Страница:Радиолюбитель 1927 г. №03.djvu/21

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


106

РАДИОЛЮБИТЕЛЬ-1927 д

Электротехника—радиолюбителю

II. Потенциал—напряжение—электродвижущая сила

ПРЕЖДЕ чем приступить к дальнейшему, вапомппм принятые условные обоэпачепия. На рпсун. 1а показано, как • изображается электрический элемент: длинная тонкая черта— положительный полюс, короткая жпрпая— отрицательный полюс. На рнс. lb показано условпое обозначение батареи, состоящей из двух последовательно соединенных элементов (положптельпый полюс одного элемента соединен с отрицательным полюсом второго). При таком последовательном соединении элементов

-||+ -||||+ н|||н||| VWWVWV

а Ь с at Рис. 1.

электродвпж. сила батареи равна сумме эдс элементов. Так, если батарея, состоит из трех элементов, у каждого из которых эдс равна 2 вольтам,—то эдс батареи равна 6 вольтам. На рис. 1с показано условное обозначение батареи, состоящей из многих элементов. Рнс. Ы дает условное обозначение сопротивления.

Последовательное соединение сопротивлений

На рис. 2 показана цеаь, состоящая из батареи Б и двух последовательно соединенных (одно за другим) сопротивлений и i?2- При таком последовательном соединении сопротивлении общее сопротивление равно их сумме. Так, если i?5 = 2 омам, a i?2 = 1 ому, то общее сопротивление будет: 2 -J- 1 = 3 омам. Если напряжение батареи равно 6 вольтам, то сила

тока (I) в цепи, по закону Ома = — =2 амперам.

Таким образом, включая добавочное сопротивление в цепь, мы можем уменьшить силу тока (увеличивал общее сопротивление). Отсюда ясен смысл применения реостата накала.

Пример (рис. 3). Батарея Бн с эдс в 4,2 вольта накаливает нить электронной лампы, сопротивление которой равно 60 омам. Если бы в цепи не было добавочного сопротивления (реостата) R, то ток был бы равен 4 2

т.-е. 0,07 ампера, между тем нить требует

меньшего тока, а именно 0,06 амп. Чтобы снизить этот ток до нормальной величины (0,06 ампер) надо увеличить сопротивление цепи именно так, чтобы общее сопротивление цепи 4 2

было равно —’ т.-е. 70 омам. Следовательно,

U,Ub

добавочное сопротивление R должно быть равно 70 — 60 = 10 амперам. Обычно сопротивление реостата R берется с запасом; передвигая ползунок, мц подбираем включенную часть сопротивления реостата, пока пе установится ток требуемой величины.

Рис. 2. Рис. 3.

Падение напряжения

Мы аиаем, что ток течет по проводу в том случае, когда к его концам приложено напряжение, другими словиыи, когда на его концах имеется разность электрических состояний, илн, как говорят, разность электрических потенциалов. Эту разность потенциалов можно измерить вольтметром. Обратимся к phc. 4, где батарея Б питает цепь, состоящую из четырех

последовательно соедипеппых сопротивлений: R} R2, 7?з п И4, каждое по 1 ому. Положим, что вольтметр V, приложенный к зажимам батареи Б, т.-е. между точками а и с, показывает 8 вольт. Тогда мы можем сказать: между точками а и с существует разпость потенциалов в 8 вольт. Иначе можно сказать: к точкам а я с приложено напряжение в 8 вольт.

g

В этой цепи установится ток = — = 2 ам-

4

перам. Приложим теперь паш вольтметр к точкам а и Ъ. Вольтметр покажет только 2 вольта. Точно так же он нам покажет 2 вольта, если мы его приложим между точками Ь и с, с и d, d и е. Таким образом, напряжение в разных участках цепи—разднчпо; напряжение батареи распределяется (падает) вдоль цепи. Чтобы определить напряжение, которое падает на данном участке цепи, надо помножить силу протекающего тока на сопротивление данного участка.

Таким образом, напряжение между точками а и с будет равно 2 амп. X 2 ома = 4 вольта. Мы можем сказать, что между точками о и с существует разность потенциалов в 4 вольта.

Электроны во внешней цепи (а не внутри батареи) текут от точки с отрицательным потенциалом к точке, имеющей положительный потенциал, или, как мы условимся говорить: к точке, обладающей более высоким потенциалом. Самый низкий потенциал будет у точки а; на пути abode (т.-е. в направлении движения электронов), мы будем встречать точки со все более высокими потенциалами. Самый высокий потенциал будет у точки е.

Обычно в электротехнике бывает необходимым узнать каковы потенциалы разных точек цепи по отношению к данной выбранной точке. Как это делается увидим из примера:

с

a ■'wwwwwwwn Ь

|| «|||—1

Рис. 5.

Пример. Требуется узнать потенциалы точек a,c,d и с (рис. 4) по отношению к точке b't Для этого надо вычислить падение напряжения (разность потенциалов) между этими точками и точкой Ь. Не трудпо вычислить, что падение напряжен.1Я на участке Ьа равно 2 вольтам (2 ампераХ 1 оы)> па участке Ъс— тоже 2 вольта; на участке bd — 4 вольта (2 ампера X 2 ома) и па участке be—6 вольт (2 ампераома). Принимая во впнмание направление движения электронов, видим, что вправо от Ъ лежат точки с более высоким, а влево с более низким потенциалом,чем у точки Ъ. Считая потенциал точки Ъ = 0, можем сказать, что точка с имеет потенциал в -f- 2 вольта, точка d—потепциал в -}- 4 вольта, точка с— в-{-6 вольт, а точка а имеет потенциал в — 2 вольта.

Итак, мы видим, что напряжение или разпость потенциалов вменяется вдоль цепи. На этом осповаинп устроим прибор, называемый потенциометром (рис. б). Сопротивление аО, питается батареей Разиость потенциалов между точками а и b равна всему напряжению батареи. Псродвнгая полвупок с, мы можем брать любую часть этого напряжения (различную разность потенциалов), в зависимости от положении движка ив сопротивлении аЪ. Тик, если движок будет находиться посередине сопротивления аЬ, то между точками а ц с мы иолучим только половину общего напряжения

батареи. Передвигая движок вправо, будем получать между а и с все большую разность потенциалов.

Обычпо, отдельные приборы и батареи, входящие в цепь, соедяпяюгся достаточно толстыми проводами, сопротивление которых настолько мало, что пм можно пренебречь. Так в случае рис. 2 мы считаем, что напряжение батареи падает только па сопротивлениях и /?,. Соединительные же проводники ah и de имеют очень малое сопротивление, так что мы считаем, что ва них пет падения напряжения. Поэуому потенциал точки а такой же, как у Ь. точно так же точки сиг? имеют одинаковый потенциал.

Электродвижущая сила и напряжение

Мы до сих пор не делали равнины между понятиями: электродвижущая сила и напряжение (разность потенциалов). Постараемся уяснить себе разницу между этими понятиями.

Мы знаем, что по закону Ома сила тока в пени равна эдс, деленной на сопротивления цепи; но дело в том, что сама батарея тоже обладает некоторым внутренним (правда, сравнительно малым) сопротивлением. Когда батарея не включена в цепь и тока не дает, то вольтметр, приложенный к ее зажимам, покажет в вольтах электродвижущую силу батареи 1). Но если батарея включена в цепь и дает ток, то этот ток (/), проходя через внутренвее сопротивление батареи (г), даст некоторое падение напряжения (7 X г) внутри батареи и поэтому вольтметр покажет на зажимах батареи не всю электродвижущую силу, а напряжение несколько меньшее (именно, на величину 1У,г). Чем больше ток, который мы берем от батареи, тем больше внутреннее падение напряжения п тем меньше напряжение на ее зажимах. Таким образом, напряжение батареи в небольших пределах может мепяться в зависимости от тока; в крайнем случае, когда батарея тока не дает, напряжение доходит до величины электродвижущей силы. В последующих задачах, когда мы будем говорить об электродвижущей силе батареи, то придется при решении учесть еще внутреннее падение напряжения; если мы будем говорить о напряжении батареи, то это будет значить, что внутреннее падение напряжения уже учтено (или же им пренебрегают), н при решении его учитывать пе надо.

Пример. Электродвижущая сила батареи 2? =81,3 вольта, ее внутреннее сопротивление г = 0,1 ома; батарея питает внешнюю цепь с сопротивлением R = 27 омам. Определить силу тока в цепи I и напряжение Р па зажимах батареи при этом токе.

Решение. Общее сопротивление цепи: = = R 4- г = 27 -+- О,I = 27,1 ома. Сила тока т Е 81,3 л I = д = 3 амп. Внутреннее падение напряжения = 81,3 — 0,3 = 81 вольт, (Это напряжение можно было определить непосредственно: так как через внешпее сопротивление R проходит ток I, то, следовательно, напряжение, приложенное к нему — т.-е. напряжение батареи — должно быть равно I. R = = 3 X 27 = 81 вольт).

Напряжение на сетке

Теперь мы можем уяснить, что вначат .задать потенциал па сетку электронной ламны*— выражение, с которым любитель сплошь да рядом встречается.

Па рнс. 6 батарея Би, напряжением а 3,6 вольта накаливает нить электронной лам им- Не трудно видеть, что левый конец вита (<*)■

• Мы оренеброг.'ек токов, ородохвщк* веров вод

метр.