1. Свързване на източници на напрежение
Източникът на напрежение е устройство, което преобразува различни видове енергия в електрическа, кара електроните във веригата да се движат и провежда ел. ток.
Химични източници: Използват химични реакции и ги превръщат в ел. енергия. Примери са батерията и акумулаторът.
Фотоелементи: Използват използват светлината като енергиен източник. Примери са слънчевите панели.
Електромагнитни генератори: Използват механична сила и я превръщат в електричество с помощта на електромагнитните сили. Примери са водноелектрическите централи, които използват силата на водата или топлоелектрическите и атомни централи, които използват движението на водните пари.
Източниците, свързани един след друг с проводник (виж изображението), се наричат последователно свързани. Тогава токът през веригата не се променя, но ел. напрежение между полюсите на първия и последния източник става сумата от напреженията на всички последователно свързани източници.
\[ I = I_1 = I_2\]
\[U = U_1 + U_2 \]
Източниците, свързани по следния начин (виж изображението), се наричат успоредно свързани. Тогава ел. напрежение не се променя, но токът през веригата става сумата от ел. ток на всички успоредно свързани източници.
\[ I = I_1 + I_2\]
\[U = U_1 = U_2 \]
2. Свързване на консуматори
Кoнсуматорът е устройство, което преобразува електрическата енергия в други видове енергия.
Електрическите крушки и диодите са примери за консуматори, които превръщат ел. енергия в светлинна, а моторите и електродвигателите - в механична.
Консуматорите, свързани един след друг с проводник (виж изображението), се наричат последователно свързани. Токът през всеки консуматор остава един и същ, но напрежението на веригата се разпределя между тях. Общото съпротивление във веригата е равно на сумата на съпротивленията на последователно свързаните консуматори.
\[ I = I_1 = I_2\]
\[U = U_1 + U_2 \]
\[R = R_1 + R_2 \]
Как се определя напрежението през всеки един консуматор? Двата консуматора се характеризират с различни съпротивления \(R_1\) и \(R_2\). Напрежението им се смята по законът на Ом, тъй като тока през двата е еднакъв. Като проверка може да се види дали сумата на напреженията е \(U = U_1 + U_2\).
Консуматорите, свързани по следния начин (виж изображението), се наричат успоредно свързани. Тогава ел. напрежение е едно и също за всеки консуматор, но токът във веригата се разпределя между тях. Формулата за пресмятане на съпротивлението (\(R\)) е показана по-долу:
\[ I = I_1 + I_2\]
\[U = U_1 = U_2 \]
\[\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \]
Как се определя токът през всеки един консуматор? Двата консуматора се характеризират с различни съпротивления \(R_1\) и \(R_2\). Токът им се смята по законът на Ом, тъй напрежението през двата е еднакво. Като проверка може да се види дали сумата на тока е \( I = I_1 + I_2\).
3. Свързване на измервателни уреди
Измервателните уреди са устройства, които измерват стойностите на различните физични величини в електрическата верига, като ток, напрежение, съпротивление и други.
Амперметърът е уред, който измерва електичния ток в дадена верига. Свързва последователно във веригата, като токът през амперметъра трябва да върви от положителния към отрицателния извод на уреда. Показва токът, който преминава през съответния проводник.
Волтметърът е уред, който измерва електричното напрежение в дадена верига. Свързва успоредно на съответния консуматор / източник, като положителният извод на волтметъра се свързва към положителния полюс на източника, а отрицателния извод - към отрицателния полюс на източника. Показва напрежението, което се подава към съответния консуматор / източник.
Омметърът е уред, който измерва електричното съпротивление на даден елемент или компонент. Свързва се към елемента, чието съпротивление искаме да измерим, като елементът трябва да е изключен от веригата и да не е под напрежение. Омметърът пропуска слаб ток през елемента и измерва съпротивлението му.
4. Задачи
Задача 1: Ако два резистора със съпротивления \(R_1 = 10 \Omega\) и \(R_2 = 20 \Omega\) са свързани последователно към източник на напрежение \(U = 9V\), определете тока, който тече през веригата.
Отговор: Последователно свързване: \(R = R_1 + R_2 = 30 \Omega\). Закон на Ом: \(I = \frac{U}{R} = \frac{9V}{30 \Omega} = 0.3A\)
Задача 2: Три батерии с напрежения \(U_1 = 1.5V\), \(U_2 = 1.5V\) и \(U_3 = 3V\) са свързани последователно. Какво е общото напрежение на свързването?
Отговор: Последователно свързване: \(U = U_1 + U_2 + U_3 = 1.5V + 1.5V + 3V = 6V\)
Задача 3: Два резистора със съпротивления \(R_1 = 6 \Omega\) и \(R_2 = 3 \Omega\) са свързани успоредно. Еквивалентното съпротивление на комбинацията е:
а) \(9 \Omega\)
б) \(2 \Omega\)
в) \(4 \Omega\)
г) \(18 \Omega\)
а) \(9 \Omega\)
б) \(2 \Omega\)
в) \(4 \Omega\)
г) \(18 \Omega\)
Отговор: б) Успоредно свързване: \(\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{6} + \frac{1}{3} = \frac{1}{2}\), \(R = 2 \Omega\).
Задача 4: Имате два консуматора, свързани успоредно, с напрежение \(U = 12V\). Съпротивлението на първия е \(R_1 = 4 \Omega\), а на втория \(R_2 = 6 \Omega\). Колко е токът през втория консуматор?
Отговор: Успоредно свързване: \(U_1 = U_2 = 12V\). Закон на Ом: \(I_2 = \frac{U_2}{R_2} = \frac{12V}{6 \Omega} = 2A\)
Задача 5: Обяснете как трябва да свържете амперметър и волтметър, за да измерите тока през даден консуматор и напрежението върху него.
Отговор: Амперметърът се свързва последователно с консуматора, а волтметърът - успоредно на консуматора.
Задача 6: Имате два консуматора, свързани успоредно. Общият ток във веригата е \(I = 9A\). Съпротивленията на консуматорите са \(R_1 = 4 \Omega\) и \(R_2 = 8 \Omega\). Колко е токът през първия консуматор?
а) \(6A\)
б) \(3A\)
в) \(9A\)
г) \(12A\)
а) \(6A\)
б) \(3A\)
в) \(9A\)
г) \(12A\)
Отговор: а) Успоредно свързване: \(U_1 = U_2\). Закон на Ом: \(I_1 = \frac{U}{R_1}\), \(I_2 = \frac{U}{R_2}\). \(I = I_1 + I_2 = \frac{U}{R_1} + \frac{U}{R_2}\). \(U = I \cdot \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2} = 9A \cdot \frac{4 \Omega \cdot 8 \Omega}{4 \Omega + 8 \Omega} = 9A \cdot \frac{32}{12} \Omega = 24V\). \(I_2 = \frac{U}{R_2} = \frac{24V}{8 \Omega} = 3A\) и \(I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{24V}{4 \Omega} = 6A\).
