หลอดไฟทำอะไรในวงจรไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด

แนวคิดพื้นฐานและกฎหมายของทฤษฎีวงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้าจริงเรียกว่าชุดอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับการส่ง การกระจาย และการแปลงพลังงาน โดยทั่วไปวงจรไฟฟ้าประกอบด้วยแหล่งกำเนิด พลังงานไฟฟ้า, ตัวรับพลังงานไฟฟ้า , อุปกรณ์วัด , อุปกรณ์สวิตชิ่ง , สายต่อและสายไฟ

วงจรไฟฟ้า แสดงถึงชุดของแหล่งที่มาที่เชื่อมต่อในลักษณะหนึ่ง ผู้บริโภค (หรือตามลำดับ องค์ประกอบแบบแอกทีฟและแบบพาสซีฟ) และตัวแปลงพลังงานไฟฟ้า

ลูกโซ่ ก็เรียก เฉยเมยถ้ามันประกอบด้วยองค์ประกอบแบบพาสซีฟเท่านั้น และ คล่องแคล่วหากมีองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ด้วย

แหล่งพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานที่ไม่ใช่ไฟฟ้าให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น: แปลงเซลล์กัลวานิกและแบตเตอรี่ พลังงานเคมี, องค์ประกอบความร้อน - ความร้อน, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า - เครื่องกล

ผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าองค์ประกอบในวงจรไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเรียกว่า ตัวอย่างเช่น: หลอดไส้ - เป็นแสงและความร้อน, อุปกรณ์ทำความร้อน - เป็นความร้อน, มอเตอร์ไฟฟ้า - เป็นกลไก

เครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าอุปกรณ์ที่เปลี่ยนขนาดและรูปแบบของพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น: หม้อแปลง, อินเวอร์เตอร์แปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ, วงจรเรียงกระแส - กระแสสลับเป็น DC อุปกรณ์สำหรับการแปลงความถี่

ในการคำนวณอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละเครื่องจำเป็นต้องส่ง วงจรสมมูล. วงจรสมมูลของวงจรไฟฟ้าประกอบด้วยชุดขององค์ประกอบในอุดมคติที่แสดงคุณสมบัติเฉพาะของอุปกรณ์ที่มีอยู่จริง ดังนั้น ตัวต้านทานในอุดมคติ (ตัวต้านทาน ร) คำนึงถึงการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นความร้อน งานเครื่องกลหรือรังสีของมัน ตัวเก็บประจุในอุดมคติ (ความจุ จาก) และตัวเหนี่ยวนำ (ตัวเหนี่ยวนำ แอล) มีความสามารถในการสะสมพลังงานของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตามลำดับ

แหล่งที่มา ผู้บริโภค และสายเชื่อมต่อก่อตัวเป็นวงจรไฟฟ้า ซึ่งแต่ละส่วนสามารถทำหน้าที่ได้ แรงดันไฟฟ้าและรั่วไหล ไฟฟ้า.แรงดันและกระแสเหล่านี้ในกรณีทั่วไปสามารถคงที่และผันแปรตามเวลาและขึ้นอยู่กับคุณสมบัติขององค์ประกอบวงจร ที่ ส่วนนี้กระแสตรงและแรงดันจะได้รับการพิจารณา

มีการศึกษาวงจรไฟฟ้าจริงบนแบบจำลองที่บรรยายโดยใช้ สัญลักษณ์เช่น วงจรไฟฟ้า.

แรงดันไฟฟ้า Uบนองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าระบุไว้ในแผนภาพ (รูปที่ 1.1) โดยเครื่องหมาย "+" และ "-" ซึ่งเหมาะสมเมื่อพิจารณาร่วมกันเท่านั้นเพราะ เครื่องหมาย "+" หมายถึงจุดที่มีศักยภาพค่อนข้างสูง

. (1.1)

หน่วยวัด ยู– โวลต์ (ข).

ปัจจุบัน Iในองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าจะแสดงด้วยลูกศรในแผนภาพ (รูปที่ 1.2) และระบุทิศทางของการเคลื่อนที่ตามคำสั่งของบวก ค่าไฟฟ้าถ้าปัจจุบัน I แสดงเป็นจำนวนบวก

หน่วยวัด ฉัน– แอมป์(แต่)

ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันในองค์ประกอบวงจรเรียกว่า ลักษณะแรงดันกระแส (VAC)องค์ประกอบซึ่งมักจะแสดงเป็นภาพกราฟิก บนมะเดื่อ 1.3 แสดง CVC ของผู้บริโภคประเภทต่างๆ ลักษณะเส้นตรง I–V (1) และ (3) สอดคล้องกับองค์ประกอบเชิงเส้น และลักษณะเส้นตรงโค้ง I–V (2) สอดคล้องกับองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้น

ในบทช่วยสอนนี้ เราศึกษาเฉพาะวงจรเชิงเส้นที่ความสัมพันธ์ const = เคหรือการเบี่ยงเบนจากค่าคงที่เพียงเล็กน้อย ในกรณีนี้ เมื่อแสดง VAC โดยเส้นใกล้กับเส้นตรง เชื่อว่าผู้บริโภคปฏิบัติตาม กฎของโอห์ม,ตามที่แรงดันและกระแสเป็นสัดส่วนกัน ปัจจัยด้านสัดส่วนนี้ เคเรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้า ธาตุ รซึ่งมีหน่วยวัดเป็น โอห์ม(โอห์ม).

ในฐานะผู้บริโภคในทฤษฎีวงจรไฟฟ้า กระแสตรงเป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทาน ( ร) ซึ่งกฎของโอห์มใช้ได้:

หรือ , . (1.3)

การกำหนดตัวต้านทานบนวงจรไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 1.4.

ส่วนกลับของความต้านทานเรียกว่า การนำไฟฟ้า,ซึ่งมีหน่วยวัดเป็น ซีเมนส์(ซม.).

กฎของโอห์มสามารถแสดงในแง่ของการนำไฟฟ้า:

. (1.4)

ในองค์ประกอบแบบพาสซีฟ กระแสจะไหลจากจุดที่มีศักยภาพค่อนข้างสูงไปยังจุดที่มีศักยภาพค่อนข้างต่ำกว่า ดังนั้นในรูป 1.5 ลูกศรปัจจุบันกำกับจาก "+" ถึง "-" ซึ่งสอดคล้องกับกฎของโอห์มในรูปแบบ

. (1.5)

สำหรับการกำหนดที่ใช้ในรูปที่ 1.6 กฎของโอห์มควรเขียนในรูปแบบต่อไปนี้: .

ดังนั้นใน TOE ผู้บริโภคจะถูกจำลองเป็นผู้บริโภคในอุดมคติซึ่งคุณสมบัติถูกกำหนดโดยค่าของพารามิเตอร์เดียว ( รหรือ ช).

แหล่งพลังงานสร้างแบบจำลองโดยใช้ แหล่งที่มาของ EMF (อี) หรือแหล่งจ่ายแรงดันและแหล่งกระแส ( เจ). ลักษณะ I–V ของแหล่งพลังงานเป็นลักษณะภายนอกซึ่งโดยปกติจะมีลักษณะที่ตกลงมาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ในกรณีส่วนใหญ่ เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดจะลดลง

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ- นี่คือองค์ประกอบของวงจรซึ่งแรงดันไฟฟ้าไม่ขึ้นอยู่กับกระแสและได้รับ ค่าคงที่สอดคล้องกับในรูป 1.7 CVC ต่อเนื่อง

ในความเป็นจริงเรากำลังเผชิญกับแหล่งจ่ายแรงดันจริงที่แตกต่างจาก แหล่งที่มาในอุดมคติความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าของพวกเขาลดลงเมื่อปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น CVC ของแหล่งจ่ายแรงดันจริงแสดงในรูปที่ 1.7 เส้นประความชันเท่ากับความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายแรงดัน ร 0 . แหล่งจริงใด ๆ ที่มีความต้านทานต่อโหลด ร >> ร 0 สามารถลดลงเป็นอุดมคติได้ดังนี้ (รูปที่ 1.8):

ยู 12(ของจริง) = IR-E,

อีจริง = E-IR (1.6)

ดังนั้น คุณสมบัติของแหล่ง EMF หรือแหล่งจ่ายแรงดันจริงจะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์สองตัว - EMF ที่สร้างขึ้น อีและความต้านทานภายใน ร 0 .

แหล่งกระแสในอุดมคติ- นี่คือองค์ประกอบวงจรซึ่งกระแสไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันและเป็นค่าคงที่ที่กำหนดซึ่งสอดคล้องกับ CVC ต่อเนื่องในรูปที่ 1.9.

ในแหล่งกระแสจริง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กระแสที่สร้างขึ้นจะลดลง CVC ของแหล่งกระแสจริงแสดงในรูปที่ 1.9 เส้นประสัมผัสของความชันซึ่งเท่ากับค่าการนำไฟฟ้าภายในของแหล่งกระแส ช 0 . แหล่งกระแสจริงใด ๆ สามารถลดลงเป็นอุดมคติได้ดังนี้ (รูปที่ 1.10):

, (1.7)

ที่ไหน เจ, ช 0 - พารามิเตอร์คงที่

ดังนั้น คุณสมบัติของแหล่งกำเนิดกระแสขับจะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์สองตัว: กระแสขับ เจและการนำไฟฟ้าภายใน ช 0 . น้อย ช 0 ยิ่งคุณลักษณะของแหล่งกระแสจริงใกล้เคียงกับแหล่งในอุดมคติมากเท่าไร

เนื่องจากความต้านทานภายในของแหล่งจริงสามารถนำมาประกอบกับผู้บริโภคของวงจรได้เสมอ จึงพิจารณาเฉพาะแหล่งที่มาของแรงดันและกระแสในอุดมคติเท่านั้น

สายไฟที่เชื่อมต่อผู้บริโภคและแหล่งต่างๆ ในสาระสำคัญ ยังหมายถึงผู้ใช้พลังงานอีกด้วย อย่างไรก็ตาม มักเชื่อกันว่าสายไฟทำหน้าที่เชื่อมต่อเท่านั้นและทำหน้าที่เพียงเพื่อแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบแต่ละส่วนของวงจรเชื่อมต่อกันอย่างไร หากไม่สามารถละเลยความต้านทานของสายไฟได้จะถูกนำมาพิจารณาโดยการรวมผู้บริโภคเพิ่มเติมในตำแหน่งที่เหมาะสมในวงจร

ดังนั้นในทฤษฎีวงจรไฟฟ้าเชิงเส้น เป้าหมายของการศึกษาคือ รูปแบบการออกแบบ,ประกอบด้วยผู้บริโภคและแหล่งที่มาในอุดมคติ การกำหนดค่าและคุณสมบัติขององค์ประกอบที่กำหนดโดยเงื่อนไขของปัญหา

เมื่อแก้ปัญหาจะให้ความสำคัญอย่างยิ่ง โครงสร้างของวงจรไฟฟ้า (โทโพโลยี)กำหนดโดยธรรมชาติของการเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบ

แน่นอนว่าบุคคลใดก็ตามหากเขาไม่ได้ละทิ้งประโยชน์ของอารยธรรมก็ถูกรายล้อมไปด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้ามากมาย คุณไม่จำเป็นต้องไปไกล ตัวอย่างเช่น ทีวี โทรศัพท์ ที่พบมากที่สุด ฯลฯ พื้นฐานของอุปกรณ์ดังกล่าวทั้งหมดคือวงจรไฟฟ้า แหล่งวรรณกรรมหลายแห่งให้คำจำกัดความที่คล้ายกัน แต่เกี่ยวข้องกับความหลากหลายที่ง่ายที่สุด เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มีความซับซ้อนมากจนระบบคอมพิวเตอร์ได้รับความไว้วางใจในการบำรุงรักษา แปลกจริง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณจำได้ หน่วยประมวลผลกลาง คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลด้วยทรานซิสเตอร์หลายล้านตัว - พวกเขายังมี วงจรไฟฟ้า. เหตุผลของการทำให้คำจำกัดความง่ายขึ้นข้างต้นคือสิ่งใด ๆ แม้แต่สิ่งที่ซับซ้อนที่สุด แผนภูมิวงจรรวมสามารถแสดงในรูปแบบของส่วนประกอบง่ายๆ จำนวนมาก ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะทำการคำนวณที่จำเป็นโดยใช้สูตรที่รู้จักกันดี

ดังนั้นด้วยการตัดสินใจที่ง่ายและซับซ้อน ตอนนี้เรามาอธิบายว่าวงจรไฟฟ้าคืออะไร เพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้น ลองพิจารณาตัวอย่างที่ง่ายที่สุด - ไฟฉายไฟฟ้า และไม่ใช่อันที่ใช้ชิปควบคุม (การสลับโหมด การกะพริบ ฯลฯ) แต่อันที่ใช้บ่อยที่สุดคือแบตเตอรี่ หลอดไฟ และสวิตช์สลับ ประกอบด้วยตัวเรือนซึ่งเป็นที่ตั้งของแหล่งที่มาช่องใส่แบตเตอรี่ที่มีหน้าสัมผัสสองหน้า โดยการใส่แบตเตอรี่ลงในเคสและคลิกสวิตช์ คุณจะได้แสงที่ส่องสว่างตามทิศทางของหลอดไฟ เมื่อเสร็จสิ้นขั้นตอนเหล่านี้แล้ว เราได้สร้างสิ่งที่เรียกว่าวงจรไฟฟ้า (ในภาษาสแลงมืออาชีพ - ประกอบวงจร) ไฟฟ้า (แบตเตอรี่) วิ่งไปตามเส้นทาง: ติดต่อขั้วบวก - ตัวนำ, สวิตช์สลับ - หลอดไฟ - ขั้วลบ สิ่งนี้เรียกว่า "วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด" ในตัวอย่างไฟฉาย มีสามองค์ประกอบ: แหล่งกำเนิด EMF สวิตช์สลับ และหลอดไฟ เป็นที่น่าสังเกตว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (กระแส) เป็นไปได้เฉพาะในวงจรปิด ดังนั้นหากปิดสวิตช์สลับและวงจรเสียวงจรก็จะหายไปแม้ว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดจะยังคงอยู่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม กระบวนการทั้งหมดสามารถอธิบายและคำนวณได้ ไม่เพียงแต่ผ่านกระแสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดัน พลังงาน EMF

เครื่องมือคำนวณสากลคือกฎของโอห์ม ในกรณีนี้ ดูเหมือนว่า:

ที่ฉัน - ปัจจุบัน, แอมป์; E - EMF, โวลต์; R - ความต้านทานของหลอดไฟ, โอห์ม; r คือความต้านทานของแหล่ง EMF โอห์ม ในตัวอย่างที่ใช้ อิทธิพลของสวิตช์เปิด/ปิดไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาด้วย เนื่องจากเป็นสิ่งที่เล็กน้อย

ดังนั้น วงจรไฟฟ้าและองค์ประกอบต่างๆ ของวงจรไฟฟ้าอาจรวมถึงแหล่งพลังงาน ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ส่วนประกอบสารกึ่งตัวนำ ฯลฯ ยิ่งไปกว่านั้น ทั้งหมดนี้ต้องเชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยตัวนำที่สร้างเส้นทางต่อเนื่องสำหรับทางเดินของกระแส

โซ่แบบง่ายแบ่งออกเป็นแบบไม่แยกส่วนและแยกส่วน ในกรณีแรก กระแสเดียวกันจะผ่านองค์ประกอบทั้งหมด (กฎสำหรับผู้บริโภค) ในกรณีที่สองมีการเพิ่มสาขาหนึ่งสาขาขึ้นไปโดยเชื่อมต่อกับวงจรที่ง่ายที่สุดที่พิจารณาโดยใช้โหนด ในกรณีนี้การเชื่อมต่อแบบผสมขององค์ประกอบวงจรจะเกิดขึ้น ดังนั้นค่าของกระแสที่ไหลในแต่ละสาขาจึงแตกต่างกัน ที่นี่สาขาเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้าผ่านองค์ประกอบทั้งหมดที่มีกระแสเดียวกันและปลายด้านตรงข้ามที่เชื่อมต่อกับสองโหนด ดังนั้น โหนดคือจุดในวงจรไฟฟ้าที่สาขาตั้งแต่สามสาขาขึ้นไปมาบรรจบกัน บน แผนภาพวงจรโหนดมักจะแสดงด้วยจุดซึ่งทำให้การรับรู้ (การอ่าน) ง่ายขึ้น

วงจรไฟฟ้าคือชุดของแหล่งเชื่อมต่อและตัวรับพลังงานไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้

วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยแหล่งกำเนิด, ตัวรับพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหนึ่งตัวขึ้นไป (โหลด, ผู้บริโภค) และสายเชื่อมต่อ (รูปที่ 1.2) ข้าว. 1.2

แหล่งพลังงานสร้างส่วนในของวงจร และผู้บริโภค - พร้อมกับสายเชื่อมต่อ เครื่องมือวัด และอุปกรณ์สวิตชิ่ง - ส่วนนอกของวงจร

เมื่อส่วนด้านนอกและด้านในของวงจรก่อตัวเป็นวงจรปิด กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในวงจร

ขนาดหรือความแรงของกระแสถูกกำหนดโดยปริมาณไฟฟ้า (ประจุ) ผ่านหน้าตัดของตัวนำต่อหน่วยเวลา:

ฉัน=,แต่- สำหรับกระแสตรง ί =,แต่- สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับ

เกมส์ กระแสไฟฟ้าในห่วงโซ่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานอย่างต่อเนื่องในแต่ละองค์ประกอบ

ในกระบวนการแปลงพลังงานประเภทอื่นเป็นพลังงานไฟฟ้า EMF จะตื่นเต้นในแหล่งพลังงาน อี,ที่.

วงจรภายนอกและแหล่งพลังงานนั้นมีความต้านทานต่อการผ่านของกระแสไฟฟ้า

ลักษณะทางกายภาพของความต้านทานโอห์มมิก ร- การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและโมเลกุลของร่างกาย (ตัวนำยิ่งยวด) ค่าความต้านทานขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปร่าง และขนาดของตัวนำ:

ร = , โอห์ม. (1.8)

ส่วนกลับของความต้านทานเรียกว่าการนำไฟฟ้า:

=, ซม. (1.9)

อีเอ็มเอฟ อีแรงดันไฟฟ้า ยู, หมุนเวียน ฉัน, ความต้านทาน รในวงจรที่ง่ายที่สุดเชื่อมต่อโดยกฎของโอห์ม:

ฉัน=. (1.10)

สำหรับวงจรในรูป 1.2:

ฉัน=

. (1.11)

จาก (1.11) เป็นไปตามสมการของสถานะไฟฟ้าของวงจร (รูปที่ 1.2):

อี=ไออาร์ 0 +I R= I R 0 +U; (1.12)

อี=U+I R 0. (1.13)

จาก (1.13) เป็นไปตามนั้น อี>ยู โดยแรงดันตกคร่อมความต้านทานภายใน: ฉัน ร 0. (1.14)

ตามคำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้า วิธีการทำงานของประจุเคลื่อนที่ +1 สามารถเขียนได้:

เอ=ยูถาม= ยูอิท; (1.15)

พี==ยูฉัน, (1.16)

ที่ไหน แต่- งานปัจจุบัน เจ;ร- กระแสไฟ, อ.

หากในส่วนของวงจรพลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นความร้อนเท่านั้น สูตร (1.15) และ (1.16) สามารถเขียนได้แตกต่างกัน (โดยการแทนที่ ยู=ฉัน ร):

เอ=ฉัน 2 รและ พี= ฉัน 2 ร.

นี่คือกฎของ Joule-Lenz (ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ 0.24 ในการแปล แต่จาก เจใน อุจจาระ).

สำหรับการคำนวณของโซ่ ทิศทางบวกแบบมีเงื่อนไขจะถูกเลือก อียู, ฉันและระบุด้วยลูกศร (รูปที่ 1.3)

กระแสในวงจรที่ง่ายที่สุดตรงกับทิศทาง EMF ในวงจรที่ซับซ้อน ทิศทางของกระแสในบางสาขามักจะไม่ชัดเจนก่อนการคำนวณ ดังนั้นจึงเลือกโดยพลการ ลูกศรแรงดันไฟฟ้า ยูไปจากจุดที่มีศักยภาพสูงกว่าไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่า

1.3. โหมดการทำงานของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

โดยทั่วไปที่สุดคือ 4 โหมด: เล็กน้อย, ไม่ได้ใช้งานฉนวนกันความร้อนและจับคู่

โหมดระบุแหล่งที่มาและตัวรับในวงจรไฟฟ้านั้นมีลักษณะเฉพาะคือแรงดัน กระแส และกำลังของมันนั้นสอดคล้องกับค่าที่ออกแบบโดยผู้ผลิต

โหมดว่าง กระแสของแหล่งที่มาและตัวรับมีค่าเท่ากับศูนย์ ( ฉัน=0).

โหมดลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าในส่วนเป็นศูนย์ ( ยู kz=0) ตัวรับถูกปัดด้วยความต้านทานที่ต่ำมาก ร→0.

โหมดจับคู่ - เมื่อองค์ประกอบแบบพาสซีฟของวงจรภายนอกทำงานที่พลังงานสูงสุดด้วยแหล่งที่กำหนด

ง่ายต่อการรับเงื่อนไขของโหมดที่ตกลงไว้ เขียนสมการของสถานะทางไฟฟ้าของวงจรที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 1.1):

อี=U+R 0 ฉัน, ที่ไหน U=I อาร์. (1.17)

รคือความต้านทานของวงจรภายนอก

ร 0 เป็นแหล่งต้านทาน

เราคูณ (1.17) ด้วย ฉัน:

อี = UI + ร 0 ฉัน 2 ,

พี 1 = พี 2 + พี 0 ,

ร 1 เป็นพลังของแหล่งที่มา

ร 2 – พลังงานที่ถ่ายโอนไปยังวงจรภายนอก

ร 0 คือการสูญเสียพลังงานของแหล่งภายใน

ร 2 = ยูฉัน= อาร์.ไอ. 2 = ร

- มีสูงสุด

เมื่อค่า:

– สูงสุด เช่น:

(ร 0 +R) 2 –2R(ร 0 +R)= 0, ร 0 +R–2R= 0, ร=ร 0 .

ดังนั้นวงจรภายนอกและแหล่งที่มาจึงทำงานในโหมดประสานงานเมื่อ ร= ร 0 .

ประสิทธิภาพในโหมดประสานงานเท่ากับ:

η ==

=

=0,5.

ต้องจัดการกับวงจรที่ตรงกันเมื่อประสิทธิภาพต่ำไม่มีความสำคัญเนื่องจากพลังงานต่ำของวงจร และเมื่อปัญหาของพลังงานสูงสุดในโหลดมีผลเหนือกว่าการพิจารณาทางเศรษฐกิจ

อย่างใด อุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟได้โดยใช้เส้นตรงหรือ การเชื่อมต่อแบบขนาน. เมื่อองค์ประกอบเชื่อมต่อแบบขนาน กระแสจะไหลหลายทิศทางพร้อมกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง แต่ละองค์ประกอบในวงจรมีวงจรไฟฟ้าของตัวเอง มากที่สุด คุณสมบัติหลักการเชื่อมต่อแบบขนานคือความสะดวกในการใช้งาน หากองค์ประกอบใดในวงจรไหม้เราจะระบุและเปลี่ยนอย่างรวดเร็วเพราะหากองค์ประกอบหนึ่งขาดกระแสไฟฟ้าจะไม่หยุดไหลไปยังองค์ประกอบอื่น นอกจากนี้ อุปกรณ์จำนวนหนึ่งยังไม่ทำให้ไฟตก ประสบการณ์ในการประกอบวงจรไฟฟ้ามีประโยชน์มากในการทำความเข้าใจหลักการของกระแสไฟฟ้า จะประกอบวงจรไฟฟ้าด้วยตัวคุณเองได้อย่างไร? ลองคิดดูสิ

การสร้างวงจรไฟฟ้า

เมื่อดำเนินโครงการ ควรคำนึงถึงอายุและประสบการณ์ของบุคคลที่จะดำเนินการดังกล่าวด้วย งานดังกล่าวสามารถใช้เป็นการทดลองที่ดีและน่าสนใจสำหรับนักเรียน มัธยมที่ศึกษากฎการกระจายของกระแสไฟฟ้า วิธีนี้สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับผู้ที่ประกอบโซ่เป็นครั้งแรก

การทดลองสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทต่างๆโฮลดิ้ง.

ใช้ทำกระดาษฟอยล์

ในการประกอบวงจรไฟฟ้าที่บ้าน คุณจะต้องทำสิ่งต่อไปนี้:

• รับแหล่งพลังงาน ตัวเลือกที่ประหยัดและธรรมดาที่สุดคือแบตเตอรี่ที่ใช้บ่อยที่สุด

สำคัญ! คุณสามารถใช้แบตเตอรี่เก้าโวลต์สำหรับงานดังกล่าวได้

• ค้นหาอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จะใช้ในการทดลอง คุณจะเชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านี้เข้ากับแหล่งพลังงาน

สำคัญ! ตัวอย่างของเราต้องใช้หลอดไส้หรือไดโอดนำไฟฟ้าสองหลอด

• คุณต้องดูแลตัวนำ วันนี้จะใช้อลูมิเนียมฟอยล์เป็นตัวนำ ผ่านแผ่นฟอยล์นี้ที่กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งจากแบตเตอรี่ไปยังผู้บริโภค
• ตัดฟอยล์เป็นสี่แถบแคบ: สองชิ้น 20 เซนติเมตรและสองชิ้นจาก 10 เซนติเมตร

สำคัญ! ความกว้างควรตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดดื่ม

• ต้องต่อแถบที่ยาวกว่าเข้ากับแบตเตอรี่ อันหนึ่งเป็นบวกและอีกอันมีลบตามลำดับ
• ตอนนี้มันคุ้มค่าที่จะคิดเกี่ยวกับการเชื่อมต่อผู้ใช้ไฟฟ้า คุณต้องใช้ตัวนำที่เหลืออีกสองตัวและพันปลายด้านหนึ่งรอบตัวนำขนาด 20 เซนติเมตร ควรเชื่อมต่อแถบใดแถบหนึ่งใกล้กับปลาย "สาย" ยาวและแถบที่สอง - ใกล้กับแบตเตอรี่ 7-8 เซนติเมตร เราพันปลาย "สายไฟ" สั้น ๆ ที่ว่างไว้รอบ ๆ หลอดไฟ

สำคัญ! หากคุณไม่สามารถแก้ไขในเชิงคุณภาพได้ ให้ใช้เทปพันสายไฟ

• หากคุณหลีกเลี่ยงการลัดวงจร เมื่อเชื่อมต่อองค์ประกอบทั้งหมดแล้ว หลอดไฟควรเริ่มเรืองแสง ลองสัมผัสตัวนำยาวที่สองกับหลอดไส้ซึ่งมาจากขั้วลบของแบตเตอรี่ - หลอดไฟจะสว่างขึ้น

คุณได้เรียนรู้วิธีการสร้างวงจรไฟฟ้าโดยใช้กระดาษฟอยล์อลูมิเนียม มาลองวิธีอื่นๆ

โดยใช้สายไฟและสวิตช์

โครงการนี้เป็นรูปแบบที่ซับซ้อนของโครงการแรก แม้ที่นี่จะไม่มีปัญหาใด ๆ เนื่องจากงานดังกล่าวทำได้ง่ายมาก สิ่งเดียวที่คุณต้องการคือมีสายไฟและกุญแจ (สวิตช์) บทเรียนดังกล่าวจะนำประสบการณ์ที่ดีมาสู่ผู้ใช้ที่เพิ่งเรียนรู้พื้นฐาน

สำคัญ! วิธีนี้ต้องปอกปลายสายไฟ ระมัดระวังในการกระทำของคุณ

สั่งงาน:

• ก่อนอื่นคุณต้องเตรียมทุกสิ่งที่จำเป็นในการสร้างโครงการนี้ การค้นหาสิ่งต่อไปนี้เป็นสิ่งที่คุ้มค่า: แบตเตอรี่ ตัวนำไฟฟ้า กุญแจ และผู้ใช้พลังงานอย่างน้อยสองคน

สำคัญ! เป็นอีกครั้งที่แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์จะทำงานได้ดีกับแหล่งพลังงาน และคุณสามารถหาสวิตช์ได้ง่ายๆ ในร้านฮาร์ดแวร์ทุกแห่ง

• ดีที่สุดที่จะหา ลวดทองแดงสำหรับการส่งกระแส ตัดออกเป็นหลาย ๆ ส่วนโดยมีความยาวไม่มากนัก

สำคัญ! สำหรับโครงการทั้งหมดคุณสามารถใช้ 70 เซนติเมตร

• ในวิธีนี้หลอดไฟจะถูกนำมาใช้อีกครั้ง แต่ไม่มีใครรบกวนคุณที่จะรับผู้บริโภคประเภทอื่น
• เตรียมสายไฟ: ตัดลวดออกเป็นห้าชิ้นเหมือนกันโดยมีขนาด 20 เซนติเมตรต่อชิ้น จำเป็นต้องถอดฉนวนออกจากปลายแต่ละด้าน 2 ซม.

สำคัญ! นักเต้นระบำเปลื้องผ้าเหมาะสำหรับการดัดแปลงดังกล่าว แต่สามารถชดเชยการขาดงานได้ด้วยกรรไกรธรรมดาหรือเครื่องตัดลวด

• เชื่อมต่อผู้ใช้ไฟฟ้ารายแรกเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ ในการทำเช่นนี้คุณต้องเชื่อมต่อสายไฟเส้นหนึ่งเข้ากับขั้วบวกและเชื่อมต่อปลายอีกด้านหนึ่งเข้ากับหลอดไฟที่ใช้
• ตอนนี้คุณต้องเชื่อมต่อคีย์กับ สารอาหาร. ใช้ลวดที่เหลือเพื่อเชื่อมต่อ เชื่อมต่อปลายเข้ากับขั้วลบของแหล่งที่มา และเชื่อมต่ออีกด้านเข้ากับสวิตช์
• สวิตช์ต้องเชื่อมต่อกับหลอดไฟดวงแรกโดยใช้ตัวนำอีกชิ้นหนึ่ง ต่อปลายสายเข้ากับกุญแจ จากนั้นต่อเข้ากับด้านขวาของผู้บริโภครายแรก
• เราใช้หลอดไฟดวงที่สองโดยใช้ลวดชิ้นสุดท้ายที่เราติดไว้ที่ด้านซ้ายกับหลอดไฟดวงแรกและหลอดที่สอง - ไปทางด้านซ้ายของหลอดไฟอีกดวงหนึ่ง
• ใช้สายไฟที่เหลืออยู่เส้นสุดท้าย เชื่อมต่อด้านขวาของหลอดไฟดวงแรกและด้านขวาของหลอดไฟดวงที่สอง โซ่พร้อมแล้ว
• ยังคงต้องปิดกุญแจและดูว่าหลอดไฟทั้งสองเริ่มเรืองแสงอย่างไร

ตอนนี้คุณรู้วิธีสร้างวงจรไฟฟ้าสองแล้ว วิธีการต่างๆ. การทดลองดังกล่าวช่วยให้เข้าใจสาระสำคัญของกระบวนการทางกายภาพและให้ประสบการณ์ใน งานในอนาคตด้วยวงจรไฟฟ้า.

สำหรับการตรึง 100 เปอร์เซ็นต์ คุณสามารถใช้เทปไฟฟ้าหรือหัวแร้ง

สำคัญ! การใช้อย่างหลังคุณต้องมีทักษะพื้นฐานในการจัดการหัวแร้ง อย่าให้อุปกรณ์แก่ผู้ที่ไม่เข้าใจวิธีจัดการ

ข้อควรระวัง

• ไม่ว่าในกรณีใด ห้ามใช้ไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไฟสูง เว้นแต่คุณจะมีการป้องกันความเสียหายที่เหมาะสม
• ในระหว่างการปอกคุณต้องตรวจสอบอย่างระมัดระวังว่าคุณทำสายไฟเสียหายหรือไม่ เครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับกรณีนี้ - นักเต้นระบำเปลื้องผ้า
• ระมัดระวังเป็นพิเศษกับผู้ใช้กระแสไฟฟ้าหากคุณใช้หลอดไฟเป็นพวกเขา องค์ประกอบดังกล่าวเปราะบางมากและการจัดการที่ไม่ระมัดระวังอาจนำไปสู่การบาดหรือไฟฟ้าช็อตได้

นักวิทยุสมัครเล่นไม่ได้เกิด ขอให้โชคดีในความพยายามทั้งหมด!