20: Електричні ланцюги
- Page ID
- 75129
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Цілі навчання
- Зрозумійте, як працює акумулятор.
- Зрозумійте правила Кірхгофа та способи їх застосування.
- Зрозумійте, як моделювати схему з резисторами та/або конденсаторами.
- Зрозумійте, як функціонують амперметр і вольтметр, і як їх моделювати.
У цьому розділі ми розробляємо інструменти для моделювання електричних ланцюгів. Це дозволить нам визначити струм і напруги на різних компонентах, таких як резистори та конденсатори, всередині ланцюга. Ми також обговоримо, як акумулятор може забезпечити струм при фіксованій різниці потенціалів, і як можна сконструювати пристрої для вимірювання струму і напруги.
прелюдія
Якщо дві розетки у вашому будинку підключені до однієї ланцюга, розетки підключені послідовно або паралельно?
- серія
- паралельний
- 20.1: Батареї та прості схеми
- Акумулятор - це електричний компонент, який забезпечує постійну різницю електричних потенціалів (фіксовану напругу) на своїх клемах. Луїджі Гальвані першим усвідомив, що певна комбінація металів, що контактують один з одним, може призвести до різниці електричних потенціалів (а точніше, вони можуть змусити ноги мертвої жаби сіпатися, що ми зараз розуміємо з різниці потенціалів через метали). Ефективно Гальвані створив першу «електрохімічну осередок».
- 20.2: Правила Кірхгофа
- Правила Кірхгофа відповідають концепціям, які ми вже висвітлювали, але дозволяють нам легко моделювати більш складні схеми, наприклад, ті, де існує більше одного шляху для струму. Правила Кірхгофа стосуються «стиків» і «петель». Місця з'єднання і петлі залежать тільки від форми схеми, а не від компонентів в схемі.
- 20.3: Застосування правила Кірхгофа до модельних схем
- У цьому розділі ми покажемо, як моделювати схему, використовуючи правила Кірхгофа. Взагалі, можна вважати схему повністю змодельованою, якщо можна визначити струм в кожному відрізку ланцюга. Ми покажемо, як можна застосувати ту саму процедуру для моделювання будь-якої схеми, яка містить батареї та резистори.
- 20.4: Вимірювання струму і напруги
- У цьому розділі ми опишемо, як можна будувати прилади для вимірювання струму і напруги. Прилад, що вимірює струм, називається «амперметром», а прилад, який вимірював напругу, називається «вольтметром». У наш час вони зазвичай знаходяться в межах одного фізичного пристрою («мультиметра»), який також може вимірювати опір (вимірюючи напругу і струм, опір можна легко визначити). Обмежимося нашим описом конструкцією простих аналогових амперметрів і вольтметрів.