения? Это объяснение погрузится прямо в эти два типа схем, известные как последовательные и параллельные схемы, и чем именно они отличаются, и где мы применяем каждый тип!

Определение параллельной и последовательной цепи

Если мы хотим соединить два компонента цепи вместе в цепи, то у нас есть два способа сделать это последовательно и параллельно.

Цепь серии состоит из компонентов, которые соединены последовательно , т. е. они соединены один за другим в своего рода «цепочку» компонентов.

Параллельная цепь состоит из компонентов, соединенных параллельно . Для этого мы разделяем схему на две части и размещаем компоненты рядом на нескольких разных ветвях, после чего снова объединяем ветви.

Так в чем именно разница между этими двумя типами схем и как мы видим ее на принципиальных схемах?

Разница между последовательными и параллельными цепями

На изображении ниже мы можем очень четко увидеть разницу между электрическими компонентами, которые соединены последовательно или параллельно.

Три лампы соединены слева параллельно, а справа последовательно, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Разница между последовательной и параллельной схемой заключается в том, в какой конфигурации компоненты соединены друг с другом.

Формулы и правила для последовательных и параллельных цепей

Тремя основными величинами, соответствующими цепям, являются напряжение, ток и сопротивление. В общем, напряжение можно рассматривать как «силу», толкающую заряженные частицы через цепь, ток можно рассматривать как количество заряженных частиц, которые могут пройти через цепь, а сопротивление можно рассматривать как сужение дороги или маленькая дверь: чем больше сопротивление, тем меньше дверь, через которую должны пройти заряженные частицы.

С помощью этих сравнений мы можем понять закон Ома, если сформулируем его следующим образом:

Если мы увеличим толчок (увеличим напряжение) или сделаем дорогу шире (уменьшим сопротивление), больше частиц сможет пройти (ток увеличится).

Правила последовательной цепи

Для последовательной цепи мы находимся в ситуации, показанной на рисунке ниже, в которой два (или более) резистора с сопротивлением и соединены последовательно по напряжению.

Серийная схема A, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Правила для последовательных цепей:

1. Общее сопротивление всех резисторов равно сумме сопротивлений отдельных резисторов. Таким образом, полное сопротивление в цепи выше равно.
2. Ток одинаков через все резисторы. Зная это, мы можем теперь рассчитать этот ток, используя закон Ома, чтобы быть.
3. В результате предыдущего пункта мы можем рассчитать напряжение на отдельных резисторах (и) и получить . Таким образом, напряжение на резисторах пропорционально их сопротивлениям, а сумма отдельных напряжений равна общему напряжению.

Запомните эти правила, разбираясь в них! Вот способ взглянуть на правила и формулы для последовательных цепей.

1. Если вы заряженная частица, вы должны пройти через оба барьера. Общий барьер, с которым вы сталкиваетесь, представляет собой сумму двух отдельных барьеров, потому что вы дважды замедляетесь на своем пути.
2. Если ток не везде одинаков, то где-то будет нарастание или потеря заряда, что невозможно в идеальной цепи. Одна партия заряженных частиц не может обогнать другую, потому что ветвь только одна. Добавление большего количества резисторов увеличит общий барьер, поэтому ток будет меньше.
3. Это правило следует закону Ома.

Предположим, что два резистора на самом деле являются двумя лампами. Мощность компонента в электрической цепи можно рассчитать по формуле, поэтому мощность лампы 1 равна:

и мы можем сделать аналогичный расчет для лампы 2. Мы видим, что лампа с большим сопротивлением потребляет больше энергии от последовательной цепи.

Правила параллельной цепи

Для параллельной цепи мы находимся в ситуации, показанной на рисунке ниже, в которой два (или более) резистора с сопротивлением и соединены параллельно по напряжению.

Параллельная цепь, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Правила параллельных цепей:

1. Напряжение на всех ветвях одинаковое, а именно полное напряжение, а ток через отдельные резисторы можно рассчитать по закону Ома.
2. Общий ток представляет собой сумму токов отдельных резисторов. Следовательно, общее сопротивление меньше, чем сопротивление отдельных резисторов.

Вот способ разобраться в этих правилах и формулах для параллельных цепей.

1. Оба резистора напрямую подключены к электрической ячейке с обоих концов, поэтому напряжение на них должно быть напряжением ячейки.
2. Теперь у заряженных частиц есть несколько способов добраться до другого конца клетки: есть две двери из стороны в сторону, и частицы могут выбирать, к какой из них они хотят встать в очередь. Таким образом, через двери можно пропустить больше заряженных частиц.
3. Ток — это то, сколько заряженных частиц проходит контрольную точку в секунду. Эта величина везде одинакова, поэтому сумма отдельных токов должна составлять общий ток. Как будто два потока бегунов сливаются воедино на одной большой улице.

Предположим, что два резистора на самом деле являются двумя лампами. Тогда мощность над лампой равна , и мы можем сделать аналогичный расчет для лампы. Мы видим, что лампа с меньшим сопротивлением получает большую мощность от параллельной цепи.

Мы можем рассчитать общее сопротивление параллельной цепи. Рассчитываем:

.

Проще говоря, мы можем сказать, что общее сопротивление параллельной цепи равно обратной сумме обратных величин отдельных сопротивлений. Мы видим, что действительно общее сопротивление меньше, чем сопротивление отдельных резисторов. Это приводит к большему общему току, чем если бы была только одна ветвь. Это означает, что создание параллельных ветвей в цепи уменьшит сопротивление и увеличит ток в цепи. Это имеет смысл в рамках нашей аналогии с дверьми.

Пример последовательной и параллельной схемы и расчеты

Давайте рассмотрим сложный пример, сочетающий последовательную и параллельную схемы. См. рисунок ниже для установки. В большинстве практических ситуаций вы можете определить напряжение В ₁ самостоятельно и выбрать резисторы, которые вы используете, и ваша задача — найти другие величины. Это то, что мы будем делать.

Цепь, содержащая последовательные и параллельные соединения с сопротивлениями R _и , амперметры A _и и вольтметры V _и , Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Обратите внимание, как напряжения на сопротивлениях измеряются прибором, подключенным параллельно сопротивлениям. Это связано с тем, что напряжение на параллельной цепи одинаково на всех ветвях, поэтому напряжение, которое измеряет вольтметр, совпадает с напряжением на сопротивлении, к которому он подключен параллельно!

Предположим, мы подключили вольтметр последовательно к сопротивлению, на котором мы хотим измерить напряжение. Тогда напряжение будет разделено между вольтметром и сопротивлением, и вольтметр будет измерять только напряжение на себе, что будет близко к общему напряжению, выдаваемому батареей, потому что вольтметры имеют чрезвычайно высокое сопротивление.

Обратите также внимание на то, как ток в цепи измеряется прибором, подключенным последовательно к сопротивлениям, через которые мы хотим измерить ток. Это связано с тем, что ток через последовательную цепь везде одинаков, поэтому ток, который измеряет амперметр, такой же, как ток через сопротивления, к которым он подключен последовательно!

Предположим, мы подключили амперметр параллельно сопротивлению, через которое мы хотим измерить ток. Тогда ток будет разделен между амперметром и сопротивлением, и амперметр будет измерять ток только через свою собственную ветвь, а не через ветвь интересующего сопротивления вообще! Этот ток будет очень высоким, потому что амперметры имеют чрезвычайно низкое сопротивление.

Вопрос дает значения , и.

Видим, что у нас параллельная цепь, но одна из ветвей параллельной цепи содержит два резистора, которые соединены последовательно. Приведем общее сопротивление резисторов и название, а общее напряжение над названием.

Из правил параллельных цепей мы знаем, что и. Мы также знаем, что сумма отдельных токов есть общий ток, т.е.

По правилам последовательного соединения мы знаем то и это. Все идет нормально.

Теперь мы можем использовать закон Ома, чтобы заключить, что

И

Тогда общий ток равен

Мы снова используем закон Ома, чтобы узнать, какие напряжения В _{3 4 8}

И

Теперь мы успешно выразили неизвестные величины через известные величины, так что мы закончили! В процессе мы использовали правила как для последовательных, так и для параллельных схем, потому что эта схема представляет собой комбинацию этих двух.

Идентификация последовательных и параллельных цепей

Определить последовательную цепь довольно легко, потому что последовательные цепи имеют только один провод, по которому может проходить ток: в последовательных цепях нет дополнительных ответвлений. С другой стороны, параллельная цепь — это цепь, в которой все компоненты напрямую подключены к обеим сторонам источника напряжения. Трудности возникают, когда нам нужно идентифицировать компоненты в комбинированной схеме. Короче говоря, компоненты, соединенные последовательно, расположены встречно, а компоненты, соединенные параллельно, расположены бок о бок.

Мы можем рассматривать непрерывный кусок провода как узел : разные узлы разделены компонентами внутри цепи. Два компонента соединены параллельно, если (и только если) они имеют два общих узла, т. е. они соединены с одними и теми же двумя узлами.

Два компонента соединены последовательно, если (и только если) они имеют ровно один общий узел, который не разветвляется между двумя компонентами. Это хорошее упражнение — попытаться идентифицировать узлы на всех рисунках в этой статье. Вы можете сделать это, дав им имена или цвета. Тогда посмотрите, пришли ли вы к правильным выводам о том, как все компоненты связаны на основе этого метода! См. приведенный ниже пример реализации этого метода.

Оба резистора имеют общий синий и красный узел, поэтому они соединены параллельно, адаптировано из Paulgwilliamson, Wikimedia Commons CC BY-SA 4. 0.

Использование последовательных и параллельных цепей

В общем, выбор между последовательными и параллельными цепями прост. Мы подключаем выключатель последовательно с лампой так, чтобы отключение тока в выключателе путем его щелчка также отключало ток через лампу. Мы также подключаем резистор последовательно с диодами, чтобы ток через диоды не был слишком большим, предотвращая перегрев диодов.

С другой стороны, мы подключаем фары в автомобилях параллельно, так что, если одна из ветвей цепи выходит из строя, другая ветвь все еще проводит ток. Таким образом, у вас все еще будет одна рабочая фара, если другая выйдет из строя: параллельное подключение добавляет фактор безопасности. Бытовые приборы тоже подключаем параллельно, чтобы они все были под одним напряжением. Имея выключатели, соединенные последовательно с отдельными приборами, мы можем управлять током через отдельные приборы. Если бы все приборы были соединены последовательно, нам пришлось бы выбирать между всем включенным и всем выключенным!

Последовательные и параллельные цепи — основные выводы

• Последовательное соединение состоит из компонентов, расположенных один за другим.
• Параллельное соединение имеет компоненты, параллельные друг другу.
• Правила последовательного соединения:
  • Общее сопротивление всех резисторов равно сумме сопротивлений отдельных резисторов.
  • Ток одинаков через все резисторы.
  • Напряжение на резисторах пропорционально их сопротивлениям, а сумма отдельных напряжений составляет общее напряжение.
• Правила параллельного соединения:
  • Общее сопротивление всех резисторов меньше, чем сопротивление отдельных резисторов, и определяется по формуле.
  • Общий ток представляет собой сумму токов отдельных резисторов.
  • Напряжение на всех резисторах одинаковое, а именно общее напряжение.
• Для выявления последовательных и параллельных соединений можно использовать метод узлов.
• Всякий раз, когда ситуация требует фактора безопасности, вы обычно видите параллельные соединения, как в бытовых приборах. Последовательные соединения используются для переключения и предотвращения перегрева компонентов.

Цепи серии — недостатки, яркость и последовательно-параллельные комбинации

Введение

Если две лампочки соединены последовательно, то вам нужно пройти через обе из них, чтобы перейти от одной клеммы батареи к другой. Другими словами, существует только один проводящий путь.

В этом уроке мы рассмотрим проблемы с последовательными цепями. Мы узнаем о токе, напряжении и сопротивлении, а также рассмотрим особый тип последовательной цепи, называемый делителем потенциала.

Проблема с последовательными цепями

Если две лампы соединены последовательно, возникает две проблемы

1. Обе лампы тусклее, чем они были бы сами по себе
2. Вы не можете выключить одну лампочку, не выключив обе

Почему лампы, соединенные последовательно, тусклее

Лампы тусклее по двум причинам:

1. Ток, проходящий через них, меньше, потому что две последовательно соединенные лампочки имеют более высокое сопротивление, чем одна лампочка.
2. Каждый заряд отдает только часть своей энергии в каждой лампочке, т.е. поперек каждой лампочки меньше

Если лампочки одинаковые, то каждая зарядка будет отдавать половину своей энергии. Помните, что нет «первой» лампочки. Заряды уже есть и текут везде одновременно. Ток одинаков во всей последовательной цепи.

Представьте себе, что велосипедное колесо полностью заторможено. Вы бы не сказали, что какой-то из тормозов был первым.

Яркость зависит от мощности. Мощность зависит как от напряжения, так и от тока. С двумя последовательно соединенными лампочками вы вдвое уменьшаете напряжение и примерно вдвое уменьшаете ток, поэтому мощность, рассеиваемая в каждой лампочке, и, следовательно, яркость составляют примерно четверть того, что было бы, если бы лампочка была подключена одна.

Откуда заряды «знают», что нужно сохранить немного энергии для второй лампочки?

Суть в том, что ток должен быть одинаковым везде в цепи. Вы не знаете, каким на самом деле будет этот ток, если не рассчитаете его, но вы знаете, что он не может быть разным в каждой лампочке.

Чтобы ток был одинаковым, нужно большое напряжение на большом сопротивлении и маленькое напряжение на малом сопротивлении. Эти два напряжения должны суммироваться с напряжением батареи.

Когда вы подключаете цепь, электронам требуется несколько миллионных долей секунды, чтобы перейти в стабильный ток. В течение этой крошечной доли секунды ток может быть разным в разных частях цепи.

Но это приводит к некоторому скоплению, так как большие течения догоняют малые. Когда электроны группируются, они сильнее отталкиваются друг от друга, и это снова приводит к выравниванию тока. Таким образом, ток быстро стабилизируется до стабильного значения с правильным распределением напряжения. Помните, что хотя этот процесс установления очень быстр, скорость дрейфа электронов очень мала.

Если вы посмотрите на этот процесс более подробно, то увидите, что распределение электронов на самом деле происходит на поверхности проводов.

Лампы с высоким сопротивлением ярче при последовательном включении

Если две последовательно соединенные лампы не идентичны, то одна из них будет ярче другой. Яркость зависит как от тока, так и от напряжения.

Помните, что ток через оба должен быть одинаковым, потому что ток везде одинаков в последовательной цепи. Это означает, что напряжение на лампах должно быть разным, чтобы их яркость была разной.

Самая яркая лампочка будет иметь самый большой p.d. через него. Если лампочке нужен большой p.d. для данного тока он должен иметь большое сопротивление. Таким образом, последовательно соединенные лампы с высоким сопротивлением ярче, потому что у них больше p.d. через них.

В параллельных цепях лампы с низким сопротивлением светят ярче, потому что через них проходит больший ток при одинаковом p.d.

Переменные резисторы, включенные последовательно, изменяют как напряжение, так и ток

Вы можете использовать переменный резистор, например реостат, для изменения яркости лампы, подключив его последовательно. Когда резистор имеет высокое сопротивление, лампочка тусклая. При низком сопротивлении лампочка горит ярко.

По мере увеличения сопротивления переменного резистора общее сопротивление цепи увеличивается, и ток уменьшается. Но есть и другой эффект: на переменный резистор приходится все большая и большая доля напряжения батареи, поэтому на лампочку приходится все меньшая и меньшая доля.

Таким образом, лампочка тускнеет по двум причинам. Ток через него уменьшается И p.d. поперек он также снижается.

Вы обнаружите, что плавно регулировать яркость лампы с помощью последовательного переменного резистора очень сложно. Единственный способ сделать это — подключить цепь как делитель потенциала.

Резистор p.d. плюс лампочка п.д. равно напряжению батареи

Когда напряжение на резисторе велико, напряжение на лампочке мало. Эти два напряжения всегда складываются с напряжением батареи (если не учитывать внутреннее сопротивление).

Это просто пример закона напряжения. Вы должны быть осторожны при применении закона напряжения, когда смотрите на схемы, которые объединяют последовательные и параллельные части.

Определение эффективного сопротивления последовательных цепей

Определить эффективное сопротивление последовательно соединенных резисторов очень просто: просто сложите отдельные сопротивления. Вы можете довольно легко показать, почему это так.

Последовательное добавление резисторов всегда увеличивает эффективное сопротивление. Очень большое сопротивление последовательно с очень маленьким сопротивлением фактически равносильно большому сопротивлению.

Расчет напряжения и тока для резисторов, включенных последовательно

Есть несколько способов решить эту проблему. Довольно надежный способ —

1. Расчет общего сопротивления, R _{эффективное}
2. Используйте V = IR _{эффективный} для всей цепи для расчета тока, который везде одинаков
3. Используйте V = IR для каждого резистора, чтобы рассчитать напряжение на каждом резисторе

В качестве проверки убедитесь, что сумма напряжений на каждом резисторе равна напряжению батареи.