Почему при последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же?
Написано это в учебнике физики за 8 класс в 48 параграфе.
Хотя двумя параграфами раньше написано, что по закону Ома при подключении разного количества батарей изменяется напряжение и пропорционально ему сила тока?
Никак не могу понять почему в некоторых случаях они принимают за константу что-то одно, а в некоторых случаях говорят, что все от всего зависит и изменяется пропорционально или обратно.
Лучший ответ
что-бы понять что такое эл. ток, представь себе это вода, она может течь (бежать) по узкому лотку или по широкому.. . столько вытекает столько и втекает.. . вот и все (неужели физики вам этого не объясняют). . а напряжение это перепад воды, первый уровень и последний воды (дельта U). Если ты всегда так будешь представлять тогда тебе электричество будет просто.
Остальные ответы
Потому что ты подключаешь к цепи один и тот же источник тока, поэтому сила тока и остается одна и таже
Закон Ома об этом говорит.)))
Не надо валить всё в одну кучу.
Закон Ома, действительно, говорит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка. То есть изменение одного из параметров ведёт к изменению двух других. Но это, если что-то меняется.
Когда же мы говорим, что сила тока на любом участке последовательной цепи одинакова, то здесь имеем ввиду, что ничего здесь не меняется — напряжение на концах участка постоянное, сопротивление цепи тоже постоянное — от того в каком месте цепи мы подключим амперметр эти параметры не зависят. Соответственно и сила тока постоянна.
Сила тока одинакова так как один и тот же заряд проходит через поперечное сечение всех проводников, при последовательном соединении. Это при одном источнике. Когда число источников увеличивается, увеличивается разность потенциалов ( сила, действующая на носители зарядов ), а значит и увеличивается число носителей, проходящих в единицу времени, следовательно и сила тока.
Закон Ома, действительно, говорит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка. То есть изменение одного из параметров ведёт к изменению двух других. Но это, если что-то меняется.
Когда же мы говорим, что сила тока на любом участке последовательной цепи одинакова, то здесь имеем ввиду, что ничего здесь не меняется — напряжение на концах участка постоянное, сопротивление цепи тоже постоянное — от того в каком месте цепи мы подключим амперметр эти параметры не зависят. Соответственно и сила тока постоянн
Почему увеличивается сила тока при параллельном соединении батареек?
Изучаю основы электричества (дабы поиграть с ардуино и малинкой).
Закон Ома гласит, что СилаТока = Напряжение/Сопротивление.
В то же время, Напряжение = СилаТока*Сопротивление.
И тут я читаю главу о последовательном и параллельном соединении батареек. Выясняется, что если соединить батарейки последовательно, то напряжение у них суммируется, а сила тока остается прежней, а если подключить параллельно, то напряжение прежнее, а сила тока суммируется.
А как же закон Ома? У нас что, меняется как-то сопротивление в этой пропорции.
Или может закон Ома строго для конкретных типов электрических цепей (схем) работает.
Почему при последовательном соединении при увеличении напряжения не усиливается сила тока. Как ток при параллельном соединении увеличивается без увеличения напряжения.
И посоветуйте хорошую книгу (можно популялизаторского толка) по электричеству, электронике для сильно начинающего.
- Вопрос задан более трёх лет назад
- 20222 просмотра
2 комментария
Оценить 2 комментария
это в школе проходят
Хайбулла Мусаев @musaev_haybulla Автор вопроса
Евгений: еще один кэп
Решения вопроса 2
Системный администратор со стажем.
Выясняется, что если соединить батарейки последовательно, то напряжение у них суммируется, а сила тока остается прежней, а если подключить параллельно, то напряжение прежнее, а сила тока суммируется.
Не правильно.
Исправная батарейка всегда создает разницу электрических потенциалов между выводами, эта разница называется напряжение.
Соединяем последовательно — увеличивается напряжение.
Соединяем параллельно — напряжение не меняется.
Никакого тока в батарейке нет. поэтому ток не может увеличиваться или уменьшаться!
Ток это течение!
Пока батареи не подключили к нагрузке, никакого тока нет! А когда подключили к нагрузке — ток будет зависеть от нагрузки.
И посоветуйте хорошую книгу
Сворень Р.А. Электроника шаг за шагом: Практическая энциклопедия юного радиолюбителя.
Там популярно разжевана вся теория.
Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 13 Комментировать
Про батарейки.
При параллельном соединении суммируется емкость при сохранении напряжении, падает ток в каждой отдельной батарее (ну да, он суммируется, только, условно вместо 1 у нас 1/2 + 1/2).
При последовательном суммируется напряжение, однако цепь при повышенном напряжении уже потребляет другой ток (более высокий) или сгорает.
Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 1 4 комментария
Хайбулла Мусаев @musaev_haybulla Автор вопроса
Про то, что ток суммируется при параллельном соединении мне понятно. Но почему его сила увеличивается.
Если рассматривать схему, например батарейка + лампочка. То при соединении двух одинаковых батареек параллельно ток в схеме не изменится. Ток через каждую отдельную батарейку уменьшится в два раза.
Хайбулла Мусаев @musaev_haybulla Автор вопроса
Алексей: ага. это логично и понятно. А если батарейки подключить последовательно ток в схеме увеличиться в два раза.
Да, так как увеличится в 2 раза напряжение.
Ответы на вопрос 4
Delphi, Python, LabView, C, electronic, Qt/C++
Батарейки имеет внутреннее сопротивление, которое ограничивает ток который она может выдать в случаи короткого замыкание. (нижний ряд) и это сопротивления растет по мере ее разряда.
Но обычно это сопротивление значительно меньше сопротивления нагрузки (первый ряд). Тогда ток почти не измениться. Но батарейки будут работать дольше, так как через каждую из них идет меньший ток.
Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 6 Комментировать
Расставляю биты, управляю заряженными частицами
Помимо закона Ома, в электротехнике существуют и другие фундаментальные правила.
Одно из которых — правило Кирхгофа. Согласно которому сумма токов в узел втекающих, равна сумме токов вытекающих, ну либо алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.
Поэтому ток, который батарейка может отдать в узел, суммируется при подключении дополнительных батареек.
Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 5 Комментировать
Для правильного вопроса надо знать половину ответа
Когда мы говорим о силе тока применительно к источникам тока, то подразумеваем предельную силу тока, которые они способны выдать без повреждения. Кроме того, источники тока имеют собственное сопротивление, которое определяет ток короткого замыкания. Iкз = U/Rисточника.
При этом реальная сила тока в цепи с нагрузкой (в простейшем случае) считается по закону Ома для полной цепи: I = U/(Rнагрузки + Rисточника). Этот ток должен быть меньше предельно допустимого для источника.
При последовательном соединении батарей их напряжения суммируются, сопротивления тоже. А вот ток при последовательном соединении одинаков на всех участках цепи и, соответственно, предельный ток соединённых батарей будет равен предельному току одной батареи. Реальный ток всей цепи I = U*n/(Rнагрузки + Rисточника*n).
При параллельном соединении батарей ток будет распределяться между ними обратно пропорционально их внутреннему сопротивлению. Если батареи одинаковые, то ток цепи разделится поравну между ними и, соответственно, общий предельный ток соединённых батарей будет равен предельному току одной батареи, умноженному на количество батарей. Реальный ток всей цепи I = U/(Rнагрузки + Rисточника/n).
Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 3 Комментировать
aka «ОбнимиБизнесмена»
Этот ответ может звучать как бред, но попробуй.
После него становится понятно как ток с электростанции МГНОВЕННО оказывается в твоем утюге.
Задался ответом на вопрос — откуда ток в розетке или ещё формулировка «сколько ампер в розетке». Напряжение — то мы все знаем 220, значит, вольт.
Один электрик мне ответил, да и в школе говорили — ток это электроны.
Я спросил — а электроны тогда в розетке откуда?
Он ответил — они с электростанции идут.
Я спросил — а откуда они там? Как их создать? Вот на физике брали электролит, опускали провода, вот четверть вольта там получалось, неужели на электростанции стоит такой мега чан с электролитом, и там значит как-то 220 вышло?
Он ответил — нет, есть же генераторы, которые их создают, вращение рамки в магнитном поле и так далее.
Я спросил — то есть они из воздуха берутся, из магнитного поля что-ли?
Тогда он ответил — да. (Ответ — нет, вращаясь в магнитном поле силы вытягивают электроны из хаоса внутри проводника в линию от плюса к минусу)
В итоге получился ответ «как-то там оно работает» (ответ от электрика)
Но в итоге нужно просто вспомнить химию, а не только физику.
Внутри вещества у нас что? Атомы.
У атомов — электроны.
Электроны что? Движутся хаотично.
Пару слов о постоянном токе и почему он «от плюса к минусу». Если мы ток получаем химическим путем — то есть алюминий и медь в электролит, то на одном из электродов появляется осадок. В химической реакции двигаются «ионы» — это атомы, у которых электронов не хватает и в химической среде они двигаются туда, где есть лишние электроны. И вот они сами положительно заряженные, и идут они в сторону скопления отрицательно заряженных электронов. Вот и решил когда-то Ампер записать что ток идет в сторону от плюса к минусу. Потом поняли, что чтобы создать ток совсем не обязательно растворять и двигать сами атомы, а можно двигать то, что их наполняет — и начали магнитным полем двигать электроны. И получилось что электроны идут против тока, т.к. они в две тысячи раз меньше атомов и двигать их проще.
Напряжение в этом случае всего лишь СИЛА заставляющая электроны двигаться в нужную сторону, создавая подобно ветру область с «низким давлением» (концентрацией электронов) в одном месте и высоким в другом — выдергивая электроны с одного места провода и затаскивая туда, где они уже были выдернуты — происходит такое вот упорядоченное движение зарядов.
То есть приложив к проводнику силу из самой крайней точки электроны побежали туда где их меньше и скопились там, и тут же из следующей точки встали на их место. Помнишь опыт с расческой, которая может разрядом по пальцу дать? На поверхности диэлектрика скапливаются электроны, которые очень быстро проходят через тело в область с низким содержанием электронов.
Когда мы рассматриваем генератор, вращающаяся катушка / рамка пересекая магнитное поле разгоняет электроны в две стороны, по полюсам этого поля и если мы туда подключим что-то электроны побегут по цепочке восстанавливая назад баланс. Возможность генератора постоянно расталкивать электроны по полюсам при вращении и позволяет нам говорить что «в розетке 220 вольт». А на расческе почесав шерсть есть киловольт, но мы же не можем расческой запитать обогреватель дома. Потому что отдав первые электроны — новых нет. А при вращении мы постоянно циклим этот процесс туда-сюда меняя полюса, после чего выпрямителями и стабилизаторами отсекаем ток бегущий обратно, делая из него направленный в одну сторону, и в итоге прибор таки запускается из-за постоянства процесса. Ты скажешь — бывают же металлические расчески. Эти расчески сами проводят электроны в любую сторону. Почесав шерсть такой расческой мы просто немного обогатим её электронами, которые немедленно разбегутся в те места где их не хватало, в итоге расческа отдать нам электронов без дополнительно приложенной силы не сможет.
Тут же пробегало понимание, почему переменный ток проще передавать на большие расстояния. Потому что никакой ток никуда не передается, передается пинок вот этот вот, сила «толкающая заряды» (если точнее то сила сопротивляющаяся тому что они движутся не туда куда хотелось и тянущая их в другую сторону), и именно эта СИЛА попадая в трансформаторы берет буст в магнитном поле позволяя повысить напряжение или понизить его. То есть мы по проводам передаем силу примерно так, как если мы бросим камень в воду и пойдут волны. Или если возьмем веревку и хорошенько её встряхнем — по веревке пойдет наш импульс затухая с расстоянием.
Если что с выхода атомной станции имеем 750 киловольт силушки. Это силушка, которая будет поддерживаться, а не одномоментная, она способна сжечь всё и нахрен, а получили ее точно так же — вращая гигансткие катушки в магнитных полях и суммировав. И вот эта мощь богов отправляется по проводу на город, разделяясь в тысячи проводов (при разделении на 1000 проводов напряжение не упадет, но вот силовые трансформаторы могут поделить её и отправить больше вольт туда меньше сюда), затухая с расстоянием и с помощью других повышающих трансформаторов повышаясь по-дороге там где дофига затухло.
Тут же понимание, почему если подать 15 киловольт на нагрузку при плохой изоляции — ток может пойти через воздух или какой-нибудь диэлектрик в непосредственной близости — сам провод это условная труба, через которую току легко идти, потому что провод сопротивляется электронам меньше чем воздух вокруг него. Но при таких больших пинках и фиговой изоляции электроны летают вокруг и выбиваются наружу, их вполне может хватить для того, чтобы пойти прямо «по воздуху», как это делает молния при грозе — большое скопление электронов болтающихся в воздухе и вот эти электроны могут себе пробить путь через это поле, т.к. в нем сопротивление будет меньше чем в окружающем воздухе.
Наивно думать, что при этом самому проводу ничего нет. Через пару десятков лет он тоже износится. И чем больше скачков напряжения на нем было, тем быстрее это будет, каждый скачок вызовет какой-то да нагрев, а когда металл греется — он может удлинниться, стать тоньше и в итоге — порваться. Тогда мы будем «менять проводку в доме».
Представим провод толщиной в метр. Нереально, но все же. Приложив к нему пинок в 220 вольт (от одного мгновенного пинка врядли нагреется даже, а вот если секунду прикладывать силушку, то тут да), из него вытянется так много электронов из первой точки, которые немедленно кинуться на клемму источника, которая по сопротивлению окажется куда больше, чем наш метровый провод, а значит нагреется всей этой мощью и раскалит клемму мгновенно, от чего она может распаяться, потечь, взорваться и так далее. Но если мы воткнем сюда какой-то прибор, потребитель, то есть помешаем силушке делать свои страшные дела, силушка упадет, сделает полезную работу и дальше на выходе вырвет уже меньше электронов и всё будет нормально.
То есть чем меньше сопротивление на участке цепи (толще материал, короче материал, химически более электропроницаемый) и чем больше туда приложена силушка — тем больше электронов оттуда вырвется и пойдет в следующее место, где сопротивление выше, там нагреется и именно там порвется (это ответ на вопрос — почему горит ноль, а не фаза, потому что моща идет туда и это место — точка, где сопротивление току больше и греется оно в итоге больше)
В этой карте я не могу пока только описать сверхпроводники. Это те, которые заморозившись полностью игнорят пролетающие через них электроны и не мешают их передвижению. А явление — которые при определенной температуре заключают ток внутри себя и он не гаснет, даже если источник выключить. Но для этого их надо охлаждать до офигительно низких температур. Что кстати приведет к тому, что проводник над магнитным полем будет летать. Буквально.
Надеюсь теперь понятно, что он при параллельном не увеличивается, его _можно_посчитать_ с помощью суммы, ибо каждая ветка этой цепи будет выдавать тем меньше электронов, чем больше там проблем с передачей силушки дальше — чем больше приборов, сопротивлений и других разных. Что еще это дает? Ответ на вопрос: «в чем сила брат» — в металле и магнитах 😀
Почему при последовательном соединении сила тока одинакова
Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного приемника электрического тока, а из нескольких различных, которые могут быть соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи.
На рисунке изображена цепь последовательного соединения двух электрических ламп, а на втором рисунке — схема такого соединения. Если выключить одну лампу, то цепь разомкнется и другая лампа погаснет.
Последовательное соединение находит широкое применение в технике. Например, электрический звонок включается последовательно с кнопкой, поэтому звонок звенит только тогда, когда кнопка нажата, т. е. цепь замкнута. Электрический выключатель включается последовательно с тем прибором, который он должен включать и выключать: лампочкой, электромотором и т. д. Лампочки в елочной гирлянде включаются также последовательно.
Изучим свойства цепи с последовательным соединением приборов и устройств. Мы уже знаем, что при последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же, т. е.
I=I1=I2
А чему равно сопротивление последовательно соединенных проводников? Соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника. Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи): R=R1+R2 Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома:
U1=I·R1, U2=I·R2 . Отсюда видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила тока везде одинакова. Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U=U1+U2 . Это равенство вытекает из закона сохранения энергии. Ведь электрическое напряжение на участке цепи измеряется работой электрического тока, совершающейся при прохождении по этому участку цепи электрического заряда в 1 Кл. Эта работа совершается за счет энергии электрического поля, и энергия, израсходованная на всем участке цепи, равна сумме энергий, которые расходуются на отдельных проводниках, составляющих участок этой цепи. Все приведенные закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.
Сила тока при последовательном соединении
В электрических цепях используются различные типы соединений. Основными являются последовательные, параллельные и смешанные схемы подключений. В первом случае используется несколько сопротивлений, соединенных в единую цепочку друг за другом. То есть, начало одного резистора соединяется с концом второго, а начало второго – с концом третьего и так далее, до любого количества сопротивлений. Сила тока при последовательном соединении будет одинаковой во всех точках и на всех участках. Для определения и сравнения других параметров электрической цепи, следует рассматривать и остальные виды соединений, обладающие собственными свойствами и характеристиками.
Последовательное и параллельное соединение сопротивлений
Любая нагрузка обладает сопротивлением, препятствующим свободному течению электрического тока. Его путь проходит от источника тока, через проводники к нагрузке. Для нормального прохождения тока, проводник должен обладать хорошей проводимостью и легко отдавать электроны. Это положение пригодится далее при рассмотрении вопроса, что такое последовательное соединение.
В большинстве электрических цепей применяются медные проводники. Каждая цепь содержит приемники энергии – нагрузки, обладающие различными сопротивлениями. Параметры соединения лучше всего рассматривать на примере внешней цепи источника тока, состоящей из трех резисторов R1, R2, R3. Последовательное соединение предполагает поочередное включение этих элементов в замкнутую цепь. То есть начало R1 соединяется с концом R2, а начало R2 – с концом R3 и так далее. В такой цепочке может быть любое количество резисторов. Эти символы используют в расчетах последовательные и параллельные соединения.
Сила тока на всех участках будет одинаковой: I = I1 = I2 = I3, а общее сопротивление цепи составит сумму сопротивлений всех нагрузок: R = R1 + R2 + R3. Остается лишь определить, каким будет напряжение при последовательном соединении. В соответствии с законом Ома, напряжение представляет собой силу тока и сопротивления: U = IR. Отсюда следует, что напряжение на источнике тока будет равно сумме напряжений на каждой нагрузке, поскольку ток везде одинаковый: U = U1 + U2 + U3.
Читайте также:
Мощность короткого замыкания
При постоянном значении напряжения, ток при последовательном соединении будет находиться в зависимости от сопротивления цепи. Поэтому при изменении сопротивления хотя-бы на одной из нагрузок, произойдет изменение сопротивления во всей цепи. Кроме того, изменятся ток и напряжение на каждой нагрузке. Основным недостатком последовательного соединения считается прекращение работы всех элементов цепи, при выходе из строя даже одного из них.
Совершенно другие характеристики тока, напряжения и сопротивления получаются при использовании параллельного соединения. В этом случае начала и концы нагрузок соединяются в двух общих точках. Происходит своеобразное разветвление тока, что приводит к снижению общего сопротивления и росту общей проводимости электрической цепи.
Для того чтобы отобразить эти свойства, вновь понадобится закон Ома. В данном случае сила тока при параллельном соединении и его формула будет выглядеть так: I = U/R. Таким образом, при параллельном соединении n-го количества одинаковых резисторов, общее сопротивление цепи будет в n раз меньше любого из них: Rобщ = R/n. Это указывает на обратно пропорциональное распределение токов в нагрузках по отношению к сопротивлениям этих нагрузок. То есть, при увеличении параллельно включенных сопротивлений, сила тока в них будет пропорционально уменьшаться. В виде формул все характеристики отображаются следующим образом: сила тока – I = I1 + I2 + I3, напряжение – U = U1 = U2 = U3, сопротивление – 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.
При неизменном значении напряжения между элементами, токи в этих резисторах не имеют зависимости друг от друга. Если один или несколько резисторов будут выключены из цепи, это никак не повлияет на работу других устройств, остающихся включенными. Данный фактор является основным преимуществом параллельного соединения электроприборов.
Читайте также:
Гальваническая развязка
В схемах обычно не используется только последовательное соединение и параллельное соединение сопротивлений, они применяются в комбинированном виде, известном как смешанное соединение. Для вычисления характеристик таких цепей применяются формулы обоих вариантов. Все расчеты разбиваются на несколько этапов, когда вначале определяются параметры отдельных участков, после чего они складываются и получается общий результат.
Законы последовательного и параллельного соединения проводников
Основным законом, применяемым при расчетах различных видов соединений, является закон Ома. Его основным положением является наличие на участке цепи силы тока, прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной сопротивлению на данном участке. В виде формулы этот закон выглядит так: I = U/R. Он служит основой для проведения расчетов электрических цепей, соединяемых последовательно или параллельно. Порядок вычислений и зависимость всех параметров от закона Ома наглядно показаны на рисунке. Отсюда выводится и формула последовательного соединения.
Более сложные вычисления с участием других величин требуют применения правила Кирхгофа. Его основное положение заключается в том, что несколько последовательно соединенных источников тока, будут обладать электродвижущей силой (ЭДС), составляющей алгебраическую сумму ЭДС каждого из них. Общее сопротивление этих батарей будет состоять из суммы сопротивлений каждой батареи. Если выполняется параллельное подключение n-го количества источников с равными ЭДС и внутренними сопротивлениями, то общая сумма ЭДС будет равно ЭДС на любом из источников. Значение внутреннего сопротивления составит rв = r/n. Эти положения актуальны не только для источников тока, но и для проводников, в том числе и формулы параллельное соединение проводников.
В том случае, когда ЭДС источников будет иметь разное значение, для расчетов силы тока на различных участках цепи применяются дополнительные правила Кирхгофа.