Введение в электронику - [24]

_Дано:

_{IR = 0,05 A; R = 22 Ом.}

_ER =?

_{Решение:}

_IR = ЕR/R

_{0,05 = ЕR/22}

_{IR = 1,1 В} 

_{Теперь можно определить мощность, выделяемую на резисторе с помощью формулы для мощности.}

_Дано:

_{ЕR = 1,1 В; IR = 0,05 А.}

_{PR =?} 

_{Решение:}

_{PR = IR∙ЕR}

_{PR = (0,05)(1,1)}

_{PR = 0,055 Вт или 55 мВт.}

7–2. Вопросы

1. Пo какой формуле можно определить мощность, если известны ток и напряжение?

2. По какой формуле определяют полную мощность последовательной цепи? Параллельной цепи?

3. Преобразуйте следующие единицы:

а. 100 мВт = мкВт;

б. 10 Вт = мВт;

в. 10 мкВт = Вт;

г. 1000 мкВт = мВт

д. 0,025 Вт = мВт.

4. Какая мощность выделяется на каждом резисторе цепи, изображенной на рис. 7–4?

Рис. 7–4

5. Какая мощность выделяется на каждом резисторе в цепи, изображенной на рис. 7–5?

Рис. 7–5

6. Какая мощность выделяется на каждом резисторе в цепи, изображенной на рис. 7–6?

Рис. 7–6

РЕЗЮМЕ

• Мощность — это скорость, с которой энергия подается в цепь.

• Мощность — это также скорость, с которой энергия (тепло) выделяется на сопротивлении в цепи.

• Мощность измеряется в ваттах.

• Мощность равна произведению тока на напряжение:

Р = I∙E.

• Общая мощность, потребляемая последовательной или параллельной цепью, равна сумме мощностей, потребляемых отдельными компонентами:

P_Т = P₁ + P₂ + P₃ + … + P_n

Глава 7. САМОПРОВЕРКА

Найдите неизвестные величины в следующих примерах:

1. Р =? Е = 30 В I = 40 мА;

2. Р = 1 Вт Е =? I = 10 мА;

3. Р = 12,3 Вт Е = 30 В I =?

4. Чему равна полная потребляемая мощность в следующих цепях?

Глава 8. Цепи постоянного тока

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Вычислить все неизвестные величины (силу тока, напряжение, сопротивление и мощность) в последовательной, параллельной и последовательно-параллельной цепи.

При изучении электроники некоторые цепи встречаются неоднократно. Наиболее широко используемыми цепями являются: последовательная, параллельная и последовательно-параллельная.

В этой главе информация из нескольких предыдущих глав применяется для вычисления любых неизвестных величин в упомянутых трех типах цепей.

8-1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ

Последовательная цепь (рис. 8–1) обеспечивает только один путь для протекания тока. Факторы, определяющие свойства последовательной цепи, таковы:

Рис. 8–1

1. Одинаковый ток течет через каждый элемент последовательной цепи.

(I_T = I_R1 = I_R2 = I_R3 = … = I_Rn)

2. Полное сопротивление последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений.

(R_T = R₁ + R₂ + R₃+ … + R_n).

3. Полное напряжение на последовательной цепи равно сумме отдельных падений напряжений.

(E_T = E_R1 + E_R2 + E_R3 + … + E_Rn)

4. Падение напряжения на резисторе в последовательной цепи пропорционально сопротивлению резистора.

(I = E/R).

5. Полная мощность, выделяемая в последовательной цепи, равна сумме мощностей, выделяемых на отдельных резисторах.

(P_T = P_R1 + P_R2 + P_R3+ … + P_Rn).

_{ПРИМЕР:Три резистора, 47 ом, 100 ом и 150 ом, соединены последовательно с батареей 12 вольт. Вычислите все параметры цепи.}

_{В качестве первого шага нарисуем схему цепи и перечислим все известные и неизвестные величины. См. рис. 8–2.}

_{Рис. 8–2} 

_Дано:

_{ET = 12 В; R1 = 17 Ом; R2 = 100 Ом; R3 = 150 Ом.}

_{IT =?; RT =?; PT =?}

_{ER1 =?; ER2 =?; ER3 =?}

_{PR1 =?; PR2 =?; PR3 =?}

_{При вычислении всех неизвестных значений сначала надо найти полное сопротивление. После этого можно определить текущий по цепи ток. Когда известен ток, можно определить падения напряжений и выделяемую мощность.}

_{R1 = 47 Ом; R2 = 100 Ом; R3 = 150 Ом.}

_{RT =?}

_{Решение:}

_{RT = R1 + R2 + R3}

_{RT = 47 + 100 + 150}

_{RT = 297 Ом.}

_{С помощью закона Ома вычислим ток:}

_Дано:

_{ET = 12 В; RT = 297 Ом}

_{IT =?}

_{Решение:}

_{IT = ET/RT = 12 /297}

_{IT = 0,040 А}

_{Так как IT = IR1 = IR2 = IR3, падение напряжения (ЕR1) на резисторе R1 можно вычислить следующим образом:}

_Дано:

_{IR1 = 0,040 А; R1 = 47 Ом.}

_{ER1 =?}

_{Решение:}

_{IR1 = ER1/R1}

_{0,040 = ER1/47}

_{ER1 = 1,88 В}

_{Падение напряжения (ER2)на резисторе R2 равно}

_Дано:

_{IR2 = 0,040 А; R2 = 100 Ом.}

_{ER2 =?}

_{Решение:}

_{IR2 = ER2/R2}

_{0,040 = ER2/100}

_{ER2 = 4 В}

_{Падение напряжения (ER3)на резисторе R3 равно}

_Дано:

_{IR3 = 0,040 А; R3 = 150 Ом.}

_{ER3 =?}

_{Решение:}

_{IR3 = ER3/R3}

_{0,040 = ER3/150}

_{ER3 = 6 В}

_{Убедимся в том, что сумма отдельных падений напряжения равна полному напряжению.}

_Дано:

_{ЕТ = 12 В; ER1 = 1,88 В; ЕR2 = 4В; ЕR3 = 6 В.}

_{Решение:}

_{ET = ER1 + ER2 + ER3}

_{ET = 1,88 + 4 + 6}

_{ET = 11,88 В.}

_{Мы видим, что есть небольшое различие между вычисленным и заданным напряжением, которое возникло вследствие округления полного тока до трех десятичных знаков.}

_{Мощность, выделяемая на резисторе R1 равна:}

_Дано:

_{IR1 = 0,040 А; ER1 = 1,88 В.}

_{РR1 =?}

_{Решение:}

_{РR1 = IR1∙ER1} 

_{РR1 = (0,040)(1,88)}

_{РR1 = 0,075 Вт.}

_{Мощность, выделяемая на резисторе R2 равна:}

_Дано:

_{IR2 = 0,040 А; ER2 = 4 В.}

_{РR2 =?}

_{Решение:}

_{РR2 = IR2∙ER2} 

_{РR2 = (0,040)(4)}

_{РR2 = 0,16 Вт.}

_{Мощность, выделяемая на резисторе R3 равна:}

_Дано:

_{IR3 = 0,040 А; ER3 = 6 В.}

_{РR3 =?}

_{Решение:}

_{РR3 = IR3∙ER3} 

_{РR3 = (0,040)(6)}

_{РR3 = 0,24 Вт.}

_{Полная выделяемая в цепи мощность равна:}

_Дано:

_{РR1= 0,075 Вт; РR2 = 0,16 Вт; РR3 = 0,24 Вт}

_{PT =?}

_{Решение:}

_{PT = РR1 + РR2 + РR3}

_{PT = 0,075 + 0,16 + 0,24}

_{PT = 0,475 Вт или 475 мВт.}

8–1. Вопросы

1. Четыре резистора — 270 ом, 560 ом, 1200 ом и 1500 ом — соединены последовательно с батареей 28 вольт. Вычислите все неизвестные параметры цепи.