Էլեկտրական շղթաների հաշվարկը։

Գործնականում կիրառվող էլեկտրական շղթաները, որպես կանոն, բաղկացած են լինում էլեկտրաէներգիայի մի քանի սպառիչներից: Շղթայում սպառիչները միմյանց հետ կարող են միացված լինել ամենատարբեր եղանակներով: Սպառիչների միացման ամենապարզ և տարածված տեսակները հաջորդական և զուգահեռ միացումներն են:

Շղթայի տեղամասում հաղորդիչների այնպիսի միացումը, որի դեպքում յուրաքանչյուր հաղորդչից դուրս եկող հաղորդալարը առանց ճյուղավորվելու միանում է այլ հաղորդչի, կոչվում է հաջորդական միացում:

Նկարում պատկերված է  R₁, R₂ և R₃ ռեզիստորների հաջորդական միացումը: Հաղորդիչների հաջորդական միացումն ունի իր օրինաչափությունները: 

Հավաքելով համապատասխան շղթա, ամպերաչափի և վոլտաչափի միջոցով անհրաժեշտ չափումներ կատարելով, կարելի է համոզվել.

1. Հաջորդական միացման դեպքում բոլոր հաղորդիչներում հոսանքի ուժը միևնույնն է՝ I=I₁=I₂=I₃ (1), որտեղ I₁, I₂, I₃-ը համապատասխանաբար I, II և III հաղորդիչներով անցնող հոսանքի ուժերն են, իսկ I-ն՝ հոսանքի ուժը շղթայում:

2. Հաղորդիչների հաջորդական միացման դեպքում ամբողջ տեղամասի լարումը հավասար է առանձին հաղորդիչների լարումների գումարին՝ U= U₁+U₂+U₃ (2), որտեղ U-ն ամբողջ տեղամասի, իսկ U₁, U₂, U₃-ը առանձին հաղորդիչների լարումներն են: Օգտվելով Օհմի օրենքից և հաշվի առնելով (1) հավասարումի (2) առնչությունը կարող ենք պնդել՝ 

3. Հաղորդիչների հաջորդական միացման դեպքում ամբողջ տեղամասի դիմադրությունը հավասար է առանձին հաղորդիչների դիմադրությունների գումարին՝ R=R₁+R₂+R₃, որտեղ R₁-ը, R₂-ը և R₃-ը առանձին հաղորդիչների դիմադրություններն են, իսկ R-ը ամբողջ տեղամասի դիմադրությունը: Այս երեք օրինաչափություններ ճիշտ են նաև ցանկացած թվով հաջորդաբար միացված հաղորդիչների համար: Մասնավորապես, եթե հաջորդաբար իրար միացված են n միատեսակ հաղորդիչներ (ռեզիստորներ), որոնցից յուրաքանչյուրի դիմադրությունը R₁ է, ապա դրանց ընդհանուր դիմադրությունը կլինի՝ R=nR₁ Հաջորդաբար միացված ցանկացած երկու հաղորդիչներում հոսանքի ուժերի հավասարությունից՝ I₁=I₂, հետևում է, որ U₁/R₁=U₂/R₂ կամ U₁/U₂=R₁/R₂

Այսինքն, հաջորդաբար միացված հաղորդիչներում լարումները ուղիղ համեմատական են այդ հաղորդիչների դիմադրություններին: Հաղորդիչների հաջորդական միացման տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ դրանցից թեկուզ մեկի անսարքության դեպքում հոսանքը դադարում է ամբողջ շղթայում:

Թեմատիկ հարցեր և առաջադրանքներ՝

1․ 2,5 Վ լարման համար հաշվարկված քանի՞ միատեսակ լամպ է անհրաժեշտ հաջորդաբար միացնել, որպեսզի ստացված տոնածառի ծաղկաշղթան հնարավոր լինի միացնել 100 Վ լարման ցանցին:

U=100 Վ

U₁=2.5 Վ

N=?

—————

N=U/U₁=100 Վ/2.5 Վ=40 հատ

Պատ՝․ 40 հատ

2․ 35 Օմ և 7 Օմ դիմադրություն ունեցող 2 ռեզիստորներ միացված են հաջորդաբար: Նրանցից որի՞ ծայրերում է լարումը փոքր և քանի՞ անգամ:  

R₁=35 Օմ

R₂=7 Օմ

U₁=U₂ Վ

—————

Քանի, որ U₁₌U₂=> R₁/R₂=U₁/U₂=> R₁/R₂=35 Օմ/7 Օմ=5 անգամ

Պատ՝․ երկրորդում, 5 անգամ

3․ Որոշեք նկարում պատկերված շղթայի տեղամասի դիմադրությունը, եթե միմյանց միացված ռեզիստորների դիմադրությունները համապատասխանաբար հավասար են՝ R1 = 6 Օմ, իսկ R2 = 8 Օմ: 

R₁=6 Օմ

R₂=8 Օմ

—————

R₁*R₂/R₁+R₂=6*8/6+8=8+8=16 Օմ

Պատ՝ 16 Օմ

4․ Ինչի՞ է հավասար նկարում պատկերված շղթայի տեղամասի ընդհանուր դիմադրությունը, եթե միմյանց զուգահեռ միացված միատեսակ լամպերից յուրաքանչյուրի դիմադրությունը 33 Օմ է: 

R₁=33 Օմ

R₂=33 Օմ

R₁=R₂

—————

R=R₁*R₂/R₁+R₂=33*33/33+33=66 Օմ

Պատ`. 66 Օմ

5․ Լարումը նկարում պատկերված շղթայի տեղամասում 50 Վ է, իսկ հոսանքի ուժը՝ 1 Ա: Որոշեք երկրորդ ռեզիստորի դիմադրությունը, եթե առաջինինը՝ 5 Օմ է: 

U=50 Վ

I=1 Ա

R₁=5 Օմ

R₂=? Օմ

—————

R=U/I=50 Վ/ 1 Ա=50 Օմ

R₂=R-R₁=50 Օմ-5 Օմ=45 Օմ

Պատ՝․ 45 Օմ

Տանը՝ դաս 16, 17 պատասխանել և գրել թեմատիկ հարցեր և առաջադրանքները։ Հրապարակել բլոգներում։

Դաս 16

1. Էներգիայի ի՞նչ փոխակերպումներ են տեղի ունենում էլեկտրական շղթաներում։ Ի՞նչ դեր է խաղում հոսանքի աղբյուրն էլեկտրական շղթայում։ Իսկ սպառի՞չը։

Էլեկտրական էներգիան տեղափոխվում է սպառիչներ և այնտեղ փոխակերպվում այլ տեսակների։ Մարտկոցի էլեկտրական էներգիան փոխակերպվում է էլեկտրական լամպի շիկացման թելիկի ներքին էներգիայով կամ էլեկտրաշարժիչի մեխանիկական էներգիայի և այլն։ Հոսանքի աղբյուրը էլեկտրական շղթային մատակարարում է հոսանք, իսկ սպառիչը օգտագործում է այդ հոսանքը։

2. Ինչի՞ց է կախված էլեկտրական շղթայի սպառիչներում անջատված էներգիան։

Էլեկտրական շղթայի սպառիչներում անջատված էներգիան կախված է այդ շղթայում առկա սպառիչներում հոսանքի ուժից։

3. Ի՞նչ է նշանակում “հաշվարկել էլեկտրական շղթան”։

“Հաշվարկել էլեկտրական շղթան” նշանակում է պարզել, թե այդ շղթայում ինչ տեսակի սպառիչներ են առկա և ինչ ձևերով իրար միացված։

4․ Ինչպես են հաշվում լարում հաջորթաբար միացված սպառիչներից կազմված տեղամասում։ Պատասխանը հիմնավորեք ա․ փորձով, բ․ տեսական դատողություններով։

Հաջորդաբար միացված մի քանի սպառիչներից կազմված տեղամասում լարում հավասար է առանձին սպառիչների (տեղամասերի) լարումների գումարին։ (U=U₁+U₂+U₃)

5․ Ինչպե՞ս են որոշում հաջորդապար միացված սպառիչների տեղամասի դիմադրությունը։ Պատասխանը հիմնավորեք՝ օգտվելով նախորդ հարցի պատասխանից և Օհմի օրենքից։

Քան որ հաջորդաբար միացված սպառիչներից կազմված շղայում հոսանքի ուժը հաղորդալարերում ու սպառչերում նույն է ուստի,

U₁ = IR₁, U₂=IR₂ U= IR;

IR = IR₁ + IR₂;

R = R₁ + R₂․

Դաս 17

1․ Բերեք էլեկտրական շղթայի օրինակ, որտեղ երևում է սպառիչների զուգահեռ միացման առավելությունը հաջորդականի նկատմամբ։

Եթե էլեկտրական շղթային միացված են մի քանի սպառիչներ, ապա շղթան բանալիով փակելուց հետո դրանք միաժամանակ կմիանան, իսկ բալանին անջատելուցել՝ միաժամաակ կանջատվեն զուգահեռ միացված շղթայում։ Հնարավոր է ամեն մի սպառիչը առանձին-առանձին միացնել շղթային և անջատել։

2․ Ի՞նչ առնչությամբ են կապված հոսանքի ուժերը զուգահեռ միացված սպառիչներում և շղթայի չճուղավորված մասում։ Նկարագրեք այն փորձը, որը հաստատում է այդ առնչության ճիշտ լինելը։

Շղթայի չճուղավորված տեղամասում հոսանքի ուժը հավասար է սպառիչների տեղամասերում հոսանքի ուժերի գոմարին։

3. Իրար զուգահեռ միացված բոլոր սպառիչների համար ո՞ր էլեկտրական մեծությունն է նույն։ Ի՞նչ փորձով կարող եք հաստատել, որ ձեր պատասխանը ճիշտ է։

Իրար զուգահեռ միացված բոլոր սպառիչների համար լարումը նույն է։

4․ Ինչպե՞ս են որոշում իրար զուգահեռ միացված սպառիչների ընդանուր տեղամասի դիմադրությունը։ Պատասխանը հիմնավորել օգտվելով 2-րդ հարցի պատասխանից և օհմի օրենքից։

U₁ = U₂ = U

I₁ = U/R₁ I₂ = U/R₂=> I = U/R

U/R₁ + U/R₂ = U/R

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ ՛

5․ Էլեկտրական շղթայի տեղամասերից մեկն ընդգրկում է 5 Օմ դիմադրությամբ սպառիչ, իսկ երկրորդը՝ 5 Օմ և 10 Օմ դիմադրությամբ իրար զուգահեռ միացված սպառիչներ։ Որ տեղամասի դիմադրությունն է ավելի մեծ։ Ինչու։

R₁ = 5 Օմ

R₂ = 5 Օմ

R₃ = 10 Օմ

1/R_{2, 3} = 1/R₂ + 1/R₃

1/R_{2, 3} = 1/5 + 1/10 = 3/10 Օմ

3R_{2, 3} = 10 R_{2, 3} 

10/3 = 3,33 Օմ

Պատ՝․ ստացվում է, որ ավելի մեծ է առաջին տեղամասի դիմադրությունը