Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

На практике редко встречаются случаи, когда можно встретить либо только последовательное, либо только параллельное соединение сопротивлений. Чаще всего встречается смешанное соединение сопротивлений (рис. 2.24, а). Чтобы вычислить токи и напряжения в схеме, необходимо ее преобразовать либо только к последовательному, либо только к параллельному соединению. На рис. 2.24 надо найти эквивалентное сопротивление R₀ параллельно соединенных резисторов R2 и R3, тогда схема будет состоять из двух последовательно соединенных резисторов R1 и R₀, что уже не составит труда для вычислений (рис. 2.24, б).

Рис. 2.24.Из которого видно как преобразовать сложную цепь (смешанное соединение резисторов) в простую, позволяющую провести ее расчет

• Решим задачу. На схеме рис. 2.24, а найти силу тока I1, если напряжение источника питания U = 1,5 В, R1 = 100 Ом, R2 = 150 Ом, R3 = 330 Ом.

Решение. Из рис. 2.24, б видно, что сила тока I1 = U/R_э, a R_э = R1 + R₀.

Определим R₀.

R₀ = R2∙R3/(R2 + R3) = 150∙330/480 = 103,1 Ом.

Тогда общее сопротивление электрической цепи

R_э = R1 + R₀  = 100 + 103,1= 203,1 Ом,

а сила тока, потребляемая от источника питания

I1 = U/R_э = 1,5/203,1 ~= 0,0074 А = 7,4 мА.

2.5. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И СОПРОТИВЛЕНИЯ

Прибор для измерения силы тока называется амперметром (миллиамперметром, микроамперметром), а прибор для измерения напряжения (разности потенциалов) — вольтметром (милливольтметром, микровольтметром). Амперметры и вольтметры обычного типа (в отличие от электронных приборов) имеют одинаковое измерительное устройство, называемое гальванометром.

Гальванометры бывают магнитоэлектрической, электромагнитной и других систем. В радиоэлектронике применяются, главным образом, измерительные приборы магнитоэлектрической системы, которые имеют более высокую чувствительность, большую точность результатов измерений и равномерную шкалу (рис. 2.25).

Рис. 2.25.Конструкция гальванометра магнитоэлектрической системы

Если в Вашей домашней лаборатории имеется какой-либо гальванометр, то на его основе Вы можете подготовить для себя амперметр, вольтметр или омметр.

Согласно закону Ома сила тока I и напряжение U пропорциональны друг другу, поэтому обе эти величины, сила тока и напряжение, могут быть измерены при помощи одного и того же прибора — гальванометра, шкалу которого надо только проградуировать соответствующим образом. Так, например, счетчик в такси отмеряет пройденное расстояние, и его можно проградуировать в километрах. Но так как плата за проезд исчисляется пропорционально расстоянию, то шкалу счетчика можно проградуировать непосредственно в рублях и копейках так, чтобы она сразу показывала стоимость проезда. Аналогично шкалу гальванометра можно проградуировать в амперах, если через него протекает сила тока в измеряемой цепи, либо в вольтах, если он служит для измерения напряжения между двумя точками измеряемой цепи.

Если гальванометр используется в качестве амперметра, то его следует включать в цепь последовательно с элементами цепи (рис. 2.17; 2.19; 2.20), а если используется в качестве вольтметра, то его следует подключать к зажимам элемента цепи (рис. 2.18; 2.21), на которых измеряется напряжение, т. е. его следует подключать параллельно элементу цепи (резистору, лампочке, электродвигателю и т. д.).

Следует твердо помнить: как бы не включался измерительный прибор (амперметр, вольтметр или любой другой) в электрическую цепь, он не должен искажать протекающие в этой цепи процессы.

Рассмотрим это на примере амперметра и вольтметра. Вы уже знаете, что амперметр включают в цепь последовательно. Если сопротивление амперметра равно R_а, а сопротивление цепи равно R_ц, то при включении амперметра в электрическую цепь для измерения силы тока сопротивление этой цепи станет равно

R = R_ц + R_a = R_ц(1 + R_a/R_ц) (2.13)

Последнее выражение мы получили, разделив каждое слагаемое на R_ц.

Чтобы амперметр заметно не увеличивал сопротивление цепи, его сопротивление R_а, должно быть не менее чем на порядок, т. е. в 10 раз меньше сопротивления цепи R_ц (смотри формулу 2.13).