Схема проходного двухклавишного: Схема подключения двухклавишного проходного выключателя

Содержание

Схема подключения двухклавишного проходного выключателя

Для чего необходим проходной выключатель? Он очень удобен, когда необходимо безопасно пройти в темноте по большому и длинному помещению, где расположены на его краях два выключателя. Как это часто выглядит? Человек, придя домой с работы, очень устал, у него нет сил. А тут ещё и комната, которая заполнена различной мебелью. Проход по ней может стать настоящим испытанием, особенно если там нет порядка. Поэтому чтобы безопасно пройти, ему нужно, к примеру, выходя из зала в коридор и оттуда в спальню, включить свет в коридоре, затем выключить его в зале. Потом процедура повторяется, когда происходит переход в спальню. При этом по темному коридору нужно идти, ориентируясь на слабый луч света, который пробивается где-то из-за угла.

Если есть хоть самые скудные сведения про установку, а также известна схема подключения двухклавишного проходного выключателя, то можно провести весь монтаж самому, без чьей-либо помощи. Теперь, прочитав это, не стоит стремглав бежать всё переделывать. Хотя на первый взгляд не всё так и сложно, однако, не помешало бы ознакомиться с простейшим подключением такого выключателя. Можно сделать это на примере одноклавишного проходного выключателя.

Сведения для новичков

Пример расположения

Чем отличается от обычного проходной выключатель, так это наличием трех контактов вместо стандартных двух. Итак, если в стене проложена всего пара жил, а желания переделать кабель с двух- на трехжильный почему-то не появилось, то ничего с монтажом выключателя такого типа не получится. Почему? Сейчас разберемся.

Если всё же возобладал здравый разум, и решено сделать монтаж трехжильного кабеля, то кроме него понадобится купить (или достать из ящика, если есть) кое-что ещё:

  • пару описываемых проходных выключателя;
  • инструмент для монтажа, в том числе и электроинструмент.

Прокладывая провод, люди привыкли к двум вариантам: либо в стене делается штроба, либо на неё крепится короб, в который будет уложен провод.

Суть работы

Зачем нужны проходные выключатели

В этом случае система работает так: линии переключаются, однако это всё работает тогда, когда через оба выключателя проходит электрический ток. На схемах в учебниках для электромонтажников обозначены выключатели, по контактам которых одновременно проходит ток. Теперь, что происходит с ними, если один из них взять и отключить – свет, конечно же, погаснет. Если же включим второй, свет загорелся. Теперь позиции у них разные – один отключен, клавиша опущена вниз, у второго, включенного, она поднята вверх. Если теперь двигаться с той же стороны комнаты, то после установки клавиши выключенного выключателя в позицию «вверх» освещение погаснет, а не включится, как это было в первом случае. Очень удобно, когда нужно пройти неосвещенное место.

Двухклавишный выключатель

Если всё понятно с подключением, можно попробовать поработать с более сложно устроенным изделием – двухклавишным проходным выключателем. Схемы для него также легко найти, благо он применяется в домах всё чаще и чаще, когда нужно осветить помещение с двух точек.

Снова вопрос – где это может пригодиться? Представьте, что придя домой, свет решили включить на втором и первом этаже, используя двухклавишный выключатель. Когда в этом случае вы уже оказались наверху, свет можно выключить в прихожей, но оставить его в той комнате, в которой вы находитесь.

Процесс установки выключателя

Подключение проходного выключателя

Место, где будет находиться данный проходной выключатель, может быть самым разным. Однако необязательно ставить его там, где площадь должна быть освещена совсем непродолжительное время. Для этой цели подойдет датчик движения для освещения.

Что понадобится для установки? Здесь необходимо иметь отвертки (шлицевую и крестовую), отвертку с индикатором, перфоратор, нож для снятия изоляции с проводов или другое приспособление, плоскогубцы, кусачки, небольшой уровень, нужное количество провода, пластмассовые подрозетники и алебастр для их закрепления в стене.

Ставить подрозетники просто. На перфоратор одевается корона нужного размера, которая в стене сверлит отверстие. Если таковая отсутствует, тогда подойдут зубило и молоток. Такие коробки ставятся в стену на алебастр, при этом подрозетник не должен выпирать из стены. Для прокладки провода нужны штробы, которые делаются специальным инструментом – штроборезом. К преимуществам его использования можно отнести минимальное выделение пыли при работе.

Схема для двухклавишных выключателей
Обратите внимание! Для двойного выключателя, устанавливаемого при входе, потребуется пятижильный кабель (можно 5 одножильных, или двух и трехжильный). А ко второму выключателю нужно подвести шестижильный провод (протяните 2 трехжильных), затянуть его в гофру и закрепить в стене.

Удалите бокорезами лишний провод, оставив концы длиной в 10-15 см для подключения выключателя. Снимите с него немного изоляции (сколько нужно для подсоединения к выключателю).

Посередине отверстия, проверив уровнем, прочертите горизонтальную линию и, сделав небольшой замес алебастра, установите подрозетники так, чтобы боковые дырочки под шурупы совпадали с прочерченной линией – это поможет ровно установить выключатели.

Видео

Подробнее о монтаже подобных выключателей смотрите в видеоматериале:

Схема подключения двухклавишного проходного выключателя

Проходные выключатели – это устройства для управления источником освещения с двух и более мест. Внешне они ничем не отличаются от обычного отключателя и функции выполняет те же – замыкает и размыкает цепь. Разница в контактном механизме – у обычного выключателя в момент отключения подвижный контакт при разрыве цепи остается незадействованным, а в проходном, наоборот. То есть при нажатии кнопки «Вкл», подвижный контакт перебрасывается из одного контакта на второй, тем самым создавая условия для образования новой цепи.

По этой причине проходные часто называют перекидными.

Сфера применения перекидных отключателей:

1.Многоэтажные помещения. Для регулирования освещением выключатели устанавливаются на каждом этаже. Например, человек включил свет на первом этаже, дошел до пятого и там уже отключил освещение. Это не только удобно, но еще и экономно.

  • 2.Большие коридоры. Отключатели устанавливаются на разных концах коридора, а в некоторых случаях, еще и посередине.3.Спальни
    .
    Многим, наверное, знакома ситуация, когда, чтобы отключить свет, нужно вставать с кровати. Установите перекидные отключатели возле кровати и входа, — проблема решена.

Существует несколько типов проходных выключателей, с помощью которых можно управлять двумя и более источникам света, — это одноклавишные, двухклавишные и трехклавишные выключатели.

Схема монтажа одноклавишных проходных отключателей значительно проще, чем остальных типов. Давайте сначала рассмотрим схему подключения одноклавишного перекидного выключателя, а затем – двухклавишного.

Подключение одноклавишных проходных выключателей

Подключение двухклавишных проходных выключателей

Проанализировав оба варианта, можно заметить, что они имеют много общего, точнее схема подключения двухклавишного выключатели – это удвоенная схема одноклавишного.

Говоря обычным языком, каждая отдельная клавиша проходного двухклавишного отключателя – это в своем роде независимый проходной одноклавишный выключатель. По сути, мы можем использовать в этой схеме два одноклавишных выключателя вместо двухклавишного.

На данном этапе никаких сложностей нет. Они появляются тогда, когда необходимо установить 3-клавишный перекидной отключатель или несколько 2-хклавишных.

Разберемся, в чем же состоит сложность этой ситуации: анализ приведенных выше схем поможет нам сделать несколько выводов:

1.Средний отключатель имеет несколько другую конструкцию и число проводов, проходящих через него, чем крайние.

2.Количество проводов растет пропорционально увеличению количеству клавиш.

Посмотрите сами, одноклавишные крайние отключатели использует три жилы, а центральный – четыре. У двухклавишного отключателя крайние используют уже 6 жил, а промежуточные – восемь, то есть в два раза большем, чем одноклавишные. Логика в целом ясна.

Такая тенденция при увеличении количества подключенных проводов при монтаже проходного трехклавишного выключателя с управлением из трех мест, приведет к проблеме с большим количеством проводов. Несомненное, это минус подобной системы. Приходится дополнительно оплачивать работу мастера, да и сами материлы не из дешевых. В связи с этим такие схемы с тремя и более двух и трехклавишными отключателями встречаются довольно редко.

Все же, прежде чем перейти к более простому решению проблемы, предлагаем все же ознакомиться со схемой подключения трех и более проходных отключателей.

Схема подключение трех проходных двухклавишных выключателей

Как уже упоминалось выше, схемы с управлением освещением из трех мест встречаются довольно редко.

Обычно данная проблема решается следующим образом – установкой два одноклавишных проходных промежуточных отключателя в одну рамку. То есть по сути все, что нужно понимать в данном случае, это подключение в схему с проходными двухклавишными выключателями проходного одноклавишного отключателя параллельным образом. Разобравшись с этим, никаких проблем с пониманием принципа работы 2-хклавишного проходного выключателя у вас не будет.

И в конце пару слов о решении проблем по организации проходных отключателей многоклавишного типа с управлением из трех и более мест. Чтобы избежать вышеперечисленные недостатки таких систем, можно использовать импульсное реле.

Видео о подключении двухклавишных проходных выключателей из двух мест.

Принцип и схема подключения проходного двухклавишного выключателя.

В предыдущей своей статье Я подробно рассказывал, как работают проходные выключатели и как подключить одноклавишный вариант. Сейчас Я подробно расскажу, как подключить 2-х клавишный или двойной проходной выключатель, который позволяет отдельно управлять 2 независимыми линиями включения. Например, 2 светильников или одной люстрой с отдельными включениями ламп.

Как правило, 2 клавишные схемы применяются в комнатах, кабинетах— там где необходимо раздельное включение с разных мест двух линий освещения, а в коридорах, возле лестниц вполне хватает и одно клавишного проходного выключателя.

На клавишах наносятся указатели в виде стрелок, которые указывают на  направление её положения для выключения или включения света. Необходимо учитывать, что если свет включен при помощи любого выключателя, то если будите выключать другим, то не имеет значения положении его клавиши- просто перещелкните его. В этом и отличие от обычных выключателей у которых есть два фиксированных положения клавиш: вверх- включено, вниз-выключено.

Проходной двойной выключатель конструктивно состоит из двух одноклавишных проходных,  объединенных в одном корпусе. Они также работают по принципу “перекидывания” контактов.  У всех них для подключения используется 6 контактов, из которых 2 входных  и 4 выходных.

Принципиальная схема подключения проходного двухклавишного выключателя.

Итак давайте рассмотрим как устроен и как подключить 2 клавишный проходной выключатель. Его устройство очень простое: он состоит из двух независимых групп контактов. Контакты 1 и 2  при нажатии клавиш переключаются с верхних двух не взаимосвязанных линий на две нижние, которые идут на второй такой же выключатель.

Как видно на данной схеме на контакт правого выключателя № 2 приходит фаза с распределительной коробки электросети дома или квартиры. Далее контакты 1 и 2 объединяются перемычкой.  А с левого 1 и 2 уходят не пересекаясь на два независимых по включению светильника. Четыре перекрестных контакта соединяются соответственно по парам между собой.  Внимание будьте внимательны, если перепутаете из разных пар подключите- схема не будет работать.
Ноль как и в обычных светильниках, идет к лампам напрямую с распределительной коробки.

Для схемы управления из трех и более мест понадобится два двухклавишных выключателя концевого и один (для управления из трех мест) двойной  перекрестного вида,  который устанавливается в схеме между двумя первыми.


Подключить перекрестный проходной выключатель будет не сложно, но для этого понадобится его объединить 4 электрическими проводами с каждым из концевых. Как правило для этого, в одну распределительную коробку заводится с перекрестного 8 проводов и по 6 с каждого проходного выключателя концевого типа. И конечно, не забываем туда завести кабель электропитания, и два отходящих- для подключения светильников или люстры.

Если необходимо подключить 4 выключателя, значит добавляйте между перекрестным и любым концевым- еще один перекрестного типа.

При подключении двухклавишного перекрестного типа не перепутайте пары и не подключите провода с разных линий в одно включение, иначе схема не будет работать. При монтаже своими руками, что бы исключить ошибки- всегда в голове представляйте, что Вы подключаете 2 независимых одноклавишных проходных выключателей, объединенных в одном корпусе.

Практическая схема подключения проходных двойных выключателей Legrand.

Я всегда с удовольствием ставлю и подключаю выключатели известной немецкой Legrand, которые не только выделяются качеством и долговечной и безупречной работой, а так же  их легко установить и подключить с помощью пружинных контактов.

Давайте рассмотрим, как подключаются 2 клавишные проходные выключатели этого производителя, используя схему из комплекта.

На расположенный слева приходит фаза на его нижний левый контакт, далее второй и третий снизу объединены проводами со 2 и 3 нижними правого выключателя, у которого с первого уходит уже коммутируемая фаза на первую линию включения светильников.

Верхние первые два контакта объединены у обоих выключателей электрическими проводами соответственно.   А с третьего контакта левого уходит фаза на вторую линию включения светильников. А у правого на третий контакт приходит фаза с ответвительной коробки электропроводки дома.  Но чаще достаточно одного фазного провода, который соответственно объединяется перемычкой со вторым входом для фазы.

В принципе, как видите проходной выключатель будет под силу самостоятельно подключить практически любому человеку. Только обязательно соблюдайте меры предосторожности. А если не будет правильно работать схема, тогда проверьте правильность всех подключений по схеме.

Схема подключения двухклавишного выключателя

Для повышения уровня комфорта при эксплуатации светильников пригодится схема подключения проходного выключателя с 2х мест. На практике применяют при необходимости большее количество точек управления. Для экономии времени и денежных средств рабочие операции выполняют самостоятельно. Тщательный сравнительный анализ с учетом особенностей изделий разных производителей помогает сделать правильный выбор при покупке. Эти и другие практические задачи будет решить проще после изучения данной статьи.

Краткое содержание

Что такое проходной выключатель

Поверхностное изучение проблемы не позволит сделать правильный вывод. Кому-то подобные устройства кажутся излишними. Впрочем, аналогичные доводы можно привести против применения пультов дистанционного управления, других устройств для повышения уровня комфорта. Между тем, не только для удобств предназначен выключатель переходной. Что это такое – показано на следующем рисунке: На первой картинке изображена типичная ситуация. Для освещения лестничного пролета вполне достаточно одной лампы. Ее включают с нижней площадки. Поднявшись на верхнюю площадку (Картинка № 2), размыкают электрическую цепь. Это действие выполняют с применением другого выключателя. При движении в обратном направлении применяют аналогичный алгоритм действий. Понятно, что подобные решения значительно повышают уровень безопасности. Их применяют не только на лестницах, но и в длинных коридорах. Особенно важно хорошее освещение при наличии поворотов, мебели, других препятствий на маршруте. Такое оснащение необходимо при отсутствии окон. Современные пользователи напомнят о наличии устройств, которые выполняют аналогичные функции с применением датчиков движения, звуков. Тщательное сравнение с проходным выключателем позволит выявить следующие недостатки:
  • Датчики движения обладают определенной диаграммой направленности, что усложняет выбор подходящего места для его закрепления.
  • Регистратор звука способен срабатывать на посторонние шумы. Чувствительность нельзя уменьшать чрезмерно для сохранения работоспособности.
  • Эти устройства чувствительны к перепадам напряжения. Некоторые ложные срабатывания происходят при возникновении эфирных (сетевых) электромагнитных помех.
  • Такие изделия стоят дороже, чем проходные выключатели.
  • По причине повышенной сложности они рассчитаны на меньший срок службы.
Перечисленных аргументов достаточно для правильных выводов. Не умаляя значение современных решений, следует отметить действительные преимущества дешевых, надежных и долговечных проходных выключателей. Отдельно надо отметить улучшение эргономических показателей жилых помещений с помощью этих относительно простых электротехнических изделий.

Одноклавишный выключатель

Переключатели проходные (1 и 2) в схеме управления лампой освещения из двух мест

Приведенные выше схемы поясняют, чем выключатель отличается от переключателя. Первый – разрывает и соединяет электрическую цепь. Второй – изменяет путь прохождения электрического тока.

Устройство и принцип работы проходного выключателя

Узел коммутации в разобранном состоянии

Эта фотография с пояснениями поможет изучить устройство проходных выключателей. Для подключения проводов здесь установлены винтовые зажимы (1,3). Коромысло (2) сложной формы устанавливают в углубления опорной площадки (4), что обеспечивает надежную фиксацию. Но остается возможность его качания с помощью переходного элемента (6), установленного в крышке (5). Если нажать на его верхнюю часть – будут замкнуты соответствующие контакты, ток пойдет по пути от коромысла через зажим (2-1). После нажатия вниз произойдет замыкание электрической цепи 2-3. Разработчики применяют разные решения, но принцип действия изделий этого группы такой, как описано выше. По приведенным частям конструкции следует дать следующие пояснения:
  • Диэлектрические части в стандартных бытовых выключателях рассчитаны на максимальное напряжение 250 V и ток не более 10 A. Нарушать эти ограничения нельзя.
  • В ходе разборке нужно обратить внимание на опорные точки, места соприкосновения движущихся элементов. Они определяют долговечность устройства.
  • При переключении электрический разряд оказывает разрушительное влияние на контактные группы. При недостаточном качестве они быстро выйдут из строя. Следующим негативным фактором является образование окислов на их поверхности, которые способны создать изолирующий слой.

Особенности современных проходных выключателей

Рассмотренный выше центральный блок устанавливают в металлическую рамку (6). В этой конструкции применены специальные защелки (4) для надежной фиксации, ускорения монтажных операций. В других моделях применяют винтовые крепления. Вырезы (1) в рамке упрощают точное выключателей, розеток и других электротехнических приборов в одном блоке по горизонтали/вертикали. При закручивании винтов (3) выдвигаются в стороны специальные «лапки». Они обеспечивают закрепление проходного выключателя в монтажной коробке. В этой модели установлены пластинчатые зажимы (2), куда вставляют освобожденные от изоляции проводники. Качественный контакт создается без специальных инструментов и дополнительных крепежных деталей. Эта модификация снабжена встроенной подсветкой. Лампочка установлена таким образом, чтобы замена была возможной без демонтажа всего механизма.

Обычный прибор (1) и выключатель с подсветкой (2) подключают в цепь по одной схеме

Однако во втором варианте обеспечивается хорошая видимость устройства в затемненных помещениях. Следует отметить, что такое решение совместимо не со всеми видами ламп. В выключенном состоянии через них проходит небольшой по силе ток. Этого будет достаточно для питания светодиодов. Лампы накаливания и газоразрядные приборы подключать в такие схемы можно без ограничений.

Подключение разных проходных выключателей

Приборы в защищенном исполнении с герметичными прокладками устанавливают на открытом пространстве. Они безопасно выполняют свои функции под проливным дождем. Встроенная подсветка пригодится в темном коридоре. Точные технические характеристики подбирают с учетом реальных условий будущей эксплуатации. Однако в любом случае пригодятся сведения о том, как правильно подключить проходной выключатель с определенным количеством клавиш. Именно этот параметр во многом определяет функциональные возможности коммутирующего устройства.

Схема подключения одноклавишного проходного выключателя

Принципиальная схема электрических цепей

На рисунке видно, сто проводка сделана из трехжильного кабеля. Это необходимо для подключения заземления (зеленый провод) к металлическому корпусу светильника (3). На схеме указан распределительный шкаф (1). От коробки (2) к проходным одноклавишным переключателям также идет трехжильная цепь. Здесь заземление не предусмотрено.

Схемы управления светильником из двух и трех мест

Во втором варианте необходимо применение одноклавишного перекрестного переключателя (отмечен стрелкой на рисунке). Обратите внимание, что в нем установлены две коммутационные группы, которые приводятся в действие одним приводом. Такие изделия внешне не отличаются от стандартных выключателей, однако они выполняют другие функции

Таким обозначением на корпусе маркируют перекрестный переключатель

Особенности схемы подключения двухклавишного проходного выключателя

По этой схеме проходные двухклавишные выключатели применяют на практике

В таком варианте усложняется проект. Приходится применять кабели с большим количеством проводников. Но именно подключение проходного двойного выключателя позволяет организовать управление несколькими группами ламп. Такие решения используют в крупных помещениях для регулировки люстры общего света.

На этом рисунке показано, как подключить двойной проходной выключатель в комбинации с одноклавишным

Установка и схема подключения трехклавишного проходного выключателя

Управление тремя группами светильников

При выборе проходного тройного переключателя схема подключения в сопроводительной документации производителя поможет установить перемычки правильно

Дополнительные рекомендации

Тщательное планирование предотвратит досадные ошибки, упростит правильный выбор. Надо внимательно определить режимы применения освещения, чтобы точно определить цель проекта. Места размещения проходных выключателей устанавливают не только в соответствии с действующими правилами. Существенное значение имеют физиологические особенности пользователей. В ходе сравнительного анализа принимают во внимание внешний вид и функциональность, цены и гарантии производителя. Комплексный подход поможет реализовать планы любого уровня сложности без лишних затрат. Дополнительную поддержку не сложно получить непосредственно на нашем сайте. Задавайте в комментариях вопросы, приводите собственные примеры, сообщайте о важных параметрах профильных изделий.

из двух, трех и более точек, фото, видео

Главная » Электрика » Как подключить проходной выключатель (управление светом из двух и более точек)

Нынешние цены на электричество заставляют задуматься об экономии там, где раньше об этом даже не думал. Например, освещение на лестнице. Неважно, в частном или многоэтажном доме — все равно платить нужно. Раньше просто оставляли свет гореть. Сегодня задумываешься о том, чтобы его выключить, но бегать вверх/вниз тоже нерадостно. Оказывается есть решение. Чтобы свет не горел постоянно, существуют схемы управления лампами из нескольких мест. То есть один или несколько светильников могут включаться и выключаться из нескольких точек. Выключатели для этого нужны особенные. Называются они проходными. Иногда встречаются названия «дублирующие» или «перекидные». Все это  — один тип электрооборудования. Отличаются от обычных большим числом контактов. Соответственно и схема подключения проходного выключателя сложнее. Тем не менее, разобраться можно. 

Содержание статьи

Как выглядит и работатет проходной выключатель

Если говорить о лицевой стороне, то отличие единственное: едва заметная стрелочка на клавише вверх и вниз.

Как выглядит проходной одноклавишный выключатель. Видите, есть двойные стрелочки

Если говорить об электрической схеме, все тоже просто: в обычных выключателях только два контакта, в проходных (еще называют перекидными) три контакта, два из которых — общие. В схеме приличествуют всегда два или больше таких устройства, вот при помощи этих общих проводов они и коммутируются.

Разница — в количестве контактов

Принцип работы прост. Изменением положения клавиши вход подключается к одному из выходов. То есть у этих устройств только два рабочих положения:

  • вход соединен с выходом 1;
  • вход соединен с выходом 2.

Никаких других промежуточных положений нет. Благодаря этому все и работает. Так как контакт переключается из одного положения в другое, электрики считают, что правильнее их называть «переключатели». Так что проходной переключатель — это тоже это устройство.

Чтобы не полагаться на наличие или отсутствие стрелочек на клавишах, нужно осмотреть контактную часть. На фирменных изделиях должна быть нанесена схема, позволяющая понять, какого типа оборудование у вас в руках. Она точно есть на изделиях фирм Lezard (Лезард),  Legrand (Легранд),  Viko (Вико). На китайских экземплярах они часто отсутствуют.

Так выглядит перекидной выключатель с тыла

Если такой схемы нет, смотрите на клеммы (медные контакты в отверстиях): их должно быть три. Но далеко не всегда на недорогих экземплярах та клемма, что стоит одна — это вход. Часто они перепутаны. Чтобы найти где же находится общий контакт, необходимо прозвонить контакты между собой при разных положениях клавиши. Сделать это обязательно, иначе ничего работать не будет, а само устройство может сгореть.

Вам нужен будет тестер или мультиметр. Если есть мультиметр, переводите его в режим звука — он пищит при наличии контакта. Если в наличии стрелочный тестер, прозваниваете на короткое замыкание. Ставите щуп на один из контактов, находите с каким из двух он звонится (прибор пищит или стрелка показывает КЗ — отклоняется вправо до упора). Не меняя положение щупов, изменяете положение клавиши. Если КЗ пропало, один из этих двух — общий. Теперь осталось проверить который. Не переключая клавишу передвигаете один из щупов на другой контакт. Если есть КЗ, то тот контакт, с которого щуп не двигали и есть общий (это вход).

Может станет понятнее, если посмотрите видео о том,  как найти вход (общий контакт) для проходного выключателя.

Как подключить варочную панель написано тут, а про установку и включение водонагревателя — в этой статье.

Схема подключения проходного выключателя с двух мест

Такая схема удобна в двухэтажном доме на лестнице, в проходной комнате, в длинном коридоре. Можно применить ее и в спальне — выключать верхний свет у входа и возле кровати (сколько раз приходилось вставать, чтобы его включить/выключить?).

Электрическая схема включения проходного выключателя с 2 мест

Ноль и земля (если есть) заводятся сразу на светильник. Фаза подается на выход первого переключателя, вход второго заводится на свободный провод светильника, выходы двух устройств соединяются между собой.

Глядя на эту схему, несложно понять, как работает проходной выключатель. В том, положении, что на рисунке, светильник включен. Нажав на клавишу любого из устройств, цепь разрываем. Точно также, при выключенном положении, переведя любой из них в другое положение мы замкнем цепь через одну из перемычек и лампа загорится.

Чтобы было понятнее, что и с чем соединять, как прокладывать провода, приведем несколько изображений.

Расключение проводов на проходном выключателе

Если говорить о помещении, то прокладывать провода нужно примерно так, как на фото ниже. По современным правилам все они должны находится на расстоянии 15 см от потолка. Укладываться они могут в монтажные коробы или лотки, концы проводов заводятся в монтажные коробки. Это удобно: при необходимости можно заменить пробитый провод. Также по последним нормам все соединения происходят только в монтажных коробках и при помощи контакторов. Если же делаете скрутки, то лучше их пропаять, а сверху хорошенько замотать изолентой.

Возвратный провод лампы подсоединяется ко выходу второго выключателя. Белым обозначены провода, соединяющие между собой выходы обоих устройств.

Как разводятся провода по помещению

Как все соединить в клеммной коробке рассказано в видео.

Как самому подключить люстру читайте тут.  

Схема на 3 точки

Чтобы иметь возможность включать/выключать свет с трех мест, необходимо к двум выключателям купить перекрестный (крестовой) переключатель. От описанных ранее он отличается наличием двух входов и двух выходов. Он переключает сразу пару контактов. Как все должно быть организовано, смотрите на рисунке. Если разобрались с тем, что выше, понять эту просто.

Электрическая схема управления лампой с трех точек

Как собрать такую схему? Вот порядок действий:

  1. Ноль (и заземление, если есть) заводится сразу на лампу.
  2. Фаза подключается ко входу одного из проходных выключателей (с тремя входами).
  3. Вход второго подается на свободный провод лампы.
  4. Два выхода одного трехконтактного устройства заводятся на вход перекрестного переключателя (с четырьмя входами).
  5. Два выхода второго трехконтактного устройства заводятся на вторую пару контактов переключателя с четырьмя входами.

Та же схема, но уже в другом ракурсе — куда подключать провода на корпусах.

Куда подключать провода

А вот примерно так разводить по помещению.

Проводка при управлении лампой из трех мест

Если вам нужна схема на четыре, пять и боле точек, то отличается она только количеством перекрестных переключателей (на четыре входа/выхода). Выключателей (с тремя входами/выходами) всегда в любой схеме два — в самом начале и в самом конце цепи. Все остальные элементы — перекрестные устройства.

Схема подключения проходных выключателей на 5 точек

Уберете один «перекрестник»,  получите схему управления из четырех точек. Добавите еще — будет уже схема на 6 мест управления.

Чтобы окончательно уложить все в голове, посмотрите еще это видео.

О правилах соединения проводов в распределительной коробке читайте тут.

Двухклавишный проходной выключатель: схема подключения

Чтобы с нескольких мест управлять освещением двух ламп (или групп ламп) с одного выключателя есть двухклавишные проходные выключатели. Они имеют шесть контактов. При необходимости общие провода находите по тому же принципу, как и в обычном устройстве этого типа, только прозванивать придется большее количество проводов.

Схема подключения 2-х клавишного проходного выключателя отличается только тем, что проводов будет больше: фаза должна подаваться на оба входа первого выключателя, также как и с двух входов второго должна уходить на две лампы (или две группы ламп, если речь идет о многорожковой люстре).

Принцип подключения двухклавишных проходных выключателей

Если необходимо организовать управление двумя источниками света из трех и более точек, придется в каждой точке ставить по два перекрестных переключателя: двухклавишных их просто нет. В этом случае одна пара контактов заводится на один перекрестник, вторая — на другой. И дальше, при необходимости они между собой соединяются. На последний в цепи двухклавишный переходной выключатель подключают выходов обоих перекрестников.

Как организовать управление двумя лампами из четырех мест

Если вдуматься, все не так уж и сложно, а схема подключения проходного выключателя из 2-х точек, так вообще простая. Только проводов много…

Схема подключения проходного выключателя

Правильно подключенный проходной выключатель позволяет управлять освещением с двух и более мест, что очень удобно. Например, в доме имеется длинный коридор, включив свет в начале, вы сможете выключить свет в конце коридора вторым выключателем. Довольно часто такие схемы используют для управления освещением лестниц.

Рассмотрим типовую схему управления освещением из двух мест.

При нажатии клавиши любого выключателя можно включить или выключить лампу независимо от второго переключателя. 

Реализовать схему управления освещением с двух мест несложно, несмотря на ее кажущуюся запутанность. Главное необходимо найти на переключателе общую клемму, то есть ту, которая не переключается. Как правило, эта клемма помечена красным цветом, буквой L или цифрой 1.

Определив эти клеммы, подключаем к ним на одном переключателе фазный провод, а на втором провод, идущий от лампочки. Оставшиеся две клеммы на переключателях соединяются между собой в любой последовательности. Нулевой провод приходит на лампочку по схеме напрямую из распредкоробки.

Схема подключения проходного выключателя Легранд.

Схема управления освещением из трех мест мало чем отличается от предыдущей, в ней добавлен еще один перекрестный переключатель (его еще иногда называют промежуточным), имеющий четыре клеммы подключения проводов. Как следует из названия, при нажатии клавиши происходит одновременное крестообразное переключение двух независимых электрических линий.

Представленная схема будет работоспособна при увеличении количества промежуточных переключателей. Таким образом, используя представленную схему можно управлять освещением из трех и более мест.

Схема проходного выключателя с управлением из трех мест.

Двухклавишный проходной выключатель позволяет отдельно управлять двумя независимыми линиями светильников или одной люстрой с отдельными включениями ламп.

Конструктивно двухклавишный проходной выключатель состоит из двух одноклавишных проходных, совмещенных в одном корпусе. При подключении будьте внимательны, не путайте контакты, иначе схема работать не будет.

Схема подключения проходного двухклавишного выключателя Легранд.

Материалы, близкие по теме:

Схема подключения двухклавишного проходного выключателя в распределительной коробке

Для удобного управления освещением в квартире или частном доме используются проходные выключатели и в частности двухклавишные проходные. Для их монтажа необходимо знать схему подключения. Также, надо уметь правильно соединять провода в распределительной коробке. Для этого понадобятся принципиальная и монтажная схемы. При профессиональном монтаже: обязательна сварка всех скруток!
Для включения и выключения освещения с двух мест и состоящего из двух светильников или двух групп светильников используются два двухклавишных проходных выключателя. Такая схема управления освещением удобна, например, в коридоре, где есть светильники расположенные на потолке и светильники на стенах. Одной клавишей, любого из двух выключателей, включаются и выключаются потолочные светильники, второй клавишей, любого из двух выключателей, включаются и выключаются настенные светильники.
Принципиальная схема состоит из двух двухклавишных проходных (маршевых, лестничных) выключателей, которые по принципу своей работы являются переключателями, двух светильников или двух групп светильников, магистрали и ответвлений фазного, нулевого и нулевого защитного проводников:

Скачать принципиальную схему подключения двух двухклавишных проходных выключателей.

Монтажная схема соединений в распределительной коробке:

Скачать схему соединений в распределительной коробке для двух двухклавишных проходных выключателей и двух светильников.
Порядок действий при сборке распределительной коробки с семью проводами — проводом питания, четырьмя проводами на проходные выключатели и двумя проводами на светильники. Все провода трехжильные.

  1. Зачистить, скрутить и заизолировать белую жилу провода питания с белыми жилами проводов на выключатель 1.
  2. Зачистить, скрутить и заизолировать синюю жилу провода на переключатель №1 с синей жилой провода на переключатель №2.
  3. Зачистить, скрутить и заизолировать желтую жилу провода на переключатель №1 с желтой жилой провода на переключатель №2.
  4. Зачистить, скрутить и заизолировать синюю жилу провода на переключатель №3 с синей жилой провода на переключатель №4.
  5. Зачистить, скрутить и заизолировать желтую жилу провода на переключатель №3 с желтой жилой провода на переключатель №4.
  6. Зачистить, скрутить и заизолировать белую жилу провода на переключателя №2 с белой жилой провода на один светильник.
  7. Зачистить, скрутить и заизолировать белую жилу провода на переключателя №4 с белой жилой провода на второй светильник.
  8. Зачистить, скрутить и заизолировать синюю жилу провода питания с синими жилами проводов на светильники.
  9. Зачистить, скрутить и заизолировать желтую жилу провода питания с желтыми жилами проводов на светильники.
  10. Уложить в коробку скрутки и закрыть крышкой.

Похожие статьи

  1. Схема подключения проходного выключателя в распределительной коробке.
  2. Схема подключения проходного выключателя с 3х мест: проходной перекрестный выключатель.
  3. Схема подключения розетки, выключателя и светильника в распределительной коробке.

резисторов последовательно и параллельно

Резисторы серии

Общее сопротивление в цепи с последовательно включенными резисторами равно сумме отдельных сопротивлений.

Цели обучения

Рассчитайте общее сопротивление в цепи с последовательно включенными резисторами

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Одинаковый ток течет через каждый резистор последовательно.
  • Отдельные последовательно включенные резисторы не получают полное напряжение источника, а делят его.
  • Общее сопротивление в последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений: [латекс] \ text {RN} (\ text {series}) = \ text {R} _1 + \ text {R} _2 + \ text {R} _3 +… + \ text {R} _ \ text {N} [/ latex].
Ключевые термины
  • серия : ряд элементов, которые следуют одно за другим или соединяются одно за другим.
  • сопротивление : Противодействие прохождению электрического тока через этот элемент.

Обзор

В большинстве схем есть более одного компонента, называемого резистором, который ограничивает поток заряда в цепи.Мера этого предела для потока заряда называется сопротивлением. Самыми простыми комбинациями резисторов являются последовательное и параллельное соединение. Общее сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения.

Цепи серии : Краткое введение в анализ последовательных и последовательных цепей, включая закон Кирхгофа по току (KCL) и закон Кирхгофа по напряжению (KVL).

Резисторы серии

Резисторы включены последовательно, когда заряд или ток должны проходить через компоненты последовательно.

Резисторы в серии : Эти четыре резистора подключены последовательно, потому что, если бы ток подавался на один конец, он бы протекал через каждый резистор последовательно до конца.

показывает резисторы, последовательно подключенные к источнику напряжения. Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивлений, поскольку ток должен последовательно проходить через каждый резистор.

Резисторы, подключенные последовательно : три резистора, подключенные последовательно к батарее (слева), и эквивалентное одиночное или последовательное сопротивление (справа).

Использование закона Ома для расчета изменений напряжения в резисторах серии

В соответствии с законом Ома падение напряжения V на резисторе при протекании через него тока рассчитывается с помощью уравнения V = IR, где I — ток в амперах (A), а R — сопротивление в омах (Ω). .

Таким образом, падение напряжения на R 1 составляет В 1 = IR 1 , на R 2 составляет В 2 = IR 2 , а на R 3 составляет В 3 = IR 3 .Сумма напряжений будет равна: V = V 1 + V 2 + V 3 , исходя из сохранения энергии и заряда. Если подставить значения отдельных напряжений, получим:

[латекс] \ text {V} = \ text {IR} _1 + \ text {IR} _2 + \ text {IR} _3 [/ latex]

или

[латекс] \ text {V} = \ text {I} (\ text {R} _1 + \ text {R} _2 + \ text {R} _3) [/ латекс]

Это означает, что полное сопротивление в серии равно сумме отдельных сопротивлений. Следовательно, для каждой цепи с Н количество резисторов, включенных последовательно:

[латекс] \ text {RN} (\ text {series}) = \ text {R} _1 + \ text {R} _2 + \ text {R} _3 +… + \ text {R} _ \ text {N }.[/ латекс]

Поскольку весь ток должен проходить через каждый резистор, он испытывает сопротивление каждого из них, и последовательно соединенные сопротивления просто складываются.

Поскольку напряжение и сопротивление имеют обратную зависимость, отдельные последовательно включенные резисторы не получают полное напряжение источника, а делят его. Об этом свидетельствует пример, когда две лампочки соединены в последовательную цепь с аккумулятором. В простой схеме, состоящей из одной батареи 1,5 В и одной лампочки, падение напряжения на лампочке будет равно 1.5V через него. Однако, если бы две лампочки были соединены последовательно с одной и той же батареей, на каждой из них было бы падение напряжения 1,5 В / 2 или 0,75 В. Это будет очевидно по яркости света: каждая из двух последовательно соединенных лампочек будет вдвое слабее, чем одиночная лампочка. Следовательно, резисторы, соединенные последовательно, потребляют такое же количество энергии, что и один резистор, но эта энергия распределяется между резисторами в зависимости от их сопротивлений.

Параллельные резисторы

Общее сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных сопротивлений каждого отдельного сопротивления.

Цели обучения

Рассчитайте полное сопротивление в цепи с резисторами, включенными параллельно

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Общее сопротивление в параллельной цепи меньше наименьшего из отдельных сопротивлений.
  • Каждый резистор, включенный параллельно, имеет то же напряжение, что и приложенный к нему источник (напряжение в параллельной цепи постоянно).
  • Не каждый параллельный резистор получает полный ток; они делят его (ток зависит от номинала каждого резистора и общего количества резисторов в цепи).
Ключевые термины
  • сопротивление : Противодействие прохождению электрического тока через этот элемент.
  • параллельно : Расположение электрических компонентов, при котором ток течет по двум или более путям.

Обзор

Резисторы в цепи могут быть включены последовательно или параллельно. Общее сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения.

Parallel Circuits : Краткий обзор анализа параллельных цепей с использованием таблиц VIRP для студентов-физиков средней школы.

Параллельные резисторы

Резисторы включены параллельно, когда каждый резистор подключен непосредственно к источнику напряжения путем соединения проводов с незначительным сопротивлением. Таким образом, к каждому резистору приложено полное напряжение источника.

Параллельное соединение резисторов : Параллельное соединение резисторов.

Каждый резистор потребляет такой же ток, как если бы он был единственным резистором, подключенным к источнику напряжения. Это верно для схем в доме или квартире. Каждая розетка, подключенная к прибору («резистор»), может работать независимо, и ток не должен проходить через каждое устройство последовательно.

Закон

Ом и параллельные резисторы

Каждый резистор в цепи имеет полное напряжение. Согласно закону Ома токи, протекающие через отдельные резисторы, равны [латекс] \ text {I} _1 = \ frac {\ text {V}} {\ text {R} _1} [/ latex], [latex] \ text {I} _2 = \ frac {\ text {V}} {\ text {R} _2} [/ latex] и [latex] \ text {I} _3 = \ frac {\ text {V}} {\ text {R} _3} [/ латекс].Сохранение заряда подразумевает, что полный ток является суммой этих токов:

Параллельные резисторы : Три резистора, подключенные параллельно батарее, и эквивалентное одиночное или параллельное сопротивление.

[латекс] \ text {I} = \ text {I} _1 + \ text {I} _2 + \ text {I} _3. [/ Latex]

Подстановка выражений для отдельных токов дает:

[латекс] \ text {I} = \ frac {\ text {V}} {\ text {R} _1} + \ frac {\ text {V}} {\ text {R} _2} + \ frac {\ текст {V}} {\ text {R} _3} [/ latex]

или

[латекс] \ text {I} = \ text {V} (\ frac {1} {\ text {R} _1} + \ frac {1} {\ text {R} _2} + \ frac {1} { \ text {R} _3}) [/ latex]

Это означает, что полное сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных сопротивлений каждого отдельного сопротивления. Следовательно, для каждой схемы с числом [latex] \ text {n} [/ latex] или параллельно подключенных резисторов —

[латекс] \ text {R} _ {\ text {n} \; (\ text {parallel})} = \ frac {1} {\ text {R} _1} + \ frac {1} {\ text { R} _2} + \ frac {1} {\ text {R} _3}… + \ frac {1} {\ text {R} _ \ text {n}}. [/ Latex]

Это соотношение приводит к общему сопротивлению, которое меньше наименьшего из отдельных сопротивлений. Когда резисторы соединены параллельно, от источника течет больше тока, чем протекает для любого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.

Каждый резистор, включенный параллельно, имеет такое же полное напряжение источника, как на него, но делит общий ток между ними. Примером может служить соединение двух лампочек в параллельную цепь с аккумулятором на 1,5 В. В последовательной цепи две лампочки будут вдвое менее тусклыми при подключении к одному источнику батареи. Однако, если бы две лампочки были подключены параллельно, они были бы столь же яркими, как если бы они были подключены к батарее по отдельности. Поскольку к обеим лампочкам подается одинаковое полное напряжение, батарея также разряжается быстрее, поскольку она, по сути, поставляет полную энергию обеим лампочкам.В последовательной цепи батарея будет работать столько же, сколько и с одной лампочкой, только тогда яркость будет разделена между лампочками.

Комбинированные схемы

Комбинированная цепь может быть разбита на аналогичные части, которые работают последовательно или параллельно.

Цели обучения

Описать расположение резисторов в комбинированной цепи и его практическое значение

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Более сложные соединения резисторов иногда представляют собой просто комбинации последовательного и параллельного.
  • Различные части комбинированной схемы могут быть идентифицированы как последовательные или параллельные, уменьшены до их эквивалентов, а затем уменьшены до тех пор, пока не останется единственное сопротивление.
  • Сопротивление в проводах снижает ток и мощность, подаваемые на резистор. Если сопротивление в проводах относительно велико, как в изношенном (или очень длинном) удлинителе, то эти потери могут быть значительными и повлиять на выходную мощность в устройствах.
Ключевые термины
  • серия : ряд элементов, которые следуют одно за другим или соединяются одно за другим.
  • параллельно : Расположение электрических компонентов, при котором ток течет по двум или более путям.
  • Комбинированная схема : электрическая цепь, содержащая несколько резисторов, соединенных в комбинации как последовательного, так и параллельного соединения.

Комбинированные схемы

Более сложные соединения резисторов иногда представляют собой просто комбинации последовательного и параллельного. Это часто встречается, особенно если учитывать сопротивление проводов.В этом случае сопротивление провода включено последовательно с другими сопротивлениями, включенными параллельно.

Комбинированная цепь может быть разбита на аналогичные части, которые являются последовательными или параллельными, как показано на схеме. На рисунке общее сопротивление может быть вычислено путем соединения трех резисторов друг с другом последовательно или параллельно. R 1 и R 2 соединены параллельно друг другу, поэтому мы знаем, что для этого подмножества сопротивление, обратное сопротивлению, будет равно:

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Комбинированные схемы : Два параллельных резистора, соединенные последовательно с одним резистором.

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _1} + \ frac {1} {\ text {R} _2} [/ latex] или [латекс] \ frac {\ text {R} _1 \ text {R} _2} {\ text {R} _1 + \ text {R} _2} [/ latex]

R 3 соединены последовательно с и R 1 и R 2 , поэтому сопротивление будет рассчитываться как:

[латекс] \ text {R} = \ frac {\ text {R} _1 \ text {R} _2} {\ text {R} _1 + \ text {R} _2} + \ text {R} _3 [/ латекс ]

Сложные комбинированные схемы

Для более сложных комбинированных схем различные части могут быть идентифицированы как последовательные или параллельные, уменьшены до их эквивалентов, а затем уменьшены до тех пор, пока не останется единственное сопротивление, как показано на. На этом рисунке комбинация из семи резисторов идентифицирована как включенные последовательно или параллельно. На исходном изображении два обведенных кружком участка показывают резисторы, включенные параллельно.

Сокращение комбинированной схемы : Эта комбинация из семи резисторов имеет как последовательные, так и параллельные части. Каждое из них идентифицируется и приводится к эквивалентному сопротивлению, а затем уменьшается до тех пор, пока не будет достигнуто единичное эквивалентное сопротивление.

Уменьшение этих параллельных резисторов до одного значения R позволяет нам визуализировать схему в более упрощенном виде.На верхнем правом изображении мы видим, что обведенная кружком часть содержит два последовательно соединенных резистора. Мы можем дополнительно уменьшить это до другого значения R, добавив их. Следующий шаг показывает, что два обведенных резистора включены параллельно. Уменьшение тех бликов, что последние два соединены последовательно и, таким образом, могут быть уменьшены до одного значения сопротивления для всей цепи.

Практическое применение комбинированной схемы состоит в том, что сопротивление в проводах снижает ток и мощность, подаваемую на резистор.Комбинированная цепь может быть преобразована в последовательную цепь на основе понимания эквивалентного сопротивления параллельных ветвей комбинированной цепи. Последовательная цепь может использоваться для определения общего сопротивления цепи. По сути, сопротивление провода является последовательным с резистором. Таким образом, увеличивается общее сопротивление и уменьшается ток. Если сопротивление провода относительно велико, как в изношенном (или очень длинном) удлинителе, то эти потери могут быть значительными. Если потребляется большой ток, падение ИК-излучения в проводах также может быть значительным.

Зарядка аккумулятора: последовательные и параллельные ЭДС

При последовательном включении источников напряжения их ЭДС и внутренние сопротивления складываются; параллельно они остаются прежними.

Цели обучения

Сравните сопротивления и электродвижущие силы для источников напряжения, подключенных с одинаковой и противоположной полярностью, последовательно и параллельно

Основные выводы

Ключевые моменты
  • ЭДС, соединенные последовательно с одинаковой полярностью, являются аддитивными и приводят к более высокой общей ЭДС.
  • Две ЭДС, соединенные последовательно с противоположной полярностью, имеют общую ЭДС, равную разнице между ними, и могут использоваться для зарядки источника более низкого напряжения.
  • Два источника напряжения с идентичными ЭДС, соединенные параллельно, имеют чистую ЭДС, эквивалентную одному источнику ЭДС, однако общее внутреннее сопротивление меньше и, следовательно, дает более высокий ток.
Ключевые термины
  • параллельно : Расположение электрических компонентов, при котором ток течет по двум или более путям.
  • электродвижущая сила : (ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Она измеряется в вольтах, а не в ньютонах, и поэтому на самом деле не является силой.
  • серия : ряд элементов, которые следуют одно за другим или соединяются одно за другим.

Когда используется более одного источника напряжения, они могут быть подключены последовательно или параллельно, аналогично резисторам в цепи. Когда источники напряжения включены последовательно в одном направлении, их внутренние сопротивления складываются, а их электродвижущая сила, или ЭДС, складывается алгебраически. Эти типы источников напряжения распространены в фонариках, игрушках и других приборах. Обычно ячейки включены последовательно, чтобы обеспечить большую суммарную ЭДС.

Фонарик и лампочка : Последовательное соединение двух источников напряжения в одном направлении. Эта схема представляет собой фонарик с двумя последовательно включенными ячейками (источниками напряжения) и одной лампочкой (сопротивление нагрузки).

Батарея — это соединение нескольких гальванических элементов. Однако недостатком такого последовательного соединения ячеек является то, что их внутреннее сопротивление увеличивается. Иногда это может быть проблематично. Например, если вы поместите в машину две батареи на 6 В вместо обычной батареи на 12 В, вы добавите как ЭДС, так и внутреннее сопротивление каждой батареи. Таким образом, у вас будет такая же ЭДС 12 В, хотя внутреннее сопротивление тогда будет удвоено, что вызовет у вас проблемы, когда вы захотите запустить двигатель.

Но, если ячейки противостоят друг другу — например, когда одна вставляется в прибор задом наперед, — общая ЭДС меньше, так как это алгебраическая сумма отдельных ЭДС. Когда он перевернут, он создает ЭДС, которая противодействует другой, и приводит к разнице между двумя источниками напряжения.

Зарядное устройство : представляет два источника напряжения, соединенных последовательно с противоположными ЭДС. Ток течет в направлении большей ЭДС и ограничивается суммой внутренних сопротивлений.(Обратите внимание, что каждая ЭДС представлена ​​на рисунке буквой E.) Зарядное устройство, подключенное к аккумулятору, является примером такого подключения. Зарядное устройство должно иметь большую ЭДС, чем батарея, чтобы через него протекал обратный ток.

Когда два источника напряжения с идентичными ЭДС соединены параллельно и также подключены к сопротивлению нагрузки, общая ЭДС будет такой же, как и отдельные ЭДС. Но общее внутреннее сопротивление уменьшается, поскольку внутренние сопротивления параллельны. Таким образом, параллельное соединение может производить больший ток.

Две идентичные ЭДС : Два источника напряжения с одинаковыми ЭДС (каждый помечен буквой E), соединенные параллельно, создают одинаковую ЭДС, но имеют меньшее общее внутреннее сопротивление, чем отдельные источники. Параллельные комбинации часто используются для подачи большего тока.

ЭДС и напряжение на клеммах

Выходное напряжение или напряжение на клеммах источника напряжения, такого как аккумулятор, зависит от его электродвижущей силы и внутреннего сопротивления.

Цели обучения

Выразите взаимосвязь между электродвижущей силой и напряжением на клеммах в форме уравнения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Электродвижущая сила (ЭДС) — это разность потенциалов источника при отсутствии тока.
  • Напряжение на клеммах — это выходное напряжение устройства, измеренное на его клеммах.
  • Напряжение на клеммах рассчитывается по формуле V = ЭДС — Ir.
Ключевые термины
  • электродвижущая сила : (ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Она измеряется в вольтах, а не в ньютонах, и поэтому на самом деле не является силой.
  • напряжение на клеммах : выходное напряжение устройства, измеренное на его клеммах.
  • разность потенциалов : разница в потенциальной энергии между двумя точками в электрическом поле; разница в заряде между двумя точками в электрической цепи; Напряжение.

Когда вы забываете выключить автомобильные фары, они постепенно тускнеют по мере разрядки аккумулятора. Почему они просто не мигают, когда батарея разряжена? Их постепенное затемнение означает, что выходное напряжение батареи уменьшается по мере разряда батареи. Причина снижения выходного напряжения для разряженных или перегруженных батарей заключается в том, что все источники напряжения состоят из двух основных частей — источника электрической энергии и внутреннего сопротивления.

Электродвижущая сила

Все источники напряжения создают разность потенциалов и могут подавать ток, если подключены к сопротивлению. В небольшом масштабе разность потенциалов создает электрическое поле, которое воздействует на заряды, вызывая ток. Мы называем эту разность потенциалов электродвижущей силой (сокращенно ЭДС). ЭДС — это вообще не сила; это особый тип разности потенциалов источника при отсутствии тока. Единицы измерения ЭДС — вольт.

Электродвижущая сила напрямую связана с источником разности потенциалов, например с конкретной комбинацией химических веществ в батарее.Однако при протекании тока ЭДС отличается от выходного напряжения устройства. Напряжение на выводах батареи, например, меньше, чем ЭДС, когда батарея подает ток, и оно уменьшается дальше, когда батарея разряжается или разряжается. Однако, если выходное напряжение устройства можно измерить без потребления тока, то выходное напряжение будет равно ЭДС (даже для сильно разряженной батареи).

Напряжение на клеммах

представляет схематическое изображение источника напряжения.Выходное напряжение устройства измеряется на его выводах и называется напряжением на выводах В . Напряжение на клеммах определяется уравнением:

Схематическое изображение источника напряжения : Любой источник напряжения (в данном случае углеродно-цинковый сухой элемент) имеет ЭДС, связанную с источником разности потенциалов, и внутреннее сопротивление r, связанное с его конструкцией. (Обратите внимание, что сценарий E означает ЭДС.) Также показаны выходные клеммы, на которых измеряется напряжение на клеммах V.Поскольку V = ЭДС-Ir, напряжение на клеммах равно ЭДС, только если ток не течет.

[латекс] \ text {V} = \ text {emf} — \ text {Ir} [/ latex],

, где r — внутреннее сопротивление, а I — ток, протекающий во время измерения.

I является положительным, если ток течет от положительного вывода. Чем больше ток, тем меньше напряжение на клеммах. Точно так же верно, что чем больше внутреннее сопротивление, тем меньше напряжение на клеммах.

19.Схемы серии 2 — Физика

Электрические схемы и резисторы

Теперь, когда мы понимаем концепцию электрического тока, давайте посмотрим, что мы можем с ней сделать. Как вы, несомненно, знаете, современный образ жизни во многом зависит от электрических устройств. Эти устройства содержат оригинальные электрические цепи, представляющие собой законченные замкнутые пути, по которым протекает электрический ток. Возвращаясь к нашей аналогии с водой, электрическая цепь предназначена для электрического заряда, как сеть труб — для воды: электрическая цепь направляет электрический заряд от одной точки к другой, пропуская заряд через различные устройства по пути для извлечения работы или информации.

Электрические цепи изготавливаются из многих материалов и охватывают огромный диапазон размеров, как показано на рис. 19.8. Компьютеры и сотовые телефоны содержат электрические цепи, размеры которых могут составлять примерно одну миллиардную долю метра (нанометра, или 10-9 м · 10-9 м). Пути, по которым течет ток в этих устройствах, создаются путем сверхточной химической обработки кремния или других полупроводников. С другой стороны, большие энергосистемы содержат электрические цепи, характеристики которых измеряются в масштабе метров.Эти системы переносят такие большие электрические токи, что их физические размеры должны быть относительно большими.

Рисунок 19.8 На фотографии слева показана микросхема , содержащая сложную интегральную электрическую схему. Такие чипы лежат в основе таких устройств, как компьютеры и сотовые телефоны. На фотографии справа показана типовая электрическая схема, необходимая для передачи электроэнергии большой мощности.

Пути, образующие электрические цепи, сделаны из проводящего материала, обычно из металла в макроскопических цепях.Например, медные провода внутри школьного здания образуют электрические цепи, питающие освещение, проекторы, экраны, динамики и т. Д. Чтобы представить электрическую цепь, мы рисуем принципиальные схемы. Мы используем линии и символы для обозначения элементов схемы. Простая электрическая схема показана в левой части рисунка 19.9. Справа — аналогичный водяной контур, который мы обсудим ниже.

Рис. 19.9 Слева приведена принципиальная схема, показывающая батарею (красным), резистор (черный зигзагообразный элемент) и ток I .Справа аналогичный водяной контур. Насос подобен батарее, песочный фильтр подобен резистору, водяной ток подобен электрическому току, а резервуар подобен земле.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Просмотрите аналогию между потоком воды и электрическим током, чтобы убедиться, что учащиеся это понимают. Чтобы объяснить аналогию между давлением и напряжением, сравните молекулы воды, сжатые вместе под высоким давлением, с электрическими зарядами, сжатыми вместе под высоким напряжением.Объясните, что водяной насос увеличивает давление воды, а аккумулятор увеличивает напряжение. Другие сравнения, которые следует обсудить, включают резистор против песочного фильтра и землю против резервуара.

Есть много разных символов, которые ученые и инженеры используют в принципиальных схемах, но мы сосредоточимся на четырех основных символах: провод, батарея или источник напряжения, резисторы и земля. Тонкие черные линии на электрической схеме обозначают путь, по которому должен идти электрический заряд.Предполагается, что эти пути являются идеальными проводниками, поэтому электрический заряд может перемещаться по ним без потери энергии. На самом деле провода в схемах не идеальны, но они подходят для наших целей достаточно близко.

Зигзагообразный элемент с маркировкой R представляет собой резистор, который представляет собой элемент схемы, обеспечивающий известное сопротивление. Макроскопические резисторы часто имеют цветовую кодировку для обозначения их сопротивления, как показано на рисунке 19.10.

Красный элемент на рисунке 19.9 — аккумулятор с указанием положительного и отрицательного полюсов; более длинная линия представляет собой положительный полюс батареи, а более короткая линия представляет отрицательный полюс. Обратите внимание, что значок батареи не всегда окрашен в красный цвет; это сделано на рис. 19.9, чтобы облегчить идентификацию.

Наконец, элемент с надписью , земля в нижнем левом углу цепи указывает, что цепь подключена к Земле, которая представляет собой большой, по существу нейтральный объект, содержащий бесконечное количество заряда.Помимо прочего, земля определяет потенциал отрицательной клеммы аккумуляторной батареи. Обычно потенциал земли определяется равным нулю: Vground≡0Vground≡0. Это означает, что весь нижний провод на рисунке 19.10 находится под напряжением ноль вольт.

Рисунок 19.10 Некоторые типовые резисторы. Цветные полосы указывают значение сопротивления каждого резистора.

Электрический ток на рисунке 19.9 обозначен синей линией I . Стрелка указывает направление, в котором будет течь положительный заряд в этой цепи.Напомним, что в металлах электроны являются мобильными носителями заряда, поэтому отрицательные заряды фактически текут в противоположном направлении по этой цепи (то есть против часовой стрелки). Однако мы проводим ток, чтобы показать направление, в котором будет двигаться положительный заряд.

В правой части рисунка 19.9 изображен аналогичный водяной контур. Вода под более высоким давлением покидает верхнюю часть насоса, что подобно зарядам, покидающим положительный полюс батареи. Вода движется по трубе, как заряды по проволоке.Затем вода проходит через песочный фильтр, который нагревается по мере протекания воды. Этот шаг похож на прохождение зарядов через резистор. Когда заряды проходят через резистор, они действительно нагревают резистор. Пройдя через песочный фильтр, вода преобразовала свою потенциальную энергию в тепло, поэтому ее давление ниже. Точно так же заряды, выходящие из резистора, преобразовали свою потенциальную энергию в тепло, поэтому они имеют более низкое напряжение. Напомним, что напряжение — это всего лишь потенциальная энергия на заряд.Таким образом, давление воды аналогично электрической потенциальной энергии (то есть напряжению). Возвращаясь снова к водяному контуру, мы видим, что вода возвращается в нижнюю часть насоса, что подобно заряду, возвращающемуся на отрицательную клемму аккумулятора. Водяной насос использует источник энергии, чтобы снова перекачивать воду до высокого давления, создавая давление, необходимое для повторного прохождения через контур. Водяной насос подобен батарее, которая использует химическую энергию для увеличения напряжения заряда до уровня положительной клеммы.

Потенциальная энергия на заряд на положительном выводе батареи — это номинальное напряжение батареи. Это напряжение похоже на давление воды в верхней трубе. Подобно тому, как более высокое давление заставляет воду двигаться к более низкому давлению, более высокое напряжение заставляет электрический заряд течь к более низкому напряжению. Насос забирает воду под низким давлением и работает над ней, выбрасывая воду под более высоким давлением. Точно так же аккумулятор заряжается при низком напряжении, работает на нем и выбрасывает заряд при более высоком напряжении.

Обратите внимание, что ток в водяном контуре на Рисунке 19.9 одинаков во всем контуре. Другими словами, если мы измерим количество молекул воды, проходящих через поперечное сечение трубы в единицу времени в любой точке контура, мы получим один и тот же ответ независимо от того, где в контуре мы измеряли. То же самое и с электрической схемой на том же рисунке. Электрический ток одинаков во всех точках этой цепи, в том числе внутри батареи и в резисторе. Электрический ток не ускоряется в проводах и не замедляется в резисторе.Это создаст точки, в которых будет накапливаться слишком много или слишком мало заряда. Таким образом, ток одинаков во всех точках цепи, показанной на рисунке 19.9.

Хотя ток везде одинаковый как в электрическом, так и в водяном контурах, напряжение или давление воды изменяется по мере того, как вы перемещаетесь по контурам. В водяном контуре давление воды на выходе насоса остается неизменным до тех пор, пока вода не пройдет через песочный фильтр, при условии отсутствия потерь энергии в трубе. Точно так же напряжение в электрической цепи одинаково во всех точках данного провода, потому что мы предположили, что провода являются идеальными проводниками.Таким образом, как показывает постоянный красный цвет верхнего провода на рис. 19.11, напряжение на этом проводе постоянно и равно V = VbatteryV = Vbattery. Затем напряжение падает, когда вы проходите через резистор, но как только вы дойдете до синего провода, напряжение останется на новом уровне V = 0V = 0 вплоть до отрицательной клеммы батареи (то есть синей клеммы аккумулятор).

Рисунок 19.11 Напряжение в красном проводе постоянно при V = VbatteryV = Vbattery от положительного полюса батареи до верха резистора.Напряжение в синем проводе постоянно и равно V = Vground = 0V = Vground = 0 от нижней части резистора до отрицательной клеммы батареи.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Объясните: когда вы спускаетесь через резистор, напряжение линейно уменьшается от напряжения батареи до нуля.

Если перейти от синего провода через аккумулятор к красному проводу, то напряжение возрастет от V = 0V = 0 к V = VbatteryV = Vbattery. Аналогичным образом, если мы перейдем от синего провода через резистор к красному проводу, напряжение также изменится с V = 0V = 0 на V = VbatteryV = Vbattery.Таким образом, используя закон Ома, мы можем написать

Врезистор = Vbattery = IR. Vresistor = Vbattery = IR.

Обратите внимание, что VresistorVresistor измеряется от нижней части резистора до верхней части, что означает, что верхняя часть резистора находится под более высоким напряжением, чем нижняя часть резистора. Таким образом, ток течет от верхней части резистора или более высокого напряжения к нижней части резистора или более низкого напряжения.

Virtual Physics

Цепь батареи-резистора

Используйте это моделирование, чтобы лучше понять, как связаны сопротивление, напряжение и ток.Моделирование показывает батарею с резистором, подключенным между выводами батареи, как на предыдущем рисунке. Вы можете изменить напряжение аккумулятора и сопротивление. Моделирование показывает, как электроны реагируют на эти изменения. Он также показывает атомные сердечники в резисторе и то, как они возбуждаются и нагреваются, когда через резистор проходит больше тока.

Нарисуйте принципиальную схему цепи, обязательно нарисовав стрелку, указывающую направление тока. Теперь отметьте три точки вдоль проволоки.Не меняя настроек, позвольте моделированию работать в течение 20 секунд, пока вы подсчитываете количество электронов, проходящих через это пятно. Запишите номер на принципиальной схеме. Теперь проделайте то же самое с двумя другими точками контура. Что вы заметили по поводу количества зарядов, проходящих через каждое пятно за 20 с? Помните, что этот ток определяется как скорость заряда, протекающего по цепи. Что это значит для тока во всей цепи?

Контроль захвата

С помощью ползунка напряжения подайте на аккумулятор положительное напряжение.Обратите внимание, что электроны в левом проводе расположены дальше друг от друга, чем в правом. Как это отражает напряжение в двух проводах?

  1. Напряжение между статическими зарядами прямо пропорционально расстоянию между ними.
  2. Напряжение между статическими зарядами прямо пропорционально квадрату расстояния между ними.
  3. Напряжение между статическими зарядами обратно пропорционально расстоянию между ними.
  4. Напряжение между статическими зарядами обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Другие возможные элементы схемы включают конденсаторы и переключатели. Они нарисованы, как показано в левой части рисунка 19.12. Выключатель — это устройство, которое размыкает и замыкает цепь, как выключатель света. Он аналогичен клапану в водяном контуре, как показано в правой части рисунка 19.12. При разомкнутом переключателе ток в цепи не проходит.Когда переключатель замкнут, он становится частью провода, поэтому ток проходит через него без потери напряжения.

Конденсатор обозначен буквой C слева на Рисунке 19.12. Конденсатор в электрической цепи аналогичен гибкой мембране в водяном контуре. Когда переключатель замкнут в цепи на рисунке 19.12, батарея заставляет электрический ток течь к конденсатору, заряжая верхнюю пластину конденсатора положительным зарядом. Когда это происходит, напряжение на обкладках конденсатора увеличивается.Это похоже на мембрану в водяном контуре: когда клапан открывается, насос заставляет воду течь к мембране, заставляя ее растягиваться, чтобы накапливать избыток воды. Когда это происходит, давление за мембраной увеличивается.

Теперь, если мы разомкнем выключатель, конденсатор будет удерживать напряжение между своими пластинами, потому что зарядам некуда идти. Точно так же, если мы закроем клапан, воде некуда будет идти, и мембрана будет поддерживать давление воды в трубе между собой и клапаном.

Если переключатель в электрической цепи замкнут в течение длительного времени или если клапан в водяном контуре долгое время открыт, ток в конце концов перестанет течь, потому что конденсатор или мембрана полностью заряжены. Теперь каждая цепь находится в устойчивом состоянии, а это означает, что ее характеристики не меняются со временем. В этом случае установившееся состояние характеризуется нулевым током, и он не меняется, пока переключатель или клапан остается в том же положении.В установившемся режиме через конденсатор не проходит электрический ток и через мембрану не проходит ток воды. Разница напряжений между пластинами конденсатора будет такой же, как напряжение аккумулятора. В водяном контуре давление за мембраной будет таким же, как давление, создаваемое насосом.

Хотя схема на рис. 19.12 может показаться немного бессмысленной, потому что все, что происходит, когда переключатель замкнут, — это зарядка конденсатора, это показывает способность конденсатора накапливать заряд.Таким образом, конденсатор служит резервуаром для заряда. Это свойство конденсаторов используется в схемах по-разному. Например, конденсаторы используются для питания цепей во время зарядки аккумуляторов. Кроме того, конденсаторы могут служить фильтрами. Чтобы понять это, вернемся к аналогии с водой. Предположим, у вас есть шланг для воды и вы поливаете свой сад. Ваш друг думает, что он забавный, и перегибает шланг. Пока шланг перекручен, вода не течет. Когда он отпускает, вода снова течет.Если он сделает это очень быстро, вы почувствуете, что вода — нет воды — вода — нет воды, и это действительно не способ поливать свой сад. Теперь представьте, что шланг наполняет большое ведро, и вы поливаете его из нижней части. Если у вас с самого начала была вода в ведре, и ваш друг не перегибал шланг слишком долго, вы сможете поливать свой сад без перебоев. Ваш друг, перегибающий водяной шланг, отфильтрован водой из большого ведра, так что это не повлияет на вашу способность поливать сад.Мы можем думать о прерываниях тока (будь то вода или электрический ток) как шум . Конденсаторы действуют аналогично ведру с водой, помогая отфильтровывать шум. Конденсаторы имеют так много применений, что очень редко можно найти электронную схему, в которой отсутствуют конденсаторы.

Рисунок 19.12 Слева представлена ​​электрическая цепь, содержащая батарею, переключатель и конденсатор. Слева — аналогичный водяной контур с насосом, клапаном и растягивающейся мембраной.Насос подобен батарее, клапан — переключателю, а растяжимая мембрана — конденсатору. Когда переключатель замкнут, электрический ток течет по мере зарядки конденсатора и увеличения его напряжения. Точно так же в водяном контуре, когда клапан открыт, поток воды течет по мере того, как растягивающаяся мембрана растягивается, и давление воды за ней увеличивается.

Поддержка учителя

Поддержка учителя

Обратите внимание на то, что когда переключатель разомкнут, ток не течет, что отличается от водяного клапана, который позволяет току течь, когда он открыт.Объясните, что перепад давления в водяном конденсаторе поддерживается мембраной, которая создает давление, сдерживающее воду под высоким давлением. Точно так же конденсатор обеспечивает напряжение, сдерживающее заряды высокого напряжения.

Работа в области физики

Что нужно, чтобы стать инженером-электриком

Физика используется в самых разных областях. Одна из областей, требующая очень глубоких знаний физики, — это электротехника. Инженер-электрик может работать над чем угодно, от крупномасштабных энергосистем, обеспечивающих энергией большие города, до наноразмерных электронных схем, которые используются в компьютерах и сотовых телефонах (Рисунок 19.13).

Работая с энергетическими компаниями, вы можете нести ответственность за обслуживание электросети, которая поставляет электроэнергию на большие территории. Хотя большая часть этой работы выполняется из офиса, обычно их вызывают на сверхурочную работу после штормов или других природных явлений. Многим инженерам-электрикам нравится эта часть работы, которая требует от них гонок по сельской местности, ремонтирующих высоковольтные трансформаторы и другое оборудование. Однако одним из наиболее неприятных аспектов этой работы является удаление туш несчастных белок или других животных, забредших в трансформеры.

Другая карьера в области электротехники может включать разработку схем для сотовых телефонов, что требует втиснуть около 10 миллиардов транзисторов в электронный чип размером с ноготь. Эти работы могут включать в себя много работы с компьютерным моделированием, а также могут включать другие области, помимо электроники. Например, линзы диаметром 1 м, которые используются для изготовления этих схем (по состоянию на 2015 год), настолько точны, что их отправляют с производства на завод по изготовлению микросхем на грузовиках с контролируемой температурой, чтобы гарантировать, что они удерживаются в определенный температурный диапазон.Если они нагреваются или охлаждаются слишком сильно, они слегка деформируются, делая их бесполезными для сверхточной фотолитографии, необходимой для производства этих чипов.

Помимо глубоких знаний физики, инженеры-электрики должны, прежде всего, быть практичными. Рассмотрим, например, как одной корпорации удалось запустить несколько противоракетных ракет на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико в 1960-х годах. Перед запуском обшивка ракеты должна была находиться под тем же напряжением, что и рельс, с которого она запускалась.Рельс был соединен с землей большим медным проводом, соединенным с колом, вбитым в песчаную землю. Однако ракета была соединена с помощью пуповины с оборудованием в диспетчерской в ​​нескольких метрах от нее, которое было заземлено через другую цепь заземления. Перед запуском ракеты разница напряжений между обшивкой ракеты и направляющей должна быть менее 2,5 В. После особенно засушливой погоды запуск ракеты невозможен, так как разница напряжений составляет 5 В.Группа инженеров-электриков, включая отца вашего автора, стояла вокруг и размышляла, как уменьшить разницу напряжений. Ситуация разрешилась, когда один из инженеров понял, что моча содержит электролиты и достаточно хорошо проводит электричество. После этого четыре инженера быстро решили проблему, помочившись на штырь. Разница напряжений сразу упала ниже 2,5 В, и ракета была запущена по графику.

Рисунок 19.13 Системы, над которыми работают инженеры-электрики, варьируются от микропроцессорных схем (слева) до ракетных систем (справа).

Виртуальная физика

Развлекайтесь, строя схемы всех форм и размеров. Это моделирование предоставляет вам различные стандартные элементы схемы, такие как батареи, источники переменного напряжения, резисторы, конденсаторы, лампочки, переключатели и т. Д. Вы можете подключить их в любой конфигурации, которая вам нравится, и затем увидеть результат.

Создайте схему, которая начинается с резистора, подключенного к конденсатору. Подключите свободную сторону резистора к положительной клемме батареи, а свободную сторону конденсатора — к отрицательной клемме батареи.Нажмите кнопку сбросить динамику , чтобы увидеть, как течет ток, начиная с нулевого заряда конденсатора. Теперь щелкните резистор правой кнопкой мыши, чтобы изменить его значение. Когда вы увеличиваете сопротивление, схема достигает установившегося состояния быстрее или медленнее?

Контроль захвата

Когда схема достигла установившегося состояния, как напряжение на конденсаторе сравнивается с напряжением батареи? Какое напряжение на резисторе?

  1. Напряжение на конденсаторе больше, чем напряжение аккумулятора.В установившемся режиме через эту цепь не протекает ток, поэтому напряжение на резисторе равно нулю.
  2. Напряжение на конденсаторе меньше, чем напряжение аккумулятора. В установившемся режиме через эту цепь протекает конечный ток, поэтому напряжение на резисторе конечно.
  3. Напряжение на конденсаторе такое же, как напряжение аккумулятора. В установившемся режиме через эту цепь не протекает ток, поэтому напряжение на резисторе равно нулю.
  4. Напряжение на конденсаторе такое же, как напряжение аккумулятора. В установившемся режиме через эту цепь протекает конечный ток, поэтому напряжение на резисторе конечно.

Последовательные резисторы и эквивалентное сопротивление

Теперь, когда у нас есть базовое представление о том, как работают электрические схемы, давайте посмотрим, что происходит в схемах с более чем одним элементом схемы. В этом разделе мы рассмотрим последовательно включенные резисторы. Компоненты, соединенные последовательно, подключаются друг за другом в одну и ту же ветвь цепи, например резисторы, подключенные последовательно в левой части рисунка 19.14.

Рисунок 19.14 Слева представлена ​​электрическая цепь с тремя последовательно включенными резисторами R 1 , R 2 и R 3 . Справа изображена электрическая цепь с одним резистором R эквивалент , который эквивалентен комбинации трех резисторов R 1 , R 2 и R 3 .

Теперь мы попытаемся найти одно сопротивление, эквивалентное трем последовательно включенным резисторам в левой части рисунка 19.14. Эквивалентный резистор — это резистор, который имеет такое же сопротивление, как и совокупное сопротивление набора других резисторов. Другими словами, один и тот же ток будет течь через левую и правую цепи на рисунке 19.14, если мы используем эквивалентный резистор в правой цепи.

Согласно закону Ома падение напряжения на резисторе В при протекании через него тока составляет V = IRV = IR, где I — ток в амперах (А), а R — сопротивление в омах (Ом · Ом. ).Другой способ представить это: В — это напряжение, необходимое для протекания тока I через сопротивление R . Применяя закон Ома к каждому резистору в левой цепи рисунка 19.14, мы обнаруживаем, что падение напряжения на R1R1 равно V1 = IR1V1 = IR1, что на R2R2 равно V2 = IR2V2 = IR2, а на R3R3 равно V3 = IR3V3 = IR3. Сумма этих напряжений равна выходному напряжению батареи, то есть

Vbattery = V1 + V2 + V3. Vbattery = V1 + V2 + V3.

19,9

Вы можете задаться вопросом, почему напряжения должны складываться вот так.Один из способов понять это — один раз обойти цепь и сложить последовательные изменения напряжения. Если вы сделаете это по петле и вернетесь к начальной точке, общее изменение напряжения должно быть нулевым, потому что вы окажетесь в том же месте, где начали. Чтобы лучше понять это, рассмотрим аналогию с прогулкой по холмистой местности. Если вы выйдете из машины и прогуляетесь, а затем вернетесь к своей машине, общий рост, который вы набрали во время прогулки, должен быть таким же, как и общий рост, который вы потеряли, потому что вы окажетесь в том же месте, что и начали.Таким образом, потенциальная гравитационная энергия, которую вы получаете, должна быть такой же, как и гравитационная потенциальная энергия, которую вы теряете. То же самое относится и к напряжению в электрической цепи. Давайте применим эти рассуждения к левой схеме на рис. 19.14. Мы начинаем сразу под батареей и продвигаемся вверх через батарею, которая вносит напряжение в усиление VbatteryVbattery. Далее мы перебрали резисторы. Напряжение падает на на V1V1, проходя через резистор R1R1, на V2V2, проходя через резистор R2R2, и на V3V3, проходя через резистор R3R3.Пройдя через резистор R3R3, мы вернемся в исходную точку, поэтому мы складываем эти четыре изменения напряжения и устанавливаем сумму равной нулю. Это дает

0 = Vbattery-V1-V2-V3.0 = Vbattery-V1-V2-V3.

19,10

, что соответствует предыдущему уравнению. Обратите внимание, что знаки минус перед V1, V2 и V3V1, V2 и V3 означают, что это падение напряжения , тогда как VbatteryVbattery означает повышение напряжения .

Закон Ома говорит нам, что V1 = IR1V1 = IR1, V2 = IR2V2 = IR2 и V3 = IR3V3 = IR3.Вставка этих значений в уравнение Vbattery = V1 + V2 + V3Vbattery = V1 + V2 + V3 дает

Vbattery = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3). Vbattery = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3).

19,11

Применяя ту же логику к правой цепи в Рисунок 19.14 дает

Vbattery = IRequiv.Vbattery = IRequiv.

19,12

Разделив уравнение Vbattery = I (R1 + R2 + R3) Vbattery = I (R1 + R2 + R3) на Vbattery = IRequivVbattery = IRequiv, мы получим

VbatteryVbattery = I (R1 + R2 + R3) IRequivRequiv = R1 + R2 + R3. VbatteryVbattery = I (R1 + R2 + R3) IRequivRequiv = R1 + R2 + R3.

19,13

Это показывает, что эквивалентное сопротивление для серии резисторов — это просто сумма сопротивлений каждого резистора. Как правило, последовательно включенные резисторы N можно заменить эквивалентным резистором с сопротивлением

. Требование = R1 + R2 + ⋯ + RN. Требование = R1 + R2 + ⋯ + RN.

Watch Physics

Резисторы в серии

В этом видео обсуждаются основные концепции, лежащие в основе интерпретации принципиальных схем, а затем показано, как рассчитать эквивалентное сопротивление для последовательно подключенных резисторов.

Контроль захвата

Верно или неверно. На принципиальной схеме мы можем предположить, что напряжение одинаково в каждой точке данного провода.

  1. ложный
  2. правда

Рабочий пример

Расчет эквивалентного сопротивления

В левой цепи на предыдущем рисунке предположим, что номинальное напряжение аккумулятора составляет 12 В, а сопротивления — R1 = 1,0 Ом, R2 = 6,0 Ом и R3 = 13 Ом, R1 = 1,0 Ом, R2 = 6,0 Ом и R3 = 13 Ом. . а) Какое эквивалентное сопротивление? б) Какой ток в цепи?

Стратегия FOR (A)

Используйте уравнение для эквивалентного сопротивления резисторов, соединенных последовательно.Поскольку схема имеет три сопротивления, нам нужно сохранить только три члена, поэтому он принимает форму

Требование = R1 + R2 + R3. Требование = R1 + R2 + R3.

19,14

Решение для (а)

Вставка заданных сопротивлений в приведенное выше уравнение дает

Требуемое = R1 + R2 + R3 = 1,0 Ом + 6,0 Ом + 13 Ом = 20 Ом Требуемое = R1 + R2 + R3 = 1,0 Ом + 6,0 Ом + 13 Ом = 20 Ом.

19,15

Обсуждение для (а)

Таким образом, мы можем заменить три резистора R1, R2 и R3R1, R2 и R3 одним резистором 20 Ом.

Стратегия FOR (B)

Примените закон Ома к схеме в правой части предыдущего рисунка с эквивалентным резистором 20 Ом.

Решение для (b)

Падение напряжения на эквивалентном резисторе должно быть таким же, как и повышение напряжения в батарее. Таким образом, закон Ома дает

Vbattery = IRequivI = VbatteryRequiv = 12В20Ω = 0,60A. Vbattery = IRequivI = VbatteryRequiv = 12В20Ω = 0,60A.

19,16

Обсуждение для (б)

Чтобы убедиться, что этот результат является разумным, мы вычисляем падение напряжения на каждом резисторе и проверяем, что они в сумме соответствуют номинальному напряжению батареи.Падение напряжения на каждом резисторе

V1 = IR1 = (0,60 A) (1,0 Ом) = 0,60 V2 = IR2 = (0,60 A) (6,0 Ом) = 3,6 В V3 = IR3 = (0,60 A) (13 Ом) = 7,8 В. V1 = IR1 = (0,60 A ) (1,0 Ом) = 0,60 В V2 = IR2 = (0,60 А) (6,0 Ом) = 3,6 В V3 = IR3 = (0,60 А) (13 Ом) = 7,8 В.

19,17

Суммируя эти напряжения, получаем

V1 + V2 + V3 = 0,60 В + 3,6 В + 7,8 В = 12 В. V1 + V2 + V3 = 0,60 В + 3,6 В + 7,8 В = 12 В.

19,18

— номинальное напряжение аккумулятора.

Рабочий пример

Определите неизвестное сопротивление

Схема, показанная на рисунке ниже, содержит три резистора известного номинала и третий элемент, сопротивление которого R3R3 неизвестно.Учитывая, что эквивалентное сопротивление для всей цепи составляет 150 Ом, какое сопротивление R3R3?

Стратегия

Четыре сопротивления в этой цепи соединены последовательно, поэтому мы знаем, что они должны суммироваться, чтобы получить эквивалентное сопротивление. Мы можем использовать это, чтобы найти неизвестное сопротивление R3R3 .

Решение

Для четырех последовательно соединенных сопротивлений уравнение эквивалентного сопротивления последовательно включенных резисторов имеет вид

Requiv = R1 + R2 + R3 + R4.Requiv = R1 + R2 + R3 + R4.

19,19

Решение для R 3 и вставка известных значений дает

R3 = Requiv − R1 − R2 − R4 = 150Ω − 10Ω − 25Ω − 15Ω = 100Ω. R3 = Requiv − R1 − R2 − R4 = 150Ω − 10Ω − 25Ω − 15Ω = 100Ω.

19,20

Обсуждение

Эквивалентное сопротивление цепи можно измерить омметром. Иногда это полезно для определения эффективного сопротивления элементов, сопротивление которых не указано на элементе.

3 правила работы схемы | ОРЕЛ

Приветствую новых инженеров.Это прекрасное место для начала — с простой схемы, которая является строительным блоком для каждого элемента электроники в нашем мире. Когда вы полностью поймете это, вы будете готовы начать собственное путешествие по их разработке и устранению неисправностей.

Строительные блоки схемы

Перед тем, как погрузиться в полную схему, разумно сначала поразмыслить над отдельными частями, составляющими единое целое, такими как поток, нагрузка и проводимость. Мы разбили эти принципы на три основных правила:

  • Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
  • Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно сделать.
  • Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь.

Правило 1. Все дело в потоке

Каждой электронной схеме нужен источник питания, будь то батарея AA, которую можно вставить в контроллер Xbox One, или что-то с большей силой, например настенная розетка, которая может питать большое количество устройств. Электричество, исходящее от этих источников, измеряется напряжением, вольтами или просто В.

Да, мы говорим о таком напряжении! Когда он будет достаточно высоким, это может нанести серьезный ущерб.

Независимо от того, откуда течет эта энергия, ее цель всегда одна — переходить из одной области в другую и в процессе выполнять некоторую работу, например, заряжать компьютер или включать свет.

Основным компонентом этого потока энергии является то, что электричество будет всегда течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению.Всегда. Это называется потенциалом . Можно сказать, что это потенциальное электричество должно перемещаться из одного района в другой.

Поток высокого (положительного) напряжения в низкое (отрицательное) напряжение.

Как это соотносится с нашим реальным миром? Возьмем для примера простую батарею:

  • Батарея имеет две стороны, отрицательная сторона — это низкое напряжение, измеряемое при 0 В, положительная сторона — это высокое напряжение, измеряемое при 1,5 В.
  • Энергия всегда будет вытекать из положительной стороны батареи, чтобы перейти к отрицательной стороне, чтобы найти баланс.
  • Для этого он должен течь по чему-то, обычно по медному проводу, и в процессе выполнять некоторую работу, например включать свет или вращать мотор.

В конце концов, все электричество хочет найти равновесие на земле (0 В). Единственный способ сделать это в батарее — сместить положительный полюс на отрицательный. Мы извлекаем выгоду из этого естественного стремления к энергии, размещая некоторые объекты так, чтобы они проходили через них, что позволяет нам включать свет, двигатели, а также включать и выключать транзисторы в компьютере.

Все это составляет Правило 1 — Электричество всегда будет хотеть течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению. Помните это; это никогда не изменится.

Правило 2 — Начало работы

Итак, у вас может быть электричество, которое хочет перетекать с более высокого напряжения на более низкое, но какой в ​​этом смысл? Единственная причина заставить электричество течь — это поработать. Этот процесс, когда электричество выполняет работу в цепи, называется нагрузкой .Без нагрузки или работы с электричеством нет смысла иметь цепь. Нагрузка может быть чем угодно, например:

  • Spinning Двигатель, который вращает пропеллеры дрона.
  • Включение светодиода на кабеле для зарядки, чтобы указать, что ваш ноутбук подключен к сети.
  • Подключение гарнитуры по беспроводной сети к ноутбуку для прослушивания музыки.

В это время года электрическая нагрузка бывает разных форм, одна из которых питает эти светодиоды.(Источник изображения)

Обратите внимание, что все эти нагрузки являются действиями. Электричество всегда заставляет происходить что-то физическое, даже если мы не можем увидеть это собственными глазами. Но почему это называется нагрузкой? Вы можете думать об этом как об обузе для всего, что питает вашу схему. Для вращения мотора требуется электричество, а это забирает у вашего источника питания энергию, которая у него когда-то была.

Помните Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно выполнить . Без работы схема бесполезна.

Правило 3 — Следование по пути

Третье и последнее правило — это то, что делает возможными первые два правила — электричеству нужен путь для передвижения. Этот путь действует как своего рода посредник. Допустим, вы подключаете зарядное устройство ноутбука к розетке, а затем к ноутбуку. Очевидно, он заряжается, но без этого шнура между компьютером и розеткой ничего бы не произошло.

Это потому, что электричеству нужен путь, по которому можно добраться из одного пункта назначения в другой.И путь всегда один и тот же:

  • Электроэнергия — Электричество всегда исходит от источника, например батареи или розетки.
  • Путешествие — Затем он путешествует по тропе, выполняя свою работу по пути.
  • Назначение — Затем он прибывает в конечный пункт назначения, находя покой в ​​точке с самым низким напряжением.

Этот путь, по которому проходит электричество, состоит из так называемого проводящего материала, который состоит из обычных металлов, таких как медь, серебро, золото или алюминий.Электроэнергетика любит ездить на этой фигне. Электричество также очень избирательно, и оно не мешает путешествовать по дорожкам, сделанным из индуктивных материалов. Сюда входят такие вещи, как резина, стекло и даже воздух.

Видите все эти медные провода? Электричество любит путешествовать по этому проводящему материалу.

Помните Правило 3 — Электричество всегда нуждается в пути, по которому проходит . Без пути он никуда не денется.

Собираем все вместе — полная схема

Давайте теперь объединим все эти правила в полное определение схемы.

Цепь — это просто путь, по которому может течь электричество.

И с помощью этой простой концепции мужчины и женщины построили безумно сложные цепи, которые отправили человечество в космос и в глубины наших глубочайших океанов. А пока постараемся упростить задачу и составим нашу первую схему. Вот что вам понадобится, если вы хотите продолжить:

  • (1) аккумулятор 9 В
  • (1) резистор 470 Ом
  • (1) Стандартный светодиод
  • (3) Измерительные провода с зажимами типа «крокодил»

Шаг 1 — Добавление источника питания

Возвращаясь к нашему правилу трех, первое гласит, что электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.Итак, это означает, что нам нужен какой-то источник питания в этой цепи, мы добавим нашу батарею на 9 В.

Начало нашей схемы начинается с 9-вольтовой батареи.

Правило 1 теперь выполнено. У нас есть какой-то источник питания, у которого высокое напряжение на положительном конце (+) и 0 В на отрицательном конце (-). Но все это электричество будет потрачено зря, если мы не будем с ним что-то делать, так что давайте дадим ему немного работы (нагрузку).

Шаг 2 — Добавление работы

Теперь мы хотим, чтобы электричество поработало за нас, прежде чем оно успокоится, поэтому давайте включим простой светодиод.Скорее всего, вы видели их повсюду: на вашей елке, фонариках, лампочках и т. Д. Итак, мы возьмем этот светодиод и поместим его с другой стороны нашей батареи.

Теперь о светодиодах следует упомянуть то, что они действительно чувствительны и не могут пропускать слишком много энергии, поэтому нам нужно добавить так называемый резистор. Мы не будем сейчас вдаваться в подробности, но просто знаем, что резистор будет действовать так, как сказано в его названии, — противостоять потоку электричества, достаточному для того, чтобы наш светодиод справился с ним. Разместим резистор слева от светодиода.

Добавляем немного работы в нашу схему с помощью светодиода и резистора.

Отлично, Правило 2 выполнено, и у нашего электричества есть над чем поработать. Но у него нет возможности завершить свою работу без пути, давайте добавим это сейчас.

Шаг 3 — Предоставление пути

Эта деталь проста, нам просто нужно соединить наши зажимы типа «крокодил» между всеми компонентами нашей схемы. Если вы сделаете это правильно, то ваш светодиод будет ярко светить! Помните, что при подключении проводов к батарее всегда подключайте сначала положительный конец, а затем отрицательный.Посмотрите на картинку ниже, чтобы увидеть, как все это должно быть связано вместе.

Теперь у нашего электричества есть проход с добавленными зажимами из крокодиловой кожи

Типы цепей

Теперь, прежде чем вы убежите в дикую природу и построите свои собственные схемы, вам нужно знать о двух способах описания схемы, один из которых может испортить жизнь вашей схемы, они включают:

Замкнутый или открытый контур

Цепь считается замкнутой цепью , когда есть полный путь, по которому может проходить электричество.Это также называется полной схемой. Теперь, если ваша цепь не работает должным образом, это означает, что это обрыв цепи . Это может быть вызвано несколькими причинами, включая неплотное соединение или обрыв провода.

Вот простой и наглядный способ понять разницу между замкнутой и разомкнутой цепями. Посмотрите на схему ниже и обратите внимание, что это та же самая цепь, которую мы создали выше, только теперь в ней есть переключатель.

Вот схема цепи, которую мы сделали выше.Обратите внимание на добавление переключателя.

Прямо сейчас переключатель поднят, и вы увидите, что электричество не имеет плавного пути, поскольку переключатель разрывает соединение. Это разомкнутая цепь. Но что произойдет, если щелкнуть выключателем?

Теперь наш выключатель срабатывает, замыкая цепь, позволяя электричеству течь к нашему светодиоду!

Ага! Теперь вы только что проложили полный путь для вашего электричества, и ваш светодиод загорится! Это замкнутая схема.

Короткое замыкание

Тогда есть короткое замыкание . Если вы не даете своей схеме никакой работы, но все же обеспечиваете некоторую мощность, приготовьтесь к некоторым проблемам. Посмотрите на нашу схему ниже, мы вынули светодиод, резистор и переключатель, оставив только медный провод и батарею.

Вот цепь, которая скоро превратится в короткое замыкание! Без какой-либо работы эта батарея скоро сгорит.

Если мы соединим эту штуку вместе в ее физической форме, то аккумулятор и провод станут очень горячими, и в конечном итоге батарея разрядится.Почему так происходит? Когда вы даете электричеству некоторую работу в цепи, такую ​​как зажигание светодиода или вращение двигателя, это ограничивает количество электричества, которое будет проходить через вашу цепь.

Но в ту минуту, когда вы убираете из своей цепи любую работу, электричество сходит с ума и бежит по своему пути на полной скорости, и ничто не сдерживает его. Если вы позволите этому случиться в течение длительного периода времени, то обнаружите, что у вас поврежден блок питания, разряженная батарея или, может быть, что-то еще хуже, например, пожар!

Ого! Не пытайтесь делать это дома.Вот здоровенная батарея фонаря на 12 В, замкнутая во имя науки. (Источник изображения)

Итак, если вы когда-либо работали с цепью, и ваш провод или батарея сильно нагреваются, тогда немедленно выключите все, и ищите любые короткие замыкания.

Ты теперь опасен

Итак, молодой мастер электроники, теперь у вас есть вся информация, необходимая для управления скромной схемой. Поняв, как работает схема, вы скоро сможете выполнять проекты любых форм и размеров.Но прежде чем начать собственное путешествие, запомните Руководящее правило троек:

.

  • Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
  • Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно сделать.
  • Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь.

И если ваша схема когда-нибудь станет очень горячей, выключите ее! У вас короткое замыкание.

Готовы построить свою первую схему сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно.

Два бесконечно длинных соленоида (видно в поперечном разрезе) проходят через цепь, как показано на рисунке P31.79. Величина B → внутри каждого одинакова и увеличивается со скоростью 100 Т / с. Какой ток в каждом резисторе?

Упростите следующее выражение, комбинируя подходящие термины, комбинируя и отменяя единицы. (См. Secti …

College Physics

Опишите основные постулаты или принципы, на которых основана метрическая система.

Inquiry in Physics

Система отсчета, расположенная в центре инерциальной системы Солнца.Почему это не совсем инерциальная система отсчета?

College Physics

Почему далекие звезды выглядят краснее, чем предполагают их спектральные классы?

Horizons: Exploring the Universe (MindTap Course List)

Для данного ограничения скорости числовое значение будет больше в миль / ч или в км / ч?

Введение в физику

Пруд с водой при 0C покрыт слоем льда толщиной 4,00 см. При постоянной температуре воздуха 10 …

Физика для ученых и инженеров

Девушка, разносящая газеты, преодолевает свой маршрут путешествием 3.00 кварталов на запад, 4,00 кварталов на север, а затем 6,00 b …

College Physics

57. Во многих лабораториях есть флаконы с 3,0 М растворами обычных кислот. Учитывая следующие молярити …

Вводная химия: основание

Электроны на связывающих молекулярных орбиталях, скорее всего, будут находиться в области между двумя связанными атомами …

Химия: первый подход к атомам

Что такое единицы для каждого из следующих, если концентрации выражены в молях на литр, и тим…

Химия

Преждевременные роды в семье из группы риска Эрика — бывшая женщина 27 недель, вес при рождении 1,14 кг, длина тела 38 …

Питание на протяжении всего жизненного цикла (Список курсов MindTap)

Определить термины ткань, орган и система органов. Составьте список одиннадцати основных систем органов.

Биология человека (Список курсов MindTap)

Ответы на все проблемы находятся в конце этой книги. Подробные решения доступны в разделе «Решения для студентов»…

Биохимия

Помощь для опыления может _______. а. хвойные породы c. покрытосеменные b. мхи d. папоротники

БИОЛОГИЯ: КОНЦЕПЦИИ + ПРИМЕНЕНИЕ (СВОБОДНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ)

Предскажите продукт (ы) и укажите механизм каждой реакции ниже.

Органическая химия

Планирование эксперимента Спланируйте эксперимент для проверки гипотезы о том, что потоки получают большую часть своих питательных веществ …

Биология: динамическая наука (список курсов MindTap)

Для какого из следующих механизмов мембранного транспорта требуются оба помощь белков и расход c…

Органическая и биологическая химия

Сколько значащих цифр присутствует в каждом из следующих измерений? a 4,0100 мг b 0,05930 г c 0,035 м …

Общая химия — отдельная книга (список курсов MindTap)

18. Нарисуйте структуру Льюиса для каждого из следующих ионных соединений:

Chemistry in Focus

Классифицируйте растворы, представленные в упражнениях 9.27 и 9.29, на кислотные, основные или нейтральные.

Химия сегодня: общая, органическая и биохимия

Используйте подъемную сетку, чтобы узнать процентное содержание легирующей примеси для коммерчески доступного полупроводника p-типа.Представьте себе, что …

Химия для студентов инженерных специальностей

Случай 2 1. Опишите, почему в этом случае было серьезно нарушено взаимодействие матери, плаценты и плода

Сердечно-легочная анатомия и физиология

Что такое геномика?

Человеческая наследственность: принципы и проблемы (Список курсов MindTap)

29. Площадь водоема равна Преобразуйте это количество в каждую из следующих единиц:

Chemistry In Focus

Когда добавленный сахар потребляется сверх потребности в калориях, он изменяет липиды крови потенциально вредным образом.it …

Nutrition

Вычислить пиксели для 0 и 1 для гармонического осциллятора. Имеют ли смысл вычисленные вами значения?

Физическая химия

Разделитесь на две группы. Одна группа будет выступать в поддержку использования суперпродуктов, а одна группа будет возражать против т …

Питание: концепции и противоречия — отдельная книга (список курсов MindTap)

Нарисуйте сжатую структурную формулу, используя обозначение для обозначения карбоксила группа для каждой карбоновой группы…

Общая, органическая и биологическая химия

Согласно Официальным правилам бейсбола, бейсбольный мяч должен иметь окружность не более 9,25 дюйма или менее …

Химия

6-100 Который будет иметь больший осмотический давление? (a) Раствор NaCl 0,9% (вес. / об.). (b) 25% -ный раствор Nondis …

Введение в общую, органическую и биохимию

Грудное вскармливание и адекватное питание Молли Г. — 24-летний -старый офис-менеджер и по совместительству инструктирует по аэробике…

Питание на протяжении жизненного цикла

В чем разница между аморфным твердым телом и кристаллическим твердым телом?

Химия для студентов инженерных специальностей

Дайте определение научному праву или закону природы и приведите пример. Объясните, почему научные теории и законы являются …

Наука об окружающей среде (Список курсов MindTap)

Как вы оцениваете точность или обоснованность методов дополнительной и альтернативной медицины?

Understanding Nutrition (Список курсов MindTap)

Напишите структурную формулу сложного эфира, образованного метиловым спиртом с (а) муравьиной кислотой.(б) уксусная кислота. (c) C …

Химия: Принципы и реакции

Оценка радиуса атома свинца. (а) Вам дается свинцовый куб длиной по 1000 см с каждой стороны. Плотность …

Химия и химическая реакционная способность

ВЫПОЛНИТЬ Что такое JAK2 и почему он важен для воздействия hGH?

Биохимия

Каковы две ключевые концепции этого раздела? Определите видообразование. Различайте географическую изоляцию и …

Наука об окружающей среде (список курсов MindTap)

Влияние антибиотиков на митохондрии Тетрациклины — это антибиотики, которые инактивируют бактериальные рибосомы.Зная …

Биология: единство и разнообразие жизни (список курсов MindTap)

Как родственный отбор объясняет эволюцию альтруистического поведения?

Биология (Список курсов MindTap)

Какова широта Северного полюса и есть ли у него долгота?

Основы физической географии

Вы стоите на платформе на вокзале и слушаете поезд, приближающийся к станции с постоянной скоростью …

Физика для ученых и инженеров с современной физикой

Как ученые-планетологи могут оценить возраст каналов оттока и сетей долин на Марсе?

Основы астрономии (Список курсов MindTap)

Длина волны света, излучаемого конкретным лазером, составляет 633 нм.Этот лазерный луч освещает две щели, …

Физика для ученых и инженеров: основы и связи

Какое самое большое морское сообщество?

Океанография: приглашение к морской науке, версия с вкладными листами

Превращение соединения 2 в основание витамина K1 является экзотермическим из-за 1. Образование эпоксида. 2 ….

Organic Chemistry

Соединение под названием MMT когда-то использовалось для повышения октанового числа бензина.Какова эмпирическая формула MM …

Химия и химическая реактивность

У нелетающих птиц на островах часто есть родственники на материке, которые могут летать. Предположительно, островные виды …

Биология: единство и разнообразие жизни (список курсов MindTap)

Раствор гидроксида бария нейтрализован серной кислотой. Образуется осадок. Напишите уравнение.

Введение в химию: подход активного обучения

Ремонт клавиатуры компьютера: 13 шагов

Используя перемычку из предыдущего шага, мы протестируем кодировщик клавиатуры.Если этот тест пройдет успешно, наши шансы на успешный ремонт клавиатуры резко возрастут. Ошибка здесь обычно означает, что клавиатура останавливает дверь.

Осмотрите два разъема. Один будет меньше другого. Так как неисправные ключи расположены вертикально друг от друга, неисправная линия, скорее всего, будет от соединителя большего размера. Если бы неисправные клавиши попали на клавиатуру, мы бы искали плохую линию на меньшем разъеме. Мы будем использовать крючок на подозрительном соединителе, а другой — для его проверки.

Одной рукой зацепите загнутый конец перемычки на первый штифт (он должен быть помечен) и удерживайте его достаточно крепко. Слишком туго, проволоку расправим и придется снова поправлять. Слишком ослаблено, и он отвалится от штифта.

Теперь осторожно протяните другой провод по обе стороны от других контактов разъема, наблюдая за миганиями на экранной клавиатуре. Обратите особое внимание на вышедшие из строя ключи.

Если вы вообще видите какие-либо вспышки, эта линия на подключенном разъеме в порядке.Если он включает клавишу Caps Lock, коснитесь этого булавки еще раз, чтобы выключить ее. Таким образом мы избегаем короткого замыкания светодиода Cap Lock.

Переместите крючок к штифту № 2 и повторите проверку. Продолжайте с каждым контактом подозрительного разъема. Если все они проходят, но ни одна из ваших плохих клавиш не нажимается, проверьте еще раз, затем переверните провод и проверьте другой разъем таким же образом.

Если какая-либо из линий вообще не реагирует на прыжок; Обратите внимание на эту строку. Может быть, это не проблема, а заземление для сборки.Но тогда это может быть и вся наша проблема.

Когда вы видите, что во время этого теста появляются одна или несколько проблемных клавиш, отметьте номер зацепленного штифта, на котором он появился. Еще раз проверьте эту линию, чтобы убедиться, что все проблемные клавиши появляются при перемычке с другими линиями на другом разъеме.

В этом случае все проблемные ключи появились при тестировании линии 18 (из 19) на большом разъеме. Это хорошо! Это означает, что нужно еще поработать, но проблема в самой матрице и, вероятно, ее можно исправить.

Если при проверке любого из разъемов неисправные ключи не появились, значит, неисправен чип кодировщика. Мы могли бы внимательно проверить, что все следы на плате кодировщика не повреждены, и исправить любую поломку, которую мы обнаружим. Затем проверьте еще раз. Мы не собираемся вдаваться в подробности этой редкой проблемы, потому что здесь не такая ситуация.

Идите вперед, подключите катушку индуктивности и конденсатор и посмотрите, что произойдет

Что произойдет, если вы включите в цепь катушку индуктивности и конденсатор? Что-то классное — и действительно важное.

Что такое индуктор?

Вы можете изготавливать всевозможные типы индукторов, но наиболее распространенным типом является цилиндрическая катушка с проволокой — соленоид.

Когда ток проходит через первый контур, он создает магнитное поле, которое проходит через другие контуры. Магнитные поля на самом деле ничего не делают, если их величина не меняется. Изменяющееся магнитное поле создаст электрическое поле в других контурах. Направление этого электрического поля изменяет электрический потенциал, который действует как батарея.

В конце концов, у нас есть устройство, разность потенциалов которого пропорциональна скорости изменения тока во времени (так как ток создает магнитное поле). Это можно записать как:

В этом уравнении следует указать на два момента. Во-первых, L — это индуктивность. Это зависит только от геометрии соленоида (или любой другой формы), и его значение измеряется в единицах Генри. Во-вторых, есть отрицательный знак. Это означает, что изменение потенциала на катушке индуктивности препятствует изменению тока.

Как катушка индуктивности ведет себя в цепи? Если у вас постоянный ток, то нет никаких изменений (постоянный ток) и, следовательно, нет разницы потенциалов на катушке индуктивности — она ​​действует так, как будто ее даже нет. При наличии высокочастотного тока (цепь переменного тока) на индукторе будет большая разность потенциалов.

Что такое конденсатор?

Опять же, существует множество различных конфигураций конденсатора. В самой простой форме используются две параллельные проводящие пластины с электрическим зарядом на каждой пластине (но с нулевым чистым зарядом).

Электрический заряд на этих пластинах создает электрическое поле внутри конденсатора. Поскольку существует электрическое поле, также должно происходить изменение электрического потенциала на пластинах. Величина этой разности потенциалов зависит от количества заряда. Разность потенциалов на конденсаторе может быть записана как:

Здесь C — значение емкости в единицах Фарад — это также зависит только от физической конфигурации устройства.

Если в конденсатор идет ток, величина заряда на пластинах изменится. Если есть постоянный (или низкочастотный) ток, этот ток будет продолжать добавлять заряд к пластинам для увеличения электрического потенциала, так что со временем этот потенциал в конечном итоге будет действовать как разомкнутая цепь с напряжением конденсатора, равным напряжению батареи ( или блок питания). Если у вас высокочастотный ток, заряд будет как добавляться, так и сниматься с пластин в конденсаторе без накопления заряда, и конденсатор будет действовать так, как будто его даже нет.

Что происходит, когда вы соединяете конденсатор и катушку индуктивности?

Предположим, мы начинаем с заряженного конденсатора и подключаем его к катушке индуктивности (в цепи нет сопротивления, потому что я использую идеальные физические провода). Подумайте о том моменте, когда эти двое связаны. Предположим, есть переключатель, тогда я могу нарисовать следующие схемы.

Вот что происходит. Во-первых, нет тока (поскольку переключатель разомкнут). Когда переключатель замкнут, может возникнуть ток, и без сопротивления этот ток будет подскакивать до бесконечности.Однако такое сильное увеличение тока означает, что на индукторе произойдет изменение электрического потенциала. В какой-то момент изменение потенциала на катушке индуктивности будет больше, чем на конденсаторе (поскольку конденсатор теряет заряд при протекании тока), а затем ток изменит направление и зарядит конденсатор обратно. Процесс повторяется — бесконечно, поскольку нет сопротивления.

Моделирование LC-цепи.

Это называется LC-цепью, потому что в ней есть индуктор (L) и конденсатор (C) — я думаю, это очевидно.Изменение электрического потенциала вокруг всей цепи должно быть нулевым (потому что это петля), чтобы я мог написать:

Основы печатной платы — learn.sparkfun.com

Обзор

Одно из ключевых понятий в электронике — это печатная плата или печатная плата. Это настолько фундаментально, что люди часто забывают объяснить, что такое PCB . В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.

На следующих нескольких страницах мы обсудим состав печатной платы, рассмотрим некоторую терминологию, взглянем на методы сборки и кратко обсудим процесс проектирования, лежащий в основе создания новой печатной платы.

Рекомендуемая литература

Перед тем, как начать, вы можете ознакомиться с некоторыми концепциями, которые мы используем в этом руководстве:


Переводы

Минь Туун любезно перевел этот учебник на вьетнамский язык. Посмотреть перевод можно здесь.

Что такое печатная плата?

Печатная плата — наиболее распространенное название, но также может называться «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами». До появления печатных плат схемы создавались посредством трудоемкого процесса двухточечной проводки.Это приводило к частым отказам в местах соединения проводов и коротким замыканиям, когда изоляция проводов начинала стареть и трескаться.

->
любезно предоставлено пользователем Википедии Wikinaut <-

Значительным достижением стала разработка обмотки проводов, при которой провод небольшого калибра буквально наматывается на столб в каждой точке соединения, создавая газонепроницаемое соединение, которое отличается высокой прочностью и легко заменяется.

По мере того как электроника перешла от электронных ламп и реле к кремниевым и интегральным схемам, размер и стоимость электронных компонентов начали уменьшаться.Электроника стала более распространенной в потребительских товарах, и давление, направленное на уменьшение размеров и затрат на производство электронной продукции, заставило производителей искать лучшие решения. Так родилась печатная плата.

PCB — это аббревиатура от печатной платы . Это доска, на которой есть линии и контактные площадки, соединяющие различные точки вместе. На картинке выше есть следы, которые электрически соединяют различные разъемы и компоненты друг с другом. Печатная плата позволяет передавать сигналы и питание между физическими устройствами.Припой — это металл, который обеспечивает электрические соединения между поверхностью печатной платы и электронными компонентами. Припой, являясь металлом, также служит прочным механическим клеем.

Состав

Печатная плата похожа на слоеный пирог или лазанью — есть чередующиеся слои разных материалов, которые ламинируются вместе с помощью тепла и клея, так что в результате получается единый объект.

Давайте начнем с середины и продолжим работу.

FR4

Основным материалом или подложкой обычно является стекловолокно. Исторически наиболее распространенным обозначением этого стекловолокна является «FR4». Этот прочный сердечник придает печатной плате жесткость и толщину. Также существуют гибкие печатные платы, построенные на гибком жаропрочном пластике (каптон или аналог).

Вы найдете много печатных плат разной толщины; наиболее распространенная толщина продуктов SparkFun — 1,6 мм (0,063 дюйма). В некоторых наших продуктах — платах LilyPad и Arudino Pro Micro — используется 0.Доска толщиной 8мм.

Более дешевые печатные платы и перфорированные платы (показанные выше) будут изготавливаться из других материалов, таких как эпоксидные смолы или фенолы, которые не обладают долговечностью FR4, но намного дешевле. Вы поймете, что работаете с этим типом печатной платы, когда припаяете к ней — они имеют очень неприятный запах. Эти типы подложек также обычно встречаются в недорогой бытовой электронике. Фенольные смолы имеют низкую температуру термического разложения, что приводит к их расслаиванию, дымлению и обугливанию, когда паяльник слишком долго удерживается на плате.

Медь

Следующий слой представляет собой тонкую медную фольгу, которую ламинируют на плату с помощью тепла и клея. На обычных двусторонних печатных платах медь наносится на обе стороны подложки. В более дешевых электронных устройствах печатная плата может иметь медь только с одной стороны. Когда мы говорим о двухсторонней плате или двухслойной плате , мы имеем в виду количество слоев меди (2) в нашей лазанье. Это может быть всего лишь 1 слой или целых 16 или более слоев.

Печатная плата с открытой медью, без паяльной маски и шелкографии.

Толщина меди может варьироваться и указывается по весу в унциях на квадратный фут. Подавляющее большинство печатных плат содержат 1 унцию меди на квадратный фут, но некоторые печатные платы, которые работают с очень высокой мощностью, могут использовать 2 или 3 унции меди. Каждая унция на квадрат соответствует примерно 35 микрометрам или 1,4 тысячным дюйма толщины меди.

Паяльная маска

Слой поверх медной фольги называется слоем паяльной маски. Этот слой придает печатной плате зеленый (или, в SparkFun, красный) цвет.Он накладывается на медный слой, чтобы изолировать медные следы от случайного контакта с другим металлом, припоем или токопроводящими насадками. Этот слой помогает пользователю паять в правильных местах и ​​предотвращает возникновение перемычек.

В приведенном ниже примере зеленая паяльная маска нанесена на большую часть печатной платы, закрывая небольшие следы, но оставляя серебряные кольца и контактные площадки SMD открытыми, чтобы их можно было припаять.

Паяльная маска обычно зеленого цвета, но возможен почти любой цвет.Мы используем красный почти для всех плат SparkFun, белый для платы IOIO и фиолетовый для плат LilyPad.

Шелкография

Белый слой шелкографии наносится поверх слоя паяльной маски. Шелкография добавляет к печатной плате буквы, числа и символы, которые упрощают сборку, и индикаторы для лучшего понимания платы людьми. Мы часто используем шелкографические метки, чтобы обозначить функцию каждого вывода или светодиода.

Шелкография чаще всего белая, но можно использовать чернила любого цвета.Широко доступны черный, серый, красный и даже желтый цвета шелкографии; Однако редко можно увидеть более одного цвета на одной доске.

Терминология

Теперь, когда у вас есть представление о структуре печатной платы, давайте определим некоторые термины, которые вы можете услышать при работе с печатными платами:

  • Кольцо — кольцо из меди вокруг металлического сквозного отверстия в печатной плате.

Примеры кольцевых колец.

  • DRC — проверка правил проектирования.Программная проверка вашего дизайна, чтобы убедиться, что он не содержит ошибок, таких как неправильное касание, слишком тонкие следы или слишком маленькие отверстия.
  • Удар сверла — места на конструкции, в которых следует просверлить отверстия или где они действительно были просверлены на доске. Неточные удары сверла из-за затупившейся коронки — распространенная проблема при производстве.

Не очень точные, но функциональные попадания сверла.

  • Палец — открытые металлические площадки по краю платы, используемые для соединения двух печатных плат.Распространенные примеры — по краям компьютерных плат расширения или памяти, а также старых видеоигр на основе картриджей.
  • Мышиные укусы — альтернатива v-score для отделения досок от панелей. Несколько ударов сверла сгруппированы близко друг к другу, создавая слабое место, где доску можно легко сломать. См. Хороший пример доски SparkFun Protosnap.
Укусы мыши на LilyPad ProtoSnap позволяют легко отсоединить печатную плату.
  • Контактная площадка — участок обнаженного металла на поверхности платы, к которому припаян компонент.

Контактные площадки PTH (сквозное отверстие) слева, контактные площадки SMD (устройство для поверхностного монтажа) справа.

  • Панель — большая печатная плата, состоящая из множества меньших плат, которые перед использованием будут разобраны. У автоматизированного оборудования для работы с платами часто возникают проблемы с меньшими платами, и, объединяя несколько плат одновременно, процесс можно значительно ускорить.
  • Трафарет для пасты — тонкий металлический (или иногда пластиковый) трафарет, который накладывается на плату, позволяя наносить паяльную пасту на определенные участки во время сборки.

ReplaceMeOpen

ReplaceMeClose

Abe быстро демонстрирует, как выровнять трафарет с пастой и нанести паяльную пасту.

  • Самовывоз — машина или процесс, с помощью которого компоненты размещаются на печатной плате.

ReplaceMeOpen

ReplaceMeClose

Боб показывает нам машину SparkFun MyData Pick and Place. Это довольно круто.

  • Плоскость — сплошной медный блок на печатной плате, обозначенный границами, а не дорожкой. Также обычно называют «заливкой».

Различные части печатной платы, которые не имеют следов, но вместо них залиты грунтом.

  • Металлическое сквозное отверстие — отверстие на плате, имеющее кольцевое кольцо и покрытое металлической пластиной на всем протяжении доски.Может быть точкой соединения для компонента со сквозным отверстием, переходным отверстием для передачи сигнала или монтажным отверстием.
Резистор PTH, вставленный в плату FabFM, готовый к пайке. Ножки резистора продеваются сквозь отверстия. Металлизированные отверстия могут иметь присоединенные к ним следы на передней и задней части печатной платы.
  • Pogo pin — подпружиненный контакт, используемый для временного подключения в целях тестирования или программирования.
Популярная булавка с заостренным концом.Мы используем их огромное количество на наших испытательных стендах.
  • Reflow — плавление припоя для создания стыков между контактными площадками и выводами компонентов.
  • Silkscreen — буквы, цифры, символы и изображения на печатной плате. Обычно доступен только один цвет и разрешение обычно довольно низкое.

Шелкография, идентифицирующая этот светодиод как светодиод питания.

  • Паз — любое отверстие в плате некруглой формы.Слоты могут иметь покрытие, а могут и не быть. Слоты иногда увеличивают стоимость платы, поскольку требуют дополнительного времени на вырезку.
В ProtoSnap — Pro Mini прорезаны сложные слоты. Также показано множество укусов мышей. Примечание: углы пазов не могут быть полностью квадратными, потому что они прорезаны круговой фрезой.
  • Паяльная паста — маленькие шарики припоя, взвешенные в гелевой среде, которые с помощью пасты наносятся на контактные площадки для поверхностного монтажа на печатной плате перед размещением компонентов.Во время оплавления припой в пасте плавится, создавая электрические и механические соединения между контактными площадками и компонентом.

Паяльная паста на печатной плате незадолго до установки компонентов. Обязательно ознакомьтесь с описанием * пасты трафарета выше. *

  • Горшок для припоя — горшок, используемый для быстрой ручной пайки плат со сквозными отверстиями. Обычно содержит небольшое количество расплавленного припоя, в который быстро погружается плата, оставляя паяные соединения на всех открытых площадках.
  • Soldermask — слой защитного материала, наложенный на металл для предотвращения коротких замыканий, коррозии и других проблем. Часто зеленый, хотя возможны другие цвета (красный SparkFun, синий Arduino или черный Apple). Иногда упоминается как «сопротивляться».

Паяльная маска закрывает сигнальные дорожки, но оставляет контактные площадки для пайки.

  • Перемычка припоя — небольшая капля припоя, соединяющая два соседних контакта на компоненте на печатной плате.В зависимости от конструкции можно использовать паяльную перемычку для соединения двух контактных площадок или контактов. Это также может стать причиной нежелательных коротких замыканий.
  • Поверхностный монтаж — метод конструкции, позволяющий просто устанавливать компоненты на плату, не требуя, чтобы провода проходили через отверстия в плате. Сегодня это преобладающий метод сборки, который позволяет быстро и легко устанавливать платы.
  • Thermal — небольшой след, используемый для соединения контактной площадки с плоскостью. Если контактная площадка не подвергается термической разгрузке, становится трудно нагреть контактную площадку до достаточно высокой температуры для создания хорошего паяного соединения.Контактная площадка с неправильной термической разгрузкой будет казаться «липкой», когда вы попытаетесь припаять ее, и на ее оплавление уйдет слишком много времени.

Слева паяльная площадка с двумя небольшими дорожками (термиками), соединяющими контакт с заземляющей пластиной. Справа — переходное отверстие без термиков, полностью соединяющее его с заземляющей пластиной.

  • Воровство — штриховка, линии сетки или точки из меди, оставленные в областях платы, где нет плоскости или следов.Снижает сложность травления, поскольку для удаления ненужной меди требуется меньше времени в ванне.
  • Trace — непрерывный путь меди на печатной плате.

-> Небольшая дорожка, соединяющая площадку Reset с другим местом на плате. Более крупная и толстая дорожка подключается к выводу питания 5V . <-

  • V-образный вырез — частичный разрез доски, позволяющий легко защелкнуть доску по линии.
  • Via — отверстие в плате, используемое для передачи сигнала от одного уровня к другому. Шатровые переходные отверстия закрыты паяльной маской для защиты от припаивания. Переходные отверстия, к которым должны быть прикреплены соединители и компоненты, часто открыты (открыты), чтобы их можно было легко припаять.

Передняя и задняя часть одной и той же печатной платы со сквозным соединением. Это переходное отверстие передает сигнал с передней стороны печатной платы через ее середину на заднюю сторону.

  • Волновой припой — метод пайки, используемый на платах с компонентами со сквозными отверстиями, когда плата пропускается по стоячей волне расплавленного припоя, который прилипает к открытым контактным площадкам и выводам компонентов.

Создай свой собственный!

Как вы подходите к разработке собственной печатной платы? Все тонкости проектирования печатных плат слишком подробны, чтобы здесь углубляться, но если вы действительно хотите начать, вот несколько советов:

  1. Найдите пакет САПР: на рынке существует множество недорогих или бесплатных вариантов проектирования печатных плат.На что следует обратить внимание при выборе пакета:
    • Поддержка сообщества: много ли людей используют пакет? Чем больше людей будет им пользоваться, тем больше у вас шансов найти готовые библиотеки с нужными вам частями.
    • Простота использования: если пользоваться им больно, не откажитесь.
    • Возможности: некоторые программы накладывают ограничения на ваш дизайн — количество слоев, количество компонентов, размер платы и т. Д. Большинство из них позволяют вам платить за лицензию для обновления их возможностей.
    • Переносимость: некоторые бесплатные программы не позволяют экспортировать или преобразовывать ваши проекты, ограничивая вас только одним поставщиком.Может быть, это справедливая цена за удобство и цену, а может, и нет.
  2. Посмотрите на макеты других людей, чтобы увидеть, что они сделали. Оборудование с открытым исходным кодом делает это проще, чем когда-либо.
  3. Практика, практика, практика.
  4. Сохраняйте низкие ожидания. У вашего первого дизайна доски будет много проблем. У вашего 20-го дизайна доски будет меньше, но все равно будет. Вы никогда не избавитесь от них всех.
  5. Схемы важны. Пытаться сначала спроектировать плату без хорошей схемы — бесполезное занятие.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *