Очень простая схема

Детали и материалы

• аккумулятор на 6 В
• лампа накаливания на 6 В
• Перемычки
• Макет
• Клеммная колодка

Начиная с этого эксперимента предполагается, что мультиметр необходим, и он не будет включен в требуемый список деталей и материалов.

На всех последующих иллюстрациях цифровой мультиметр будет показан вместо аналогового, если нет особых причин для использования аналогового измерителя.

Рекомендуется использовать оба типы счетчиков, чтобы ознакомиться с работой каждого из них в этих экспериментах.

Перекрестные ссылки

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 1:«Основные концепции электричества»

Цели обучения

• Необходимая конфигурация для создания цепи
• Нормальные падения напряжения в рабочей цепи
• Важность непрерывности цепи
• Рабочие определения «обрывов» и «коротких замыканий».
• Использование макета
• Использование клеммной колодки

Принципиальная схема

Иллюстрация

Создание простой схемы

Это простейшая законченная схема в этом наборе экспериментов:батарея и лампа накаливания.

Подключите лампу к батарее, как показано на рисунке, и она должна загореться, если батарея и лампа находятся в хорошем состоянии и соответствуют друг другу по напряжению.

Если где-нибудь в цепи произойдет «разрыв» (разрыв), лампа не загорится. Это нет независимо от того, где происходит такой разрыв!

Многие студенты предполагают, что, поскольку электроны покидают отрицательную (-) сторону батареи и продолжают движение по цепи к положительной (+) стороне, провод, соединяющий отрицательную клемму батареи с лампой, более важен для работы схемы, чем другой провод, обеспечивающий обратный путь электронов обратно к батарее. Это неправда!

Измерение напряжения в цепи

Используя мультиметр, установленный на соответствующий диапазон «постоянного напряжения», измерьте напряжение на батарее, на лампе и на каждой перемычке.

Ознакомьтесь с нормальными напряжениями в работающей цепи. Теперь «разорвите» цепь в одной точке и повторно измерьте напряжение между теми же наборами точек, дополнительно измеряя напряжение на разрыве следующим образом:

Какие напряжения замеряют так же, как раньше? Какие напряжения изменились с момента появления разрыва?

Насколько напряжение проявляется или падает через перерыв?

Какая полярность падения напряжения на разрыв, как показывает измеритель?

Снова подсоедините перемычку к лампе и разомкните цепь в другом месте.

Снова измерьте все «падения» напряжения, ознакомившись с напряжениями «разомкнутой» цепи.

Постройте ту же схему на макете, поместив лампу и провода в макет таким образом, чтобы непрерывность была сохранена.

Показанный здесь пример - это всего лишь пример, а не только способ построить схему на макете:

Случаи короткого замыкания

Поэкспериментируйте с разными конфигурациями макета, вставляя лампу в разные отверстия.

Если вы столкнулись с ситуацией, когда лампа не загорается, а соединительные провода нагреваются, возможно, у вас возникла ситуация, известная как короткое замыкание . , где путь с меньшим сопротивлением, чем лампа, обходит ток вокруг лампы, предотвращая падение напряжения на лампу, достаточного для ее зажигания.

Вот пример короткого замыкания на макете:

Пример случайного короткого замыкания

Вот пример случайного короткое замыкание, типичное для студентов, не знакомых с использованием макетов:

Здесь на макетной плате нет «закорачивающего» провода, но есть есть короткое замыкание, и лампа не загорается.

Основываясь на вашем понимании соединений отверстий на макетной плате, можете ли вы определить, где «короткое замыкание» в этой цепи?

Советы по предотвращению коротких замыканий

Как правило, следует избегать коротких замыканий, поскольку они приводят к очень высокой скорости потока электронов, вызывая нагрев проводов и истощение источников питания от батарей.

Если источник питания достаточно мощный, короткое замыкание может вызвать выделение тепла взрывоопасных размеров, что приведет к повреждению оборудования и опасности для находящегося поблизости персонала.

Вот что происходит, когда ветка дерева «замыкается» на проводах линии электропередачи:ветка, состоящая из влажного дерева, действует как путь с низким сопротивлением для электрического тока, что приводит к нагреванию и искрам.

Вы также можете построить цепь батареи / лампы на клеммной колодке:отрезок изоляционного материала с металлическими стержнями и винтами для крепления проводов и клемм компонентов.

Вот пример того, как эта цепь может быть построена на клеммной колодке:

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Простые схемы
• Элементарные схемы