Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы
Шрифт:
Рассматривая схемы, необязательно знать, какие заряды в действительности создают ток. Можно считать, что ток — это всегда движение положительных зарядов и, конечно, всегда от «плюса» к «минусу».
3. Единица э. д. с. и напряжения — вольт (в), тока — ампер (а), мощности — ватт (вт) или вольтампер (ва), сопротивления (ом), емкости — фарада (ф), индуктивности — генри (г), частоты — герц (гц), электрического заряда — кулон (к). Часто пользуются более крупными или более мелкими единицами: например, такими, как киловатт (квт), или микроампер (мка). Их образуют прибавлением соответствующей приставки (в скобках — сокращенное латинское написание) к основной единице.
Пример. 1 мка (микроампер) = 10– 6 а; 1 пф (пикофарада) = 10– 12 ф; 1 Мом (мегом) = 106 ом.
4. Наверняка сейчас уже трудно найти человека, который не знал бы первой формулы (б). Это закон Ома. Чем больше э. д. с. Е, то есть чем больше сила, выталкивающая заряды из генератора (в нашем примере из батарейки), и чем меньше сопротивление R цепи, то есть чем меньше эта цепь препятствует движению зарядов, тем больше ток I в цепи.
Единица тока 1 а соответствует заряду 1 к (кулон — = 6 280000000 000000000 зарядов электрона), проходящему через поперечное сечение проводника за 1 сек. Две другие формулы (в, г) предназначены для расчетов и получены из первой путем простейших алгебраических преобразований.
Для облегчения вычислений можно пользоваться таблицей д. В каждом вертикальном столбце находятся «комплекты» единиц для расчетов по формулам закона Ома.
Примеры. Дано: Е = 4,5 в (4500 мв); R = 9 ком.
Находим: I = 0,5 ма.
Дано: I = 0,2 мка; R = 10 Мом.
Находим: Е = 2 в.
5. Любая цепь, состоящая из нескольких последовательно соединенных сопротивлений (5, а) представляет собой делитель напряжения. Генератор (батарея) распределяет свои силы, и на каждом участке действует некоторая часть э. д. с., так называемое напряжение U на участке цепи. Напряжение на каком-либо участке тем больше, чем сильнее ток и чем больше сопротивление этого участка (5, д). А поскольку ток во всей цепи одинаков, то напряжение распределяется пропорционально величинам сопротивлений (5, а, б, з). Сумма всех напряжений равна величине э. д. с. (5, и). Соотношение между напряжением, током и сопротивлением на участке цепи (5, д, ж, е) аналогично формулам закона Ома (4, б, в, г).
Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений участков (г). Если сопротивления резко отличаются по величине, то Rобщ примерно равно большему сопротивлению.
Примеры. Дано: I = 50 ма; R1 = 20 ом; R2 = 1 ком.
Находим: U1 = 1 в; U2 = 50 в; Rобщ = 1020 ом ~= R2
Дано: R1 = 2 Мом; R2 = 3 Мом; Е = 10 в.
Находим: U1 = 4 в; U2 = 6 в; Rобщ = 5 Мом.
6. Шутя можно сказать, что величина э. д. с. — типичное очковтирательство. Дело в том, что в любом генераторе есть собственные внутренние потери Rвн, и на них расходуется часть э. д. с. (Uвн). Поэтому в «рабочей обстановке» при замкнутой цепи напряжение UГ на выходе генератора (часто говорят: на зажимах) всегда меньше, чем э. д. с. С увеличением нагрузки (увеличить нагрузку — это значит уменьшить Rн), то есть с увеличением потребляемого тока Iн, напряжение на зажимах падает (6, б).
Примеры. Дано: Е = 4,5 в; Rвн = 2 ом; Iн = 0,5 а.
Находим: Uвн = 1 в; UГ = 3,5 в.
Дано: Е = 4,5 в; Rвн = 2 ом; Iн = 2 а.
Находим: Uвн = 4 в; UГ = 0,5 в.
7. Если участки цепи в простейшем случае сопротивления соединены параллельно (7, а), то общий ток, проходя через них, разветвится — большая часть тока пойдет по пути наименьшего сопротивления (7, б, в). Обычно одно из сопротивлений по каким-то причинам считают главным, а второе называют шунтом, ответвлением. Подключение шунта и ответвление некоторой части общего тока от главного пути называют шунтированием. Чем сильнее зашунтирован главный участок R2 (то есть чем меньше Rш), тем меньшая часть общего тока идет по основному пути.
При параллельном соединении общее сопротивление (7, г) всегда меньше наименьшего из сопротивлений, а при большой разнице между R2 и Rш примерно равно наименьшему. Если R2 = Rш то общее сопротивление равно половине одного из них.
Анализ сложных электрических цепей чем-то напоминает игру в шахматы — нужно одновременно удерживать в памяти довольно много данных, предвидеть события на много ходов вперед. Для иллюстрации сказанного попробуйте уменьшить Rш на нашей довольно простой схеме. При этом уменьшится RАБ и, как следствие, снизится общее сопротивление всей цепи (7, д), возрастет ток Iобщ, а это, в свою очередь, увеличит напряжение U1. К этому выводу, правда, можно было прийти и более коротким путем: если уменьшить Rш, то изменится соотношение сопротивлений делителя R1:RАБ, а значит, и соотношение напряжений U1:UАБ (5, з).
Примеры. Дано: UГ = 240 в; R1 = 40 ком; R2= 40 ком; Rш = 40 ком.
Находим: RАБ = 20 ком; Rобщ = 60 ком; Iобщ = 4 ма; U1 = 160 в; UАБ = 80 в; Iш = 2 ма; I2= 2 ма.
Уменьшим Rш до 1 ком. При этом RАБ = 980 ом ~= Rш; Rобщ = 41 ком; Iобщ = 5,9 ма; U1 = 234 в; UАБ = 6 в; I2 = 0,15 ма; Iш = 5,75 ма.