Рисунок 12 – последовательное соединение
Десятки, сотни тысяч километров проводов разного назначения тянутся вдоль железных дорог. Но как мы увидим дальше, чем выше сопротивление провода, тем больше энергии теряется в нем при прохождении тока. Уменьшения потерь можно добиться, совершенствуя конструкцию контактной сети. Это лишь на первый взгляд может показаться, что провод контактной сети (по нему скользит токоприемник электровоза) – обычная проволока, по которой идет ток. К контактному проводу предъявляются жесткие требования; он должен обладать низким электрическим сопротивлением, иметь высокую механическую прочность, быть износоустойчивым, не поддаваться коррозии.
Форма сечения контактных проводов, применяемых на железных дорогах, близка к окружности, однако, все же ею не является – рисунок 13. Так, контактный провод марки МФ (М - медный, Ф - фасонили), наиболее распространенный из применяемых на железных дорогах страны, имеет два продольных паза, необходимых для крепления различных зажимов. Площадь поперечного сечения проводов разных типов составляет 65, 85, 100 и 150 мм2.
Рисунок 13 – Контактный провод используемый на железных дорогах
Соединение одинаковых источников электрической энергии в батарею
При получении электрической энергии от гальванических элементов и аккумуляторов часто приходится соединять их в батарею. Соединяют элементы последовательно, параллельно и смешанно.
При последовательном соединении элементов в батарею положительный полюс предыдущего источника соединяется с отрицательным полюсом последующего (рисунок 1). Применяя к батарее формулу (1), следует помнить, что для этого случая под Е подразумевается э.д.с. всей батареи εб, а под r - внутреннее сопротивление батареи rб.
Таким образом, формула (1) принимает вид
I=εб/(R+rб). (1)
На практике в батарею всегда соединяют одинаковые элементы. При последовательном соединении n элементов заряд под действием сторонних сил приобретает энергию поочерёдно во всех n элементах. Поэтому э.д.с. батареи εб будет равна εп, где ε – э.д.с. одного элемента. Если внутреннее сопротивление одного элемента г, то сопротивление батареи rббудет равно rn, так как заряд поочередно преодолевает сопротивление всех элементов. Следовательно, закон Ома для всей цепи при последовательном соединении элементов имеет вид:
I=εn/(R+rn). (2)
Как видно из этой формулы, последовательное соединение элементов дает значительное увеличение тока в том случае, когда внутреннее одного элемента много меньше сопротивления внешней цепи R.
При параллельном соединении элементов в батарею все их положительные полюсы присоединяются к одной клеме, а отрицательные к другой (рисунок 2). В этом случае заряды, которые проходят через один элемент, не попадают в другие, т.е. э.д.с. батареи εб равна э.д.с. одного элемента ε, а внутреннее сопротивление батареи rбиз m одинаковых элементов равно r/m. Таким образом, закон Ома для всей цепи при параллельном соединении имеет вид
I=ε/(R+r/m). (3)
(Подумайте, почему целесообразно соединять элементы параллельно в том случае, когда внутреннее сопротивление одного элемента много больше, чем сопротивление внешней цепи.) Смешанное соединение элементов изображено на рисунке 3. В этом случае увеличение э. д. с. дает только последовательное соединение, т. е. εб = εn.
 |
 |
 |
|||
Учитывая, что последовательное соединение увеличивает сопротивление, а параллельное – уменьшает, имеем rб = rп/т. Таким образом, закон Ома для всей цепи при смешанном соединении имеет вид
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.