Fizică - 19
căutare
Vremea în Bavaria
| -1 ° | -1 ° | 2 ° | -5 ° | 0 ° |
| -1 ° | -1 ° | 2 ° | -4 ° | -2 ° |
Zăpadă din vest noaptea, minime -5 până la -1 grade
trafic
conţinut
Până acum ne-am uitat doar la circuite simple - ele conțineau doar o componentă electrică. În acest episod, acum sunt tratate circuitele formate din două sau mai multe componente.
Statut: 09/08/2016 | Arhiva
Secvența este împărțită în următoarele secțiuni:
Circuit ramificat - Cuprins
- 1. Circuite cu componente multiple
- 2. Conexiune în serie și paralelă
- 3. Aplicații și regulile Kirchhoff
- 4. Rezistența specifică
- 5. Izolator - semiconductor - conductor - supraconductor
1. Circuite cu componente multiple
Exemplu pentru o conexiune paralelă: soclu multiplu
Sunteți familiarizați cu multe aplicații din viața de zi cu zi în care mai multe dispozitive sau componente sunt operate simultan cu o singură sursă de energie electrică. Cel mai clar exemplu sunt prize multiple care vă permit să conectați o lampă, computer și monitor într-o singură priză, de exemplu. Fiecare dintre aceste dispozitive poate fi pornit individual și funcționează independent de celelalte. Dispozitivele sunt conectate „în paralel” aici. Un alt exemplu de „conexiune paralelă” este iluminatul cu halogen: un singur transformator alimentează linia dublă întinsă în cameră cu tensiunea joasă inofensivă de 12 volți. Prin urmare, fiecare lampă cu halogen conectată este acționată independent de celelalte cu 12 V.
Exemplu de conexiune în serie: iluminatul pomului de Crăciun
Un exemplu de „conexiune în serie” este iluminarea pomului de Crăciun. Circuitul comun prin toate lămpile este ieftin deoarece 15 dintre lămpile de 15 volți pot fi furnizate cu un total de aproximativ 225 V fără transformator. Dacă una dintre lămpi este deșurubată, circuitul este întrerupt și toate lămpile se sting împreună.
2. Conexiune în serie și paralelă
Configurare experimentală pentru a demonstra căderea de tensiune
Când mai multe componente au o tensiune comună, termenul „cădere de tensiune” devine important. Aceasta înseamnă tensiunea parțială care este scoasă dintr-o parte a rezistorului comun. Un experiment model cu o bandă conductivă arată relația dintre rezistența parțială și tensiunea parțială: cu cât banda este mai îngustă, cu atât rezistența și căderea de tensiune sunt mai mari.
Conexiune de serie
Formule pentru conectarea în serie
Aceste patru formule pot fi derivate pentru conexiunea în serie.
Setare experimentala
Dispozitivele sunt conectate în serie, suma tensiunilor parțiale este egală cu tensiunea totală.
Un experiment surprinzător: o lumină pentru bicicletă pentru 6 V și un bec pentru 230 V sunt conectate în serie și conectate la 230 V împreună. Ambele strălucesc cu o luminozitate aproximativ normală. Explicația este furnizată cu o problemă aritmetică.
Conexiune paralelă
Formule pentru conexiune paralelă
Dacă două rezistențe sunt conectate la sursa de alimentare în paralel, atunci se aplică principii diferite. Unul dintre ei spune de această dată că fluxurile parțiale se adună la fluxul total.
Setare experimentala
Așa arată o configurație experimentală pentru conexiune paralelă cu noduri de ramificare
3. Aplicații și regulile Kirchhoff
Chiar și cel mai complicat circuit poate fi construit bucată cu bucată din circuite simple în serie și paralele, motiv pentru care cele patru formule pentru circuitele paralele și în serie explică multe aplicații. În primul rând, se examinează un „potențiometru”. Un rezistor este prevăzut cu un al treilea contact. Orice proporție din rezistența totală poate fi exploatată folosind un mecanism de măcinare. În consecință, orice tensiune parțială a tensiunii totale se obține între acest contact glisant și unul dintre cele două contacte fixe. Un „circuit dimmer” poate fi implementat în acest fel.
Configurare experimentală pentru un circuit de tranzistor,
Potențiometrul poate servi și ca rezistor reglabil. Dacă, de exemplu, este conectat în serie cu un LDR (rezistor sensibil la lumină), tensiunea parțială pe LDR poate fi ajustată la o valoare adecvată selectând rezistorul potențiometrului. Acest lucru este necesar pentru un circuit de tranzistor care pornește o lampă exact atunci când luminozitatea curentă scade. Acest circuit arată, de asemenea, limitele calculelor simple în circuitele ramificate. Dacă rezistențele nu mai sunt constante ca la LDR sau la tranzistor, atunci este recomandabil să folosiți reguli mai generale pentru rețelele de alimentare. Fiecare regulă pentru curent și tensiune este cunoscută sub numele de regulile Kirchhoff.
Regula nodului:
La fiecare nod de ramificare, suma curenților care curge este egală cu suma curenților care curg.
Regula mesh:
Dacă adăugați toate tensiunile parțiale pe orice cale de curent de la un pol al sursei de alimentare la celălalt, obțineți întotdeauna tensiunea totală.
4. Rezistența specifică
Linii de înaltă tensiune: aluminiu și porțelan și-au dovedit valoarea.
Pentru furnizarea energiei electrice aveți nevoie atât de materiale care conduc electricitatea foarte bine, cât și opusul. Aluminiul este preferat cuprului în liniile de înaltă tensiune, deoarece conduce un pic mai rău, dar este mult mai ușor și, mai ales, mult mai ieftin. Izolatorii din porțelan s-au dovedit eficienți pentru fixarea pe catarge.
Rezistența diferitelor materiale
Dacă se compară rezistența pieselor conductoare cu aceeași lungime și aceeași secțiune transversală, apare dorința de a exprima conductivitatea diferită în termeni de constantă materială.
Rezistența unei lungimi a conductorului depinde de lungimea acesteia și de aria secțiunii sale transversale.
Acest lucru este uimitor de ușor: rezistența unei secțiuni de conductor depinde într-un mod plauzibil de lungimea și aria secțiunii sale transversale.
Formula pentru „rezistența specifică”
Pentru o formulă aveți nevoie de o constantă de proporționalitate ρ (rho), care se numește „rezistență specifică”. Acest termen este potrivit pentru că ρ indică rezistența pe lungime și secțiunea transversală.
Pentru a practica formula pentru calcularea rezistenței unei secțiuni de conductor, de exemplu, este adecvat un senzor electric numit tensometru (DMS).
Model cu manometre
Un model cu o bandă conductivă explică modul în care funcționează: Dacă placa purtătoare este întinsă îndoind-o, banda devine puțin mai lungă și, de asemenea, mai subțire. Ambele efecte cresc rezistența. În schimb, rezistența devine mai mică atunci când există compresie. Acest lucru vă oferă un senzor care înregistrează tensiunea. Dacă a fost efectuată o calibrare a forței, puteți construi un dispozitiv de măsurare a forței electrice cu mai multe manometre.
5. Izolator - semiconductor - conductor - supraconductor
Diferite materiale au rezistivități complet diferite.
Valorile pentru rezistența specifică variază de la aproape infinit (izolatori) la aproape zero (conductori foarte buni). Așa-numiții supraconductori cu o rezistență cu adevărat nulă trezesc un interes deosebit.
Configurare experimentală pentru un experiment cu un supraconductor
Se efectuează un experiment cu un eșantion dintr-un tip modern de supraconductor: la temperaturi „normale”, materialul se comportă ca un metal, rezistența acestuia scade pe măsură ce temperatura scade. Dar sub o temperatură critică, care variază în funcție de materialul supraconductor, rezistența sa reziduală dispare brusc. Superconductorii, care își realizează deja proprietățile speciale cu azotul lichid, sunt numiți în mod ciudat „supraconductori la temperatură înaltă”. Motivul pentru acest lucru: materialele cunoscute anterior arată doar efectul la temperaturi mult mai scăzute, și anume la temperatura heliului lichid - aceștia sunt așa-numiții „superconductori cu temperatură scăzută”.
Verifică-ți cunoștințele!
La testul Telekolleg Physic Quiz: Circuit ramificat
Cunoașteți circuitele de ramificare? Pentru a aprofunda ceea ce ați învățat, vă oferim posibilitatea de a vă testa cunoștințele online și interactiv. Verifică-ți cunoștințele! [mai mult - la test: Telekolleg Physik - Test: circuit ramificat]