Соединение приёмников электрической энергии.

Отдельные проводники электрической цепи могут быть соеди­нены между собой последовательно, параллельно и смешанно.

 

а) Последовательное соединение

Если проводники соединены таким образом, что по ним прохо­дит один и тот же ток, то такое соединение проводников называется последовательным.

Следовательно, ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковую величину:

I=const

 

Сумма падений напряжений на отдельных участках равна на­пряжению всей цепи:

 

 

Сумма падений напряжений на отдельных участках равна на­пряжению всей цепи:

Напряжение цепи мож­но представить как:

U_общ=U₁+U₂ + U₃

 

 

 

Общее сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных сопротивлений, равно сумме этих сопротив­лений.

R_общ=R₁+R₂ + R₃

R_общ=R*n,

 

где n-количество приёмников с одинаковым сопртивлением

б) параллельное соединение

Если два или большее число проводников присоединены к двум узловым точкам, то такое соединение проводников называется параллельным.

 

 

 

Таким образом, обратная величина общего (эквивалентного) со­противления Rпараллельно включенных потребителей равна сумме обратных величин сопротивлений этих потребителей.

Величина, обратная сопротивлению, определяет проводимость потребителя q. Тогда общая (эквивалентная) проводимость цепи при параллельном соединении потребителей определяется сум­мой проводимостей потребителей

 

 

Если параллельно включены три потребителя с сопротивления­ми R₁,R₂ ,R₃    то общее их сопротивление

 

 

 

РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

 

Закон Джоуля — Ленца

 

В проводах линии передачи электрической энергии, обмоток якорей и полюсов электрических машин, электробытовых прибо­ров и других потребителей происходит преобразование электри­ческой энергии в тепловую.

Ток I, протекая по проводнику с сопротивлением R, нагревает этот проводник. За время t в этом проводнике выделяется тепло, количество которого определяется количеством электрической энергии, затраченной в этом проводнике, т. е.

где Q — количество тепла, выделенного в проводнике, Вт*с.

Приведенная зависимость является математическим вы­ражением закона Джоуля — Ленца.

Таким образом, закон Джоуля — Ленца устанавливает зависи­мость между количеством тепла и электрической энергией: количе­ство тепла, выделенное током в проводнике, пропорционально квад­рату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока по проводнику.

Количество тепла Qизмеряется иногда внесистемной едини­цей — калорией (количество тепла, необходимое для нагревания 1 г воды на 1 °С). Причем 1 кал = 4,187 Дж, следовательно, 1 Вт*с=1 Дж = 0,24 кал.

 

 

Коэффициент 0,24 называют электротермическим эквивален­том, который устанавливает зависимость между электрической и тепловой энергией.

Преобразование электрической энергии в тепловую широко ис­пользуется в разнообразных электронагревательных приборах. Однако преобразование электрической энергии в тепловую вызы­вает и непроизводительные расходы энергии в электрических ма­шинах, трансформаторах и других элементах электрической цепи и снижает их КПД.

 

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ.

ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Величина тока в электрической цепи, как известно, определяется формулой закона Ома

При постоянном напряжении ток обратно пропорционален ве­личине сопротивления цепи.

 

Сопротивления отдельных потребите­лей иногда сильно отличаются друг от друга. Так, например, со­противление осветительных ламп накаливания для бытовых целей бывает порядка нескольких сот Ом, а электрических нагреватель­ных приборов, телевизоров, холодильников, стиральных машин бывает несколько десятков Ом. Для бытовых целей используют сети напряжением 127 или 220 в.

Следовательно, бытовые электроприем­ники потребляют из сети токи от нескольких десятых ампера до нескольких ампер. Потребители электрической энергии, применяе­мые в промышленности, электрифицированном транспорте, потреб­ляют токи порядка десятков, сотен и тысяч ампер.

 

В зависимости от величины тока выбирают материал и сечение проводов, устанавливают электроизмерительные приборы и приборы защиты.

 

Однако часто случается, что ток в электрической цепи становится слишком большим. Это может произойти, если в результате повре­ждения изоляции проводников различные точки цепи, между кото­рыми действовало напряжение, оказываются электрически соединенными между собой.

 

Для защиты электрической цепи от действия токов короткого замы­кания и значительных перегрузок слу­жат плавкие предохранители.

 

Основной деталью таких предохра­нителей является небольшой кусок тон­кой проволоки из легкоплавкого металла (например, свинца). Предохранитель включается последовательно в цепь тока.

 

При увеличении тока сверх нормальной величины тонкая прово­лока предохранителя плавится, электрическая цепь разрывается и тем устраняется опасность последствий короткого замыкания.