Закон Ома. Часть 2

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

Теперь затронем такой вопрос: как влияет на ток резистор, включаемый в Цепь последовательно с нагрузкой или параллельно ей?

Разберем такой пример. У нас имеется лампочка от круглого электрического фонаря, рассчитанная на напряжение 2,5 В и ток 0,075 А. Можно ли питать эту лампочку от батареи 3336Л, начальное напряжение которой 4,5 В? Нетрудно подсчитать, что накаленная нить этой лампочки имеет сопротивление немногим больше 30 Ом. Если же питать ее от свежей батареи 33 36Л, то через нить лампочки, по закону Ома, пройдет ток, почти вдвое превышающий тот ток, на который, она рассчитана. Такой перегрузки нить не выдержит, она перекалится и. разрушится. Но эту лампочку все же можно питать от батареи 3336Л, если включить последовательно в цепь добавочный, резистор сопротивлением 25 Ом, как это показано на рис. 58. В этом случае общее сопротивление внешней цепи будет равно примерно 55 Ом, т. е. 30 Ом — сопротивление нити лампочки Л плюс 25 Ом — сопротивление добавочного резистора R. В цепи, следовательно, потечет ток, равный примерно 0,08 А, т. е. почти такой же, на который рассчитана нить накала лампочки. Эту лампочку можно питать от батареи и с более высоким напряжением и даже от электроосветительной сети, если подобрать резистор соответствующего сопротивления.

В этом примере добавочный резистор ограничил ток в цепи до нужного нам значения. Чем больше будет сопротивление резистора, тем меньше будет и ток в цепи. В данном случае в цепь было включено последовательно два сопротивления: сопротивление нити лампочки и сопротивление резистора. А при последовательном соединении сопротивлений ток одинаков во всех точках цепи. Можно включать амперметр в любую точку цепи, и всюду он будет показывать одно значение. Это явление можно сравнить с потоком воды в реке. Русло реки на различных участках может быть широким или узким, глубоким или мелким. Однако за определенный промежуток времени через любой участок русла реки всегда проходит одинаковое количество воды.

Добавочный резистор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой (как, например, на рис. 58), можно рассматривать как резистор, «гасящий» часть напряжения, действующего в цепи. Напряжение, которое гасится добавочным резистором, или, как говорят, падает на нем, будет тем большим, чем больше сопротивление этого резистора. Зная ток и сопротивление добавочного резистора, падение напряжения на нем легко подсчитать по знакомой тебе формуле

U={\frac  {I}{R}}

Где U — падение напряжения, В; I — ток в. цепи, A; R — сопротивление добавочного резистора, Ом.

Применительно к нашему примеру резистор R (рис. 58) погасил избыток напряжения: U=I\cdot R=0,08\cdot 25=2{\text{ В}}. Остальное напряжение батареи, равное приблизительно 2,5 В, падало на нити лампочки.

Необходимое сопротивление резистора можно найти по другой знакомой тебе формуле

R={\frac  {U}{I}}

Где искомое сопротивление добавочного резистора, Ом; U — напряжение, которое необходимо погасить, В; I — ток в цепи, А. Для нашего примера (рис. 58) сопротивление добавочного резистора равно: R={\frac  {U}{I}}={\frac  {2}{0,075}}=26{\text{ Ом}}.

Рис. 58. Добавочный резистор, включенный в цепь, ограничивает ток в этой цепи.

Изменяя сопротивление, можно уменьшить или увеличить напряжение, которое падает на добавочном резисторе, и таким образом регулировать ток в цепи. Но добавочный резистор R в этой цепи может быть переменным (рис. 59), т. е. резистором, сопротивление которого можно изменять. В этом случае с помощью движка резистора имеется возможность плавно изменять напряжение, подводимое к нагрузке Л, а значит, плавно регулировать ток, протекающий через эту нагрузку. Включенный таким образом переменный резистор называют реостатом. С помощью реостатов регулируют токи в целях приемников и усилителей. Во многих кинотеатрах реостаты используют для плавного гашения света в зрительном зале.

Рис. 59. Регулирование тока в цепи с помощью реостата.
Рис. 60. Регулирование напряжения на нагрузке R2 цепи с помощью переменного резистора R1

Есть, однако, и другой способ подключения нагрузки к источнику тока С избыточным напряжением — тоже с помощью переменного резистора, но включенного потенциометром, т. е. делителем напряжения, как показано на рис. 60. Здесь — резистор, включенный потенциометром, a R2 — нагрузка, которой может быть та же лампочка для карманного фонаря или какой-то другой прибор. На резисторе происходит падение напряжения источника тока, которое частично или полностью может быть подано к нагрузке R1. Когда ползунок резистора находится в крайнем нижнем (по схеме) положении, к нагрузке напряжение вообще не подается (если это лампочка, она гореть не будет). По мере перемещения ползунка резистора вверх мы будем подавать все большее напряжение к нагрузке R2 (если это лампочка, ее нить будет накаливаться). Когда же ползунок резистора R1 окажется в крайнем верхнем положении, 1с нагрузке R2 будет подано все напряжение источника тока (если R2 — лампочка для карманного фонаря, а напряжение источника тока большое, нить лампочки перегорит). Можно опытным путем найти такое положение ползунка переменного резистора, при котором нагрузке будет подано необходимое ей напряжение.

Переменные резисторы, включаемые потенциометрами, широко используют Для регулирования громкости в приемниках и усилителях.

Резистор может быть непосредственно подключен параллельно нагрузке. В таком случае ток на этом участке цепи разветвляется и идет двумя параллельными путями: через добавочный резистор и основную нагрузку. Наибольший ток будет в ветви с наименьшим сопротивлением. Сумма же токов обеих ветвей будет равна току, расходуемому на питание всей внешней цепи.

К параллельному соединению прибегают в тех случаях, когда надо ограничить ток не во всей цепи, как при последовательном включении добавочного резистора, а только в каком-то участке ее. Добавочные резисторы подключают, например, параллельно миллиамперметрам или микроамперметрам, чтобы ими можно было измерять большие токи. Такие резисторы называют шунтирующими резисторами или шунтами. Слово шунт означает «ответвление».