Що таке електричний ланцюг
Будь-яка електрична ланцюг складається з джерела і приймача електричної енергії, з'єднаних між собою проводами. Що таке дроти, це зрозуміло, а в якості приймача і джерела може бути яке завгодно поєднання різних пристроїв. Загальний випадок найпростішого електричного кола показаний на малюнку 1.
Джерелом електричної енергії може бути звичайна батарейка або потужна трансформаторна підстанція. Приймач енергії, показаний на малюнку теж найрізноманітніший - від лампочки для кишенькового ліхтаря до багатоквартирного житлового будинку. З'єднувальні дроти теж будуть відповідати споживаної потужності. Далі будуть розглядатися тільки малопотужні джерела і приймачі не потужні згаданої лампочки.
Для джерела живлення приймач є навантаженням. Саме так його найчастіше і називають. Далі в статті в якості навантаження будуть використовуватися резистори, в окремих випадках лампочки.
Малюнок 1. Найпростіша електричний ланцюг
Електричне коло повинна бути замкнута
На побутовому рівні електричним струмом називають все, що пов'язано з електрикою. Ось на стіні повішена розетка, і в ній живе електричний струм! Насправді це трохи не так. І поки в розетку нічого не включено, то немає ніякого струму. Напруга є, а струму немає!
Електричний струм протікає тільки в замкнутому ланцюзі. якщо гальванічна батарея , Або просто батарейка, лежить на столі і нікуди не підключена напруга на її клемах присутній. В такому стані напруження називають електрорушійної силою (ЕРС) джерела. У формулах і схемах ЕРС позначається буквою Е.
Закон Ома для всього ланцюга
Коли до батареї підключається навантаження, напруга дещо падає, що обумовлено падінням напруги на внутрішньому опорі джерела, в даному випадку батареї. Це падіння враховується в законі Ома для всього ланцюга (дивіться: Закон Ома в популярному викладі ). Сама ланцюг показана на малюнку 2.
I = E / (R + r)
Вираз в дужках є повний опір ланцюга, отримане як сума опору навантаження і внутрішнього опору батареї, позначеного маленької літери.
Малюнок 2.
По-іншому це математичний вираз записується так: E = I * (R + r) = I * R + I * r
Зазвичай твір струму на опір називають падінням напруги на ділянці кола. В даному випадку другий доданок у формулі є падіння напруги на внутрішньому опорі батареї. Саме на цю величину знижується ЕРС батареї.
У міру розряду батареї її внутрішній опір зростає і, врешті-решт, стає настільки великим, що при підключенні навантаження вся ЕРС витрачається на подолання власного опору. А напруга на вихідних клемах стає зовсім маленьким, в зовнішній ланцюг енергію віддавати вже неможливо. У таких випадках кажуть, що батарея розрядилася.
Щоб перевірити сказане, можна зібрати просту схему, показану на малюнку 3.
Малюнок 3.
Та власне і збирати нічого не треба. Просто підключити до батареї вольтметр, а потім просто руками докласти навантажувальний опір. Для перевірки батарей типу «Крона» в якості навантаження рекомендується використовувати резистор 100 Ом. Показання вольтметра кілька впадуть, що залежить від внутрішнього опору батареї. Якщо при такій перевірці вольтметр покаже напруга нижче 7 вольт, то «Крона» підлягає заміні.
Те ж саме відбувається в квартирній електропроводці. Досить підключити праска, камін або іншу потужне навантаження, як яскравість світіння ламп в люстрі дещо знижується. Це наочно свідчить про те, що сталося падіння напруги на проводах. Саме опір проводів в даному випадку є внутрішнім опором джерела електроенергії.
З гальванічним елементами типу «пальці - мізинці», як правило, зовсім не церемоняться: просто беруть і перевіряють на струм короткого замикання, включивши мультиметр в режим вимірювання струму. Якщо елемент ще живий, то видає струм в кілька сот міліампер, а свіжий елемент може дати до 3 ... 5 ампер.
Подібну перевірку ні в якому разі не можна проводити з акумуляторами, які зовні схожі на гальванічні елементи. Їх пристрій зовсім інше, та й ціна набагато вище.
Універсальним приладом для вимірювання в електричних ланцюгах є мультиметр. Про те, як привильно їм користуватися читайте тут: "Мультиметр для" чайників ": базові принципи проведення вимірювань мультиметром" .
Дивіться також: Вимірювання напруги і Вимірювання струму