Физика - 19
Търсене
Времето в Бавария
| -1 ° | -1 ° | 2 ° | -5 ° | 0 ° |
| -1 ° | -1 ° | 2 ° | -4 ° | -2 ° |
Сняг от запад през нощта, ниски температури -5 до -1 градуса
трафик
съдържание
Досега разгледахме само прости вериги - те съдържаха само един електрически компонент. В този епизод вече са разгледани схеми, съставени от два или повече компонента.
Състояние: 08.08.2016 | архив
Последователността е разделена на следните раздели:
Разклонена верига - Съдържание
- 1. Вериги с множество компоненти
- 2. Поредица и паралелна връзка
- 3. Приложения и правилата на Kirchhoff
- 4. Специфично съпротивление
- 5. Изолатор - полупроводник - проводник - свръхпроводник
1. Вериги с множество компоненти
Пример за паралелна връзка: множество гнезда
Познати сте с много приложения от ежедневието, при които няколко устройства или компоненти работят едновременно с един източник на електричество. Най-ясният пример е множество контакти, които ви позволяват да включите лампа, компютър и монитор например в един контакт. Всяко от тези устройства може да се включва поотделно и работи независимо от останалите. Устройствата са свързани "паралелно" тук. Друг пример за "паралелна връзка" е халогенното осветление: единичен трансформатор захранва двойната линия, опъната в стаята, с безвредното ниско напрежение от 12 волта. Следователно всяка свързана халогенна лампа работи независимо от останалите с 12 V.
Пример за серийна връзка: осветление за коледно дърво
Пример за "серийна връзка" е осветление за коледно дърво. Общата верига през всички лампи е евтина, тъй като 15 от 15-волтовите лампи се доставят с общо около 225 V без трансформатор. Ако една от лампите е развита, веригата се прекъсва и всички лампи угасват заедно.
2. Поредица и паралелна връзка
Експериментална настройка за демонстриране на спада на напрежението
Когато няколко компонента споделят общо напрежение, терминът "спад на напрежението" става важен. Това означава частичното напрежение, което се отвежда в част от общия резистор. Моделен експеримент с проводима лента показва връзката между частичното съпротивление и частичното напрежение: колкото по-тясна е лентата, толкова по-голямо е съпротивлението и спада на напрежението.
Последователна връзка
Формули за последователно свързване
Тези четири формули могат да бъдат получени за последователната връзка.
Експериментална настройка
Устройствата са свързани последователно, сумата от частичните напрежения е равна на общото напрежение.
Изненадващ експеримент: Велосипедна светлина за 6 V и крушка за 230 V са свързани последователно и свързани към 230 V заедно. И двете блестят с около нормална яркост. Обяснението е предоставено с аритметичен проблем.
Паралелна връзка
Формули за паралелно свързване
Ако два резистора са свързани паралелно към захранването, тогава се прилагат различни принципи. Един от тях казва този път, че частичните потоци се добавят към общия поток.
Експериментална настройка
Ето как изглежда експерименталната настройка за паралелна връзка с разклоняващи се възли
3. Приложения и правилата на Kirchhoff
Дори и най-сложната схема може да бъде изградена парче по парче от прости серийни и паралелни вериги, поради което четирите формули за паралелна и последователна верига обясняват много приложения. Първо се изследва „потенциометър“. Резистор е снабден с трети контакт. Всяка част от общото съпротивление може да се почука с помощта на шлифовъчен механизъм. Съответно, всички частични напрежения на общото напрежение се получават между този плъзгащ контакт и един от двата неподвижни контакта. По този начин може да се реализира „димерна схема“.
Експериментална настройка за транзисторна верига,
Потенциометърът може да служи и като регулируем резистор. Ако например е свързан последователно с LDR (светлочувствителен резистор), частичното напрежение на LDR може да се регулира до подходяща стойност чрез избор на потенциометърния резистор. Това е необходимо за транзисторна верига, която включва лампа точно когато текущата яркост спадне. Тази схема също показва границите на прости изчисления в разклонени вериги. Ако съпротивленията вече не са постоянни, както при LDR или транзистора, препоръчително е да се използват по-общи правила за захранващите мрежи. Всяко едно правило за ток и напрежение е известно като правилата на Kirchhoff.
Правило на възела:
Във всеки разклоняващ се възел сумата от входящите токове е равна на сумата от изтичащите токове.
Правило на окото:
Ако съберете всички частични напрежения по който и да е токов път от единия полюс на източника на захранване до другия, винаги получавате общото напрежение.
4. Специфично съпротивление
Линии за високо напрежение: алуминият и порцеланът са доказали своята стойност.
За доставката на електричество са ви необходими както материали, които много добре провеждат електричество, така и обратното. Алуминият е предпочитан пред медта при високоволтовите линии, тъй като провежда само малко по-лошо, но е много по-лек и най-вече много по-евтин. Порцелановите изолатори се оказаха ефективни за закрепване към мачтите.
Устойчивост на различни материали
Ако се сравни съпротивлението на проводниковите части с еднаква дължина и едно и също напречно сечение, възниква желанието да се изрази различната проводимост по отношение на константа на материала.
Съпротивлението на една дължина на проводника зависи от неговата дължина и площта на напречното му сечение.
Това е удивително лесно: съпротивлението на част от проводника зависи по правдоподобен начин от неговата дължина и площ на напречното сечение.
Формула за "специфична устойчивост"
За формула се нуждаете от константа на пропорционалност ρ (rho), което се нарича „специфично съпротивление“. Този термин е подходящ, защото ρ показва съпротивлението на дължина и площ на напречното сечение.
За практикуване на формулата за изчисляване на съпротивлението на част от проводника, например, е подходящ електрически сензор, наречен деформационен датчик (DMS).
Модел с тензодатчици
Модел с проводяща лента обяснява как работи: Ако носещата плоча се разтегне чрез огъване надолу, лентата става малко по-дълга и също така по-тънка. И двата ефекта увеличават устойчивостта. И обратно, съпротивлението става по-малко, когато има компресия. Това ви дава сензор, който регистрира деформация. Ако е извършено калибриране на сила, може да се настрои устройство за измерване на електрическа сила с няколко тензодатчика.
5. Изолатор - полупроводник - проводник - свръхпроводник
Различните материали имат напълно различно съпротивление.
Стойностите за специфичното съпротивление варират от почти безкрайно (изолатори) до почти нула (много добри проводници). Така наречените свръхпроводници със съпротивление, което е наистина нулево, предизвикват особен интерес.
Експериментална настройка за експеримент със свръхпроводник
Извършва се експеримент с проба от съвременен тип свръхпроводник: При "нормални" температури материалът се държи като метал; съпротивлението му пада с понижаване на температурата. Но под критична температура, която варира в зависимост от материала на свръхпроводника, остатъчното му съпротивление изведнъж изчезва. Свръхпроводниците, които вече постигат своите специални свойства с течен азот, странно се наричат "високотемпературни свръхпроводници". Причината за това: По-рано познатите материали показват ефект само при много по-ниски температури, а именно при температурата на течен хелий - това са така наречените "нискотемпературни свръхпроводници".
Проверете знанията си!
Към теста Telekolleg Physics Quiz: Разклонена верига
Познати ли сте с разклонителни вериги? За да задълбочите наученото, ние ви предлагаме възможността да тествате знанията си онлайн и интерактивно. Проверете знанията си! [още - към теста: Telekolleg Physik - Тест: Разклонена верига]