Back to the topics list

ланцюгів

Розуміння схем у фізиці

У фізиці ланцюг представляє собою шлях для протікання електричного струму. Фундаментальне розуміння схем є життєво важливим для розуміння того, як працюють різні електронні пристрої. Цей урок познайомить вас з основами схем, включаючи їх компоненти та принципи їх функціонування.

Що таке електричне коло?

Електричне коло — замкнутий контур із провідного матеріалу, по якому може протікати електричний струм. Призначення ланцюга - передача електричної енергії з однієї точки в іншу. Щоб ланцюг функціонував, він повинен мати джерело електричної енергії (наприклад, батарею), провідники (наприклад, дроти) і навантаження (електричний пристрій, як-от лампочка або двигун), який споживає електричну енергію.

Типи схем

Існує два основних типи схем:

• Послідовні ланцюги: у послідовних ланцюгах компоненти з’єднані один до одного, утворюючи єдиний шлях для протікання струму. Якщо один компонент перестає працювати або його видаляють, ланцюг розривається, і струм перестає проходити по всьому ланцюгу.
• Паралельні ланцюги: у паралельному колі компоненти з’єднані поруч один з одним, утворюючи гілки. Кожен компонент має власний прямий шлях як до джерела живлення, так і до зворотного шляху. Це означає, що якщо один компонент виходить з ладу, струм все ще може протікати через інші гілки.

Важливі поняття в схемах

Кілька ключових принципів допомагають нам зрозуміти, як працюють схеми:

• Напруга (В): вимірюється у вольтах (В). Напруга – це електрична сила, яка проходить струм у ланцюзі. Його можна розглядати як електричний тиск, який штовхає електрони через провідники.
• Струм (I): вимірюється в амперах (A), струм — це фактичний потік електричного заряду через провідники. Це швидкість, з якою заряд рухається через точку кола.
• Опір (R): Вимірюється в Омах ( \( \Omega \) ). Опір — це властивість матеріалу чинити опір потоку струму. Він визначає, який струм буде протікати при заданій напрузі.

Зв’язок між напругою, струмом і опором визначається законом Ома , який виражається так: \( V = I \times R \)

Побудова простої схеми

Просту схему можна побудувати за допомогою батареї, маленької лампочки (як навантаження) і кількох провідних проводів. Під’єднайте один кінець дроту до плюсової клеми акумулятора, а інший – до лампочки. Потім під’єднайте інший провід від другої клеми лампочки до мінусової клеми акумулятора. Якщо все підключено правильно, ланцюг буде повним, і лампочка загориться, що свідчить про тече струм.

Розуміння принципових схем

Електросхеми – це схематичні зображення ланцюгів із використанням символів для представлення різних компонентів. Ці діаграми забезпечують простий спосіб візуалізації підключення схеми. Ось деякі загальні символи, які використовуються на схемах:

• Батарея: представлена ​​низкою довгих і коротких паралельних ліній. Довга лінія позначає позитивну клему, а коротка лінія позначає негативну клему.
• Резистор: показано як зигзагоподібна лінія. Резистори обмежують потік струму та використовуються для керування напругою та струмом у ланцюзі.
• Лампочка: показано колом із хрестом усередині. Він являє собою пристрій, який використовує електричну енергію для виробництва світла.
• Перемикач: зображується як розрив лінії з крапкою на одному кінці та шарнірною лінією на іншому, що вказує на те, що ланцюг можна розмикати або замикати.

Вивчивши ці символи, ви зможете читати та розуміти електричні схеми, що полегшить побудову та аналіз схем.

Приклади послідовного та паралельного з’єднання

У послідовному ланцюзі компоненти з’єднані один за одним. Наприклад, якщо з’єднати дві лампочки послідовно з батареєю, через обидві лампочки буде проходити однаковий струм. Якщо перегорить одна лампочка, то друга також згасне, оскільки розірвано ланцюг.

У паралельному колі компоненти з’єднані в паралельні гілки. Якщо з’єднати дві лампочки паралельно з батареєю, кожна лампочка матиме свій прямий шлях до батареї. Це означає, що вони можуть працювати незалежно. Якщо одна лампочка перегорить, інша все одно буде горіти, оскільки ланцюг залишається повним для цього шляху.

Вплив напруги та опору

Напруга, яку забезпечує джерело, і опір у ланцюзі разом визначають струм. Змінюючи напругу або опір, можна контролювати силу струму. Наприклад, збільшення напруги збільшить силу струму, якщо опір залишиться незмінним. І навпаки, збільшення опору призведе до зменшення струму, якщо напруга залишається незмінною.

Властивості вимірювальної схеми

Для вимірювання напруги, струму та опору в ланцюзі ми використовуємо пристрої, відомі як мультиметри . Мультиметр можна налаштувати для вимірювання різних властивостей:

• Щоб виміряти напругу, підключіть мультиметр до двох точок, де ви хочете виміряти різницю потенціалів.
• Для вимірювання струму мультиметр необхідно підключити послідовно до компонента або шляху, де потрібно виміряти струм.
• Щоб виміряти опір, переконайтеся, що до ланцюга не подається живлення, а потім підключіть мультиметр до компонента, щоб виміряти його опір.

Висновок

Розуміння схем є основою фізики та необхідним для всіх, хто цікавиться електронікою та електротехнікою. Освоївши основи схем, включаючи компоненти, типи схем і принципи їх роботи, ви вже на шляху до вивчення складніших електронних систем та інновацій. Пам’ятайте, що практика побудови та аналізу схем покращує розуміння та розвиток навичок у цій захоплюючій галузі фізики.