Materiay pochodz z Platformy Edukacyjnej Portalu www szkolnictwo

Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www. szkolnictwo. pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www. szkolnictwo. pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

SPIS TREŚCI Obwody elektryczne Łączenie odbiorników Łączenie szeregowe Łączenie równoległe Podsumowanie Zadania

Obwód elektryczny to zespół przewodników i odbiorników prądu połączonych z biegunami źródła prądu. W skład obwodu elektrycznego wchodzą: A. Źródło prądu, w którym zgromadzona jest energia elektryczna. B. Odbiorniki – urządzenia, w których przepływ prądu powoduje wykonanie pracy. C. Wyłącznik – otwiera i zamyka obwód D. Przyrządy pomiarowe: - amperomierz – przyrząd do pomiaru natężenia prądu - woltomierz – przyrząd do pomiaru napięcia między dwoma punktami przewodu Symbole stosowane w schematach obwodów elektrycznych

Łączenie szeregowe Łączenie równoległe Woltomierz ( miernik napięcia elektrycznego) włącza się równolegle do obwodu między dwoma punktami pomiaru. Amperomierz ( miernik natężenia) włącza się zawsze szeregowo w obwód prądu. Woltomierz powinien mieć maksymalny opór elektryczny, zaś amperomierz minimalny.

ŁĄCZENIE SZEREGOWE W obwodzie elektrycznym można umieścić wiele odbiorników (oporników) jeden za drugim. Połączenie takie nazywamy połączeniem szeregowym. Przy połączeniu szeregowym odbiorników prąd nie ulega rozgałęzieniu, więc natężenie prądu elektrycznego w każdym odbiorniku ma taką samą wartość Suma napięć na odbiornikach jest równa napięciu miedzy zaciskami źródła prądu. Odbiornik zastępczy to odbiornik, którego Opór odbiornika zastępczego równy jest sumie włączenie do źródła prądu w miejsce innych oporów poszczególnych odbiorników nie zmienia natężenia prądu płynącego ze źródła.

Natężenie prądu w każdym odbiorniku ma taka samą wartość: I = I 1 = I 2 Suma napięć na odbiornikach jest równa napięciu miedzy zaciskami źródła prądu. U = U 1 + U 2 Wzór na opór (Prawo Ohma) U = I ∙ R → R = U / I Opór zastępczy przy łączeniu szeregowym

PRZYKŁAD W obwodzie elektrycznym o napięciu źródła 20 V podłączono szeregowo dwa oporniki o oporach 60Ω i 40Ω. Oblicz opór opornika zastępczego, natężenie płynącego w obwodzie prądu oraz napięcia na poszczególnych opornikach. Dane: U = 20 V R 1 = 60Ω R 2 = 40Ω Szukane: R = ? U 1 =? U 2 =? I =? 1. Obliczamy wartość oporu zastępczego: R = R 1 + R 2 R = 40 Ω + 60 Ω R = 100 Ω 2. Obliczamy natężenie płynącego w obwodzie prądu: I = U/R I = 20 V : 100 Ω I = 0, 2 A 3. Obliczamy spadki napięć na poszczególnych odbiornikach: U = I ∙ R U 1 = R 1 ∙ I U 2 = R 2 ∙ I U 1 = 60Ω∙ 0, 2 A U 2 = 40Ω∙ 0, 2 A U 1 = 12 V U 2 = 8 V

ŁĄCZENIE RÓWNOLEGŁE Przy połączeniu równoległym odbiorników prąd w obwodzie ulega rozgałęzieniu W myśl zasady zachowania ładunku zachodzi zależność: I prawo Kirchhoffa Suma natężeń prądów wpływających do rozgałęzienia, równa jest sumie natężeń prądów wypływających z tego rozgałęzienia. I = I 1 + I 2 + I 3 +…+ In Przy łączeniu równoległym zaciski wszystkich odbiorników łączymy z biegunami tego samego źródła. Napięcie panujące pomiędzy zaciskami każdego odbiornika jest jednakowe. Przy równoległym łączeniu oporów spadki napięcia na poszczególnych oporach są jednakowe. U = U 1 = U 2 =… = Un Odwrotność oporu zastępczego w równoległym połączeniu oporników jest równa sumie odwrotności oporu poszczególnych oporników.

Przy równoległym łączeniu oporów spadki napięcia na poszczególnych oporach są takie same. U = U 1 = U 2 Natężenie prądu w przewodzie głównym równe jest sumie natężeń w rozgałęzieniach I = I 1 + I 2

PRZYKŁAD Dane: Napięcie źródła ma wartość U = 1, 6 V Natężenie prądu w przewodzie głównym I = 1, 2 A Natężenie prądu w pierwszym rozgałęzieniu I 1 = 0, 4 A Spadki napięcia na poszczególnych oporach są takie same. U = U 1 = U 2= 1, 6 V Który opornik ma większy opór i ile razy? Natężenie prądu w przewodzie głównym I = I 1 + I 2 = I – I 1 I 2 = 1, 2 A – 0, 4 A I 2 = 0, 8 A R 1 = U/I 1 R 2 = U/I 2 R 1 = 1, 6 V / 0, 4 A R 2 = 1, 6 V / 0, 8 A R 1 = 4 Ω R 2 = 2 Ω Ile wynosi opór całkowity ? Przez oba oporniki płynie w sumie prąd o natężeniu 1, 2 A. Prąd ten płynie pod napięciem 1, 6 V R = U/I R = 1, 6 V / 1, 2 A R = 4/3 Ω

Połączenie szeregowe Połączenie równoległe Połączenie szeregowe polega na połączeniu odbiorników "jeden za drugim” Połączenie równoległe polega na podłączeniu odb **** W połączeniu szeregowym na każdy odbiornik przypada tylko część napięcia zasilającego źródła W połączeniu równoległym wszystkie odbiorniki za *** W połączeniu szeregowym przez każdy odbiornik płynie prąd o takim samym natężeniu. W połączeniu równoległym przez odbiornik o mnie *** Dla połączenia szeregowego opór zastępczy obliczamy dodając oporności wszystkich włączonyc Dla połączenia równoległego odwrotność wypadko Jeżeli do obwodu ze źródłem napięcia podłączy się szeregowo kilka żarówek, to jasność ich świecenia będzie mniejsza niż w wypadku włączenia do obwodu tylko jednej żarówki. Wynika to z faktu, że kilka żarówek połączonych szeregowo stawia płynącemu przez nie prądowi większy opór (żarówki połączone szeregowo stanowią większą rezystancję) niż jedna żarówka. Spalenie jednej żarówki w połączeniu szeregowym spowoduje zgaśniecie pozostałych.

ŁĄCZENIE SZEREGOWE ŁĄCZENIE RÓWNOLEGŁE Przez każdy odbiornik płynie inny prąd Przez każdy odbiornik płynie ten sam prąd I 1 = I 2 = I 3 (I 1 = I 2, gdy R 1 = R 2) I = I 1 + I 2 +I 3 Na każdym odbiorniku panuje inne napięcie elektryczne. Napięcie zasilania jest równe sumie spadków napięć na odbiornikach. Na każdym odbiorniku panuje takie samo napięcie elekt Opór odbiornika zastępczego równy jest sumie oporów poszczególnych odbiorników. Opór zastępczy oporników połączonych równolegle jest zawsze mniejszy niż najmniejszy opór jednego z nich.

Natężenie prądu wypływającego X Obliczamy: 2 A + 5 A = X + 1 A czyli X = 6 A Opór zastępczy układu pięciu identycznych oporników połączonych równolegle wynosi 10 Ω. Ile wynosi opór jednego opornika? Rz = 10 Ω R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R 5 = R 1/Rz = 1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 + 1/R 4 + 1/R 5 = 5 ∙ 1/Rz = 5/R 1/10 = 5/R R = 5 ∙ Rz R = 5 ∙ 10 Ω = 50 Ω Opór jednego opornika wynosi 50 Ω

Dla pewnego odbiornika zależność I = f(U) przedstawiono na rysunku. Oblicz jego opór. Rozwiązanie: Odp. Rezystancja ciała wynosi 20 Ω. Na rysunku przedstawiono zależność I = f(U) dla dwóch odbiorników o rezystancjach R 1 i R 2. Oblicz stosunek. Rozwiązanie: Odp. =3

Rz R 1 = 16 Ω R 2 = 1, 9 Ω R 3 = 3 Ω R 4 = 7 Ω Oblicz opór zastępczy R Opór zastępczy obwodu ma wartość 20 Ω

OBLICZ W żyrandolu jest sześć żarówek tworzących dwie równolegle spięte serie po trzy żarówki. Żarówki każdej serii są połączone w szereg, a opór każdej żarówki wynosi 200 Ω. Obliczyć opór żyrandola. (300) Jaką największą liczbę jednakowych żarówek można włączyć szeregowo do sieci elektrycznej o napięciu 220 V, jeżeli każda z nich ma opór 25 Ω i wytrzymuje natężenie prądu 0, 44 A? (20) Oblicz opór zastępczy

Bibliografia „Fizyka cz. 3” Rozenbajgier „Nauczanie fizyki” Mazur, Wessely „ Zbiór zadań” H. Kaczorek „ Kompendium wiedzy dla gimnazjalisty” E. Gaca