uabooks.top

Idézzétek fel: ha a karácsonyfa égősorában kiég egy izzó, akkor a sorban található összes izzó kialszik, viszont a többi sor tovább világít. Miért van ez így? Vajon miért nem égnek ki a 10 V feszültségű izzók, amikor 220 V feszültségű rendszerbe kapcsolják azokat?

Reméljük, hogy emlékeztek a 8. osztályos fizika tananyagára és megértitek, hogy a magyarázatot az izzók összekapcsolása adja. Felidézzük a különböző kapcsolási módokat, valamint azok alaptulajdonságait.

Vezetők soros kapcsolása

A vezetők kapcsolását sorosnak nevezzük, ha abban nincsenek elágazások, vagyis a vezetőket egymás után iktatjuk az áramkörbe (2.1, ábra). Érthető, hogy ily módon tetszőleges számú vezetőt összekapcsolhatunk.

Először megvizsgáljuk az áramkör egy olyan szakaszát, amely két sorosan összekapcsolt ellenállást tartalmaz, majd a kapott összefüggést általánosítjuk tetszőleges számú sorosan összekötött vezető esetére.

Jegyezzétek meg:

a sorosan összekapcsolt vezetők eredő ellenállása nagyobb az egyes vezetők ellenállásainál;

a sorosan összekapcsolt, egyenként Rq ellenállású vezetők eredő ellenállása:

Magyarázzátok meg, hogy a fenyőfüzér 10 V-os izzói miért nem égnek ki abban az esetben, ha azokat 220 V-os rendszerre kapcsolják?

Vezetők párhuzamos kapcsolása

A vezetők összekapcsolását párhuzamosnak nevezzük, ha az áram két, illetve több útvonalon -ágon - haladhat, amelyek közös pontpárral - csomóponttal rendelkeznek (2.2. ábra). A csomópontokban az áramkör elágazik (minden csomópontban legalább három vezető kapcsolódik össze). Tehát az elágazás a párhuzamosan összekapcsolt vezetőkből álló áramkör sajátossága.

Megvizsgáljuk az áramkör két ellenállást tartalmazó szakaszát.

Jegyezzétek meg:

párhuzamos kapcsolás esetén az eredő ellenállás értéke mindig kisebb a kötésben lévő vezetők ellenállásánál;

a párhuzamosan kapcsolt n számú, egyenként R₀ ellenállással rendelkező

vezető eredő ellenállása:

két párhuzamosan összekapcsolt vezető ellenállása:

A párhuzamosan összekapcsolt vezetők képletei alapján bizonyítsátok be a két utolsó állítást!

Miért van szükség söntre és pótlólagos ellenállásra?

Minden volt- és amperméter rendelkezik egy felső méréshatárral — az általa mérhető maximális fizikai mennyiség értékével. Viszont ha a volt- vagy amperméterhez sorosan pótlólagos ellenállást kapcsolunk, például rezisztort, akkor annak méréshatára megnövekszik.

Jegyezzétek meg! Ahányszorosan növekszik a felső méréshatár, annyiszor növekszik a műszer beosztásértéke is.

Gyakoroljuk a feladatok megoldását!

Feladat. Az áramkör szakasza azonos, egyenként 8 Ω ellenállású rezisztorból áll (1. kapcsolási rajz). A szakaszra 31,2 V feszültségű áramot kapcsoltak. Határozzátok meg a szakasz eredő ellenállását, a feszültséget a 2 reziszto-ron, az áramerősséget az 1 és 6 rezisztorokon!

A fizikai probléma elemzése. Az áramkör vegyes kapcsolásokat tartalmaz. Ezért lépésenként egyszerűsítjük az adott kapcsolási rajzot, majd Ohm törvénye és a soros, valamint párhuzamos kapcsolások képleteivel meghatározzuk a keresett mennyiség értékét.

Összegezés

Ha az áramkör n számú, sorosan összekapcsolt vezetőből áll, akkor:

- az áramerősség mindegyik vezetőben azonos és egyenlő a szakasz eredő áramerősségével:

— a feszültség a szakaszon egyenlő az egyes vezetőkön lévő feszültség összegével:

— a szakasz ellenállása egyenlő a vezetők ellenállásának összegével:

Ha az áramkör n számú, párhuzamosan összekapcsolt vezetőből áll, akkor: - a feszültség mindegyik vezetőben azonos és egyenlő a szakasz eredő

feszültségével:

— az eredő áramerősség a szakaszon egyenlő az egyes vezetőkön lévő áramerősség összegével:

— a szakasz ellenállása a következő képlettel határozható meg:

A felső méréshatárok megnövelése érdekében az amperméterhez párhuzamosan söntöt, a voltméterhez pedig sorosan pótellenállást csatlakoztatnak.

Ellenőrző kérdések

1. A vezetők milyen kapcsolását nevezik sorosnak? Milyen összefüggések érvényesek rá? Bizonyítsátok be azokat! 2. A vezetők milyen kapcsolását nevezik

párhuzamosnak? Milyen összefüggések érvényesek rá? Bizonyítsátok be azokat!

3. Hogyan növelhető a voltméter felső méréshatára? 4. Milyen esetben, és hogyan

söntölik az ampermérőt?

2. gyakorlat

1. Nézzétek meg az 1. ábrát, mondjtok meg, milyen műszerek láthatók rajta; milyen fizikai mennyiségek mérésére szolgálnak az egyes eszközök; mekkora külön-külön a felső méréshatáruk!

2. Szerintetek hogyan vannak összekötve a karácsonyfafüzérek izzói? A füzéreken miért használnak több szálat?

3. A mindennapi életben használt fogyasztók miért vannak azonos (220 V) feszültségre kiszámítva?

4. Két, egyenként 2 és 3 Ω ellenállású rezisztort hozzákapcsoltak egy 12 V kimenő feszültségű áramforráshoz. Határozzátok meg a két ellenálláson lévő áramerősséget és az áramkör eredő áramerősségét, ha a rezisztorokat: a) sorosan; b) párhuzamosan kapcsolták össze!

Határozzátok meg az áramkör szakaszának R eredő ellenállását (2. ábra), ha

Mivel egyenlő az áramerősség az egyes rezisztorokon, ha a szakaszra 36 V feszültséget kapcsoltak?

Az áramkör két rezisztort tartalmazó szakaszára 24 V-os feszültséget kapcsoltak. Amikor a rezisztorokat sorosan kötik össze, akkor a szakaszon az áramerősség 0,6 A, de ha párhuzamosan, úgy 3,2 A. Határozzátok meg mindkét rezisztor ellenállását!

7. A 20 mA skálájú milliampermérőt 1 A áramerősség mérésére kell használni. Számítsátok ki a szükséges sönt ellenállását, ha a milliampermérő ellenállása

8. Ha az áramkör szakaszán a kapcsolót rövidre zárják (3. ábra), az ampermérőn áthaladó áram erőssége 0,45 A. Mekkora erősségű áram halad át az amperméteren, ha bontják az áramkört? Az 1 és 3, valamint 2 és 4 rezisztorok párosán azonosak és értékeik, ennek megfelelően, R és 2R. A csatlakozókon a feszültség állandó. Az ampermétert tekintsétek ideálisnak (vagyis az ellenállása і?а=0)!

 

Fizika tankönyv 11. osztályosok szerzők Dovgy, Baryakhtar, Loktev