直列接続に関するオームの法則。電気。オームの法則。導体の直列および並列接続

レッスン＃36-169 導体の接続。完全な回路に対するオームの法則。起電力。 D / z：8.6; 条項8.7; 8.9節

1.導体の接続。

1.1シリアル- 化合物, 前の導体の端が接続されている場所次のものの始まりで。

でシリアル接続: 私 1 = 私 2 （電流が一定の場合、同じ電荷が時間tで導体の任意のセクションを流れます）

U = U 1 + U 2 （セクション1と2の単位電荷の移動中の静電力の仕事は、これらのセクションの仕事の合計に等しくなります）。

等価導体（抵抗）-回路の考慮されるセクションの電流と電圧を変更せずに、導体のグループ（抵抗）を置き換える導体。

オームの法則： U = IR , それらの。 U 1 = IR 1; U 2 = IR 2;

IR \ u003d IR 1 + IR 2 \ u003d I（R 1 + R 2）、つまり R = R 1 + R 2 もしくはそうでないか R =

特別なケース: R = nR ,

直列に接続した場合、全体の等価抵抗回路は、回路の個々のセクションの抵抗の合計に等しくなります。 I 1 =I2であるため; I 1 = ; I 2 = ; したがって、U 1 \ u003d I 1R1およびU2\ u003d I 2 R 2、したがって =
導体が直列に接続されている場合、導体に作用する電圧はそれらの抵抗に正比例します。

短所：直列接続された消費者の1つに対して回路が開かれると、回路全体で電流が消えます（実際には不便です）。

1.2 平行 - 繋がり、導体の始点は1つのノードに接続され、終点は別のノードに接続されます。

U = U 1 = U 2; I \ u003d I 1 \ u003d I 2 I = 私 1 =; 私 2 =

, つまり= + = + または=

; q \ u003d q 1 + q 2

ブランチ全体（すべての導体が並列に接続されている）のコンダクタンスは、個々のブランチ（各導体が並列に接続されている）の導電率の合計に等しくなります。

特別なケース： R 1 \ u003d R 2 \ u003d ... \ u003d R n、次に R =, ここで、nは同じ抵抗を持つ導体の数です。

比率からU1= U 2; U 1 = ; U 2 = それに続く =-導体が並列接続されている場合、分岐の電流は抵抗に反比例します。

利点：ノード間の電圧が一定のままである場合、ブランチの電流は互いに依存しません

2.完全な回路に対するオームの法則

完全なチェーンには次のものが含まれます。

- 外側の領域-総抵抗Rを備えた現在の消費者、調整、制御などのデバイス

-内側の領域- emfεの電流源内部抵抗r（ソースが持つ抵抗）電気エネルギー、それは導体であるため、電流はその中で熱を発生させます）。

抵抗Rを持つ外部部品と内部部品（抵抗がrである電流源）で構成される閉回路を考えてみます。

エネルギー保存の法則によれば、電流源のEMFは、両端の電圧降下の合計に等しくなります。

回路の外部セクションと内部セクション。閉回路に沿って移動すると、電荷は元の位置に戻ります。つまり、同じ電位のポイントに戻ります（つまり、φA\u003dφB）。 ε = IR + Ir ,

どこ IRおよびIr- 電圧降下チェーンの外側と内側のセクション。したがって、完全な回路に対するオームの法則：

3.EMF外力の作用は、と呼ばれる物理的な量によって特徴付けられます起電力（EMF）

閉ループの起電力は、電荷がループに沿って移動するときの外力の仕事と電荷の比率です。 ε=

バッテリーの場合1.5Vと書かれている、それは意味します何外力（喜この場合のマイク） 1.5Jの仕事をする 1Cの電荷の変位 1 バッテリーポール別に。 直流はロックに存在できません チェーン、そうでない場合 操作する 外力、 つまり、EMFはありません。

EMFは、現在の強度と同様に、代数的な量です。 EMFが正電荷の移動に寄与する場合

方向の場合、正と見なされます（ε> 0）。 EMFが選択された方向への正電荷の移動を妨げる場合、それは負と見なされます（ε

この式は、電流がソース内で負極から正極に流れ、外部回路に正から負に流れる場合にのみ使用できることに注意してください。

3.電気エネルギー源をバッテリーに接続します。

3。1。シリアル接続。前のソースの「+」極は、次のソースの「-」極に接続されています。直列に接続した場合の回路全体のオームの法則。 I =

3.2。並列接続。「+」極は1つの端子に接続されています。

そして「-」極-他に。並列の回路全体に対するオームの法則

繋がり： I =

3.3混合接続。回路全体のオームの法則混合接続:

I =

試験の質問

A.1.2オームB.5.2オームC.5オーム

もしも R 1 \ u003d 2オーム、R 2 \ u003d 3オーム、R 3 \u003d4オーム A.1.2オームB.5.2オームC.5オーム

31.何物理量閉じた全体にわたって電荷qを移動するときに外力によって行われる仕事の比率によって決定されます電子回路、この料金の値に？

A.現在の強さ。 B.緊張。 B.電気抵抗。 D.電気抵抗率。 D.起電力。

32.次の式のうち、完全なチェーンに対するオームの法則を表すものはどれですか？

しかし。私 = ; B。私 =

; で。IUΔt; G。P= UI; D。ρ = ρ 0 （1+αt).

33. EMFが18Vの電流源の内部抵抗は、30オームです。電気抵抗が60オームの抵抗器をこのソースに接続すると、電流はどのようになりますか？A. 0.6 A. B. 0.3 A. C. 0.2 A. G. 0.9 A. D. 0.4A。

タスク

№

1. EMFが5.0V、内部抵抗が0.2オームのガルバニ電池を、抵抗が40.0オームの導体に接続します。電圧Uは何ですかこの指揮者に？

№ 2オンライン直列2電気で接続された220Vの電圧でランプ

それぞれ200オームの抵抗。各ランプを流れる電流の量を決定します。

№ 3図に示されている回路のセクションの総抵抗を求めます。

もしも R 1 \ u003d 20オーム、R 2\u003dR。 3 \ u003d R 4 \ u003d 15オーム、R 5 \ u003d 3オーム、R 6 \u003d90オーム。

№ 4.それぞれ60オームの4つの抵抗器が与えられます。合計抵抗がそれぞれ15、45、60、80、150、および240オームに等しくなるように、4つの抵抗すべての接続図を描きます。各回路の近くに、総抵抗の計算を書きます。

№ 5.電気エネルギー源のEMFは100Vです。49オームの外部抵抗で、回路の電流

2A.ソース内部の電圧降下とその内部抵抗を見つけます。

№ 6.開電流源の端子の電位差は4Vです。回路の外部セクションの抵抗が4オームで、電流強度が0.8 Aの場合、電流源の内部抵抗を決定します。

№ 7.EMFが220V、内部抵抗が2オームの電流源は、抵抗が108オームの導体によって閉じられます。電流源内の電圧降下を決定します。

№ 8.外部抵抗が3.9オームで、回路の電流が0.5 Aで、外部抵抗が1.9オームで、電流が1 Aである場合、電流源のEMFと内部抵抗を決定します。

№ 9.EMFが12Vのバッテリーの短絡時の電流強度を決定します。これは、外部抵抗が4オームに短絡したときに、回路の電流が2Aである場合です。短絡中は回路の外部セクションがゼロに近くなりますが、この場合、回路には最大の電流が流れますか？

№ 10.電流源のEMFは220Vで、内部抵抗は1.5オームです。電流強度が4Aになるように回路の外部セクションの抵抗はどのくらいですか？

電気。オームの法則。一貫性と並列接続指揮者。

絶縁導体が電界その結果、導体内の自由電荷qに力が作用し、その結果、導体内で短期間の自由電荷の移動が発生します。このプロセスは、導体の表面に発生した電荷の自身の電界が外部電界を完全に補償したときに終了します。結果として生じる導体内部の静電界はゼロになります。

ただし、導体では、特定の条件下で、自由電荷キャリアの連続的な秩序ある動きが発生する可能性があります。

電荷の連続的な秩序ある動きは電流と呼ばれます。

方向ごと電流正の自由電荷の運動方向が取られます。導体に電流が流れるためには、導体に電界を発生させる必要があります。

電流の定量的尺度は、電流の強さIです。

を介して転送された電荷Δqの比率に等しいスカラー物理量横断面この時間間隔Δtの導体は、電流の強さと呼ばれます。（図1.7.1）

DIV_ADBLOCK15 ">

外力の性質は異なる場合があります。で電気めっきセルまたはバッテリー、それらは発電機での電気化学的プロセスの結果として発生します直流導体が磁場内を移動すると、外力が発生します。電気回路の電流源はポンプと同じ役割を果たします。これは、閉じた油圧システムで流体をポンプするために必要です。外力の作用下で、電荷は力に逆らって電流源の内部を移動します静電界、閉回路で定電流を維持できるようにします。

電荷がDC回路に沿って移動すると、電流源の内部に作用する外力が作用します。

電荷qを電流源の負極からこの電荷の値の正の値に移動するときの外力の仕事量Astの比率に等しい物理量は、起電力（EMF）と呼ばれます。

DIV_ADBLOCK17 ">

U12の値は通常、回路セクション1–2では電圧と呼ばれます。均一なセクションの場合、電圧は電位差に等しくなります：U12=φ1-φ2。

ドイツの物理学者G.オームは1826年に、均質な金属導体（つまり、

外力が作用します）、導体の端の電圧Uに比例します：

ここで、R=constです。

Rの値は通常電気抵抗と呼ばれます。電気抵抗のある導体は抵抗器と呼ばれます。この比率は、チェーンの均一なセクションに対するオームの法則を表しています。

導体の電流は、印加電圧に正比例し、導体の抵抗に反比例します。

SI単位系電気抵抗導体はオーム（オーム）として機能します。 1オームの抵抗には、1Vの電圧で1Aの電流が発生する回路のセクションがあります。

オームの法則に従う導体は線形と呼ばれます。電流強度Iの電圧Uへのグラフ依存性（このようなグラフは電流-電圧特性と呼ばれ、CVCと略されます）は、原点を通る直線で表されます。

EMFを含む回路セクションの場合、オームの法則は次の形式で記述されます。

IR = U12 =φ1–φ2+ɛ=Δφ12+ɛ。

この関係は通常、不均一なチェーンセクションの一般化されたオームの法則またはオームの法則と呼ばれます。

イチジクに 1.7.2は閉じたDC回路を示しています。チェーンセクション（cd）は均質です。

図1.7.2。

閉じたDC回路。

完全な回路に対するオームの法則：完全な回路の電流強度は起電力ソース、回路の均一セクションと不均一セクションの抵抗の合計で割った値。

DIV_ADBLOCK19 ">

（R<< r), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания

短絡電流は、起電力と内部抵抗rを使用して特定のソースから取得できる最大電流です。内部抵抗が低いソースの場合、短絡電流が非常に大きくなり、電気回路またはソースが破壊される可能性があります。たとえば、自動車に使用されている鉛蓄電池の短絡電流は数百アンペアになる可能性があります。特に危険なのは、変電所（数千アンペア）を動力源とする照明ネットワークの短絡です。このような大電流の破壊的な影響を避けるために、ヒューズまたは特別な回路ブレーカーが回路に含まれています。

場合によっては、短絡電流の危険な値を防ぐために、外部抵抗がソースに直列に接続されています。その場合、抵抗rはソースの内部抵抗と外部抵抗の合計に等しくなり、短絡が発生した場合でも、電流強度が過度に大きくなることはありません。

外部回路が開いている場合、Δφba=-Δφab=ɛ、つまり、開いているバッテリーの極での電位差は、そのEMFに等しくなります。

外部負荷抵抗Rがオンになり、電流Iがバッテリーを流れると、その極での電位差はΔφba=ɛ--Irに等しくなります。

イチジクに 1.7.3は、「アイドリング」、負荷での動作、および短絡モード（短絡）の3つのモードでEMFと内部抵抗rが等しいDC電源の概略図を示しています。

図1.8.3。

DC電源の概略図：1-バッテリーが開いています。 2-バッテリーは外部抵抗Rに対して閉じられています。 3-短絡モード。

DC電気回路の電圧と電流を測定するために、電圧計と電流計などの特別なデバイスが使用されます。

電圧計は、端子に印加される電位差を測定するように設計されています。電位差を測定する回路部と並列に接続されています。どの電圧計にも内部抵抗RBがあります。電圧計が測定回路に接続されたときに電流の顕著な再分配を導入しないようにするには、電圧計の内部抵抗が、接続されている回路のセクションの抵抗と比較して大きくなければなりません。図に示す回路の場合。 1.7 4、この条件は次のように記述されます：RB>>R1。

この条件は、電圧計を流れる電流IB=Δφcd/RBが、回路のテストされたセクションを流れる電流I=Δφcd/R1よりもはるかに少ないことを意味します。

電圧計の内部には外力が作用しないため、その端子の電位差は、定義上、電圧と一致します。したがって、電圧計は電圧を測定していると言えます。

電流計は、回路の電流強度を測定するように設計されています。電流計は電気回路の断線に直列に接続されているため、測定された電流全体が電流計を通過します。電流計には、内部抵抗RAもあります。電圧計とは異なり、電流計の内部抵抗は、回路全体の総抵抗と比較して十分に小さくなければなりません。図の回路の場合。 1.7.4電流計の抵抗はRAの条件を満たす必要があります<< (r + R1 + R2),

電流計がオンになっても、回路の電流は変化しません。

測定器（電圧計と電流計）には、ポインター（アナログ）とデジタルの2種類があります。デジタル電気メーターは複雑な電子機器です。通常、デジタル機器はより高い測定精度を提供します。

図1.7.4。

電気回路に電流計（A）と電圧計（B）を含める

導体の直列および並列接続。

電気回路の導体は、直列および並列に接続できます。

導体を直列接続すると（図1.8.1）、すべての導体の電流強度は同じになります：I1 =I2=I。

図1.8.1。

導体のシリアル接続。

オームの法則によれば、導体の電圧U1とU2はU1 = IR1、U2=IR2です。

両方の導体の合計電圧Uは、電圧U1とU2の合計に等しくなります。

U = U1 + U2 = I（R1 + R2）= IR、

ここで、Rは回路全体の電気抵抗です。これは次のことを意味します。

直列に接続すると、回路の総抵抗は個々の導体の抵抗の合計に等しくなります。

この結果は、直列接続された導体の数に関係なく有効です。

並列接続の場合（図1.8.2）、両方の導体の電圧U1とU2は同じです：U1 =U2=U。

図1.8.2。

導体の並列接続。

両方の導体を流れる電流I1+I2の合計は、分岐していない回路の電流に等しくなります。

この結果は、DC回路の電流の分岐点（ノードAおよびB）に電荷が蓄積されないという事実に基づいています。たとえば、電荷IΔtは時間ΔtでノードAに流れ、電荷I1Δt+I2Δtは同時にノードAから流れ出します。その結果、

オームの法則に基づいて書く：

ここで、Rは回路全体の電気抵抗であり、次のようになります。

導体が並列接続されている場合、回路の全抵抗の逆数は、並列接続された導体の抵抗の逆数の合計に等しくなります。

この結果は、並列に接続された任意の数の導体に対して有効です。

導体の直列および並列接続の式により、多くの場合、多くの抵抗で構成される複雑な回路の抵抗を計算できます。イチジクに 1.8.3このような複雑な回路の例を示し、計算の順序を示します。

図1.8.3。

複雑な回路の抵抗の計算。すべての導体抵抗はオーム（オーム）単位です

直列接続と並列接続の式を使用して、抵抗が異なる導体で構成されるすべての複雑な回路を計算できるわけではないことに注意してください。イチジクに 1.8.4は、上記の方法では計算できない電気回路の例を示しています。

図1.8.4。

直列導体と並列導体の組み合わせに還元できない電気回路の例

回路セクションのオームの法則： 現在の強さ私 電気回路のセクションでは、電圧に正比例しますU セクションの端にあり、その抵抗に反比例します R。

法の公式：私 =。ここから式を書きます U = IR と R = .

図1。チェーン部図2。完全なチェーン

完全な回路に対するオームの法則： 現在の強さ私 完全な電気回路電流源のEMF（起電力）に等しい E回路のインピーダンスで割った値 (R + r）。回路の総抵抗は、外部回路の抵抗の合計に等しくなります Rおよび内部 r電流源法式 I =

. イチジクに図１および図２は、電気回路の図である。