Download as PDF, PPTX
More Related Content
![[Φυσική Γ' Γυμνασίου] Σύνοψη θεωρίας για όλη την ύλη](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/random-160429112545-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ
- 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΑΘΗΝΑ,ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2020 ΦΙΟΡΕΝΤΙΝΟΣ ΓΙΑΝΝΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ, MSc. 1
- 2. Συσκευές όπως οηλεκτρικός λαμπτήρας, ο ηλεκτρικός ανεμιστήρας, ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας, το ηλεκτρικό ψυγείο, η τηλεόραση, ο ηλεκτρονικός υπολογιστής, το ηλεκτρικό τρένο, το φωτοτυ- πικό μηχάνημα, ο ηλεκτρομαγ- νητικός γερανός έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό: για να λειτουργήσουν, πρέπει να τις διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα (εικόνα 2.1). Εικόνα 2.1 Για να λειτουργήσουν οι ηλεκ- τρικές συσκευές, πρέπει να τις διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα. 2
- 3. Τι εννοούμε όμωςμε τον όρο ηλεκτρικό ρεύμα; Με την εμπειρία μας διαπιστώνουμε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κοινή αιτία λειτουργίας μιας πολύ μεγάλης κατηγο- ρίας συσκευών που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή. Οι φυσικοί αναζητώντας την ερμηνεία όλων των φαινόμε- νων τα οποία προκαλούνται από το ηλεκτρικό ρεύμα οδη- γήθηκαν στον μικρόκοσμο και τη δομή της ύλης. Συνέδεσαν το ηλεκτρικό ρεύμα με τις θεμελιώδεις έννοιες του ηλεκτρι- σμού: το φορτίο και το ηλεκτρικό πεδίο. Το ηλεκτρικό ρεύμα και τα αποτελέσματά του περιγράφονται και ερμηνεύονται από την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων μέσα σε ηλεκτρικά πεδία. 3
- 4. Εικόνα 2.2 Αγγίζουμε τοάκρο του πλαστικού νήματος με μια αρνητικά φορτισμένη σφαίρα: τα φύλλα του ηλεκτροσκοπίου μένουν κλειστά. 4
- 5. Εικόνα 2.3 Αγγίζουμε τοάκρο του σύρματος με μια αρνητικά φορτισμένη σφαίρα: τα φύλλα του ηλεκτροσκοπίου απωθούνται και ανοίγουν. 5
- 6. Ηλεκτρόνια και αγωγοί Ηλεκτρόνιακαι μονωτές Μπορείτε να «πειραματισθείτε», κάνοντας κλικ στους παρακάτω συνδέσμους (links): 6
- 7. ❑ Ένα ακίνητοηλεκτρικό φορτίο δημιουργεί στο χώρο γύρω του ένα ηλεκτρικό πεδίο. ❑ Όταν το φορτίο κινείται, τότε λέμε ότι ισοδυναμεί με ηλεκτρικό ρεύμα (και όπως θα μάθετε αργότερα δημιουργεί (και) μαγνητικό πεδίο). ❑ Όταν το φορτίο «επιταχύνεται» (αλλάζει η ταχύτητά του), τότε εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. 7
- 8. Ηλεκτρικό ρεύμα Ορισμός Ηλεκτρικό ρεύμαονομάζεται η προσανατο- λισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων και γενικότερα των σωματιδίων που έχουν ηλεκτρικό φορτίο. 8
- 9. 9 Τυχαία και προσανατολισμένη κίνησηελεύθερων ηλεκτρονίων Μπορείτε να «πειραματισθείτε», κάνοντας κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο (link):
- 10. Στα προηγούμενα είδαμεότι οι μεταλλικοί αγωγοί έχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, στα οποία και οφείλεται το γεγονός ότι είναι «αγωγοί». Στους μεταλλικούς λοιπόν αγωγούς (όπως για παράδειγμα είναι τα καλώδια που χρησιμοποιούμε στα ηλεκτρικά κυκλώματα), τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν «προσανατολισμένα» και να έχουμε έτσι ηλεκτρικό ρεύμα. Λέμε τότε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει τον αγωγό. Αντίθετα στους μονωτές, όπου δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, δεν μπορούμε να έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα. Οι μονωτές δεν διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα. 10
- 11. Στη χημεία ορισμέναδια- λύματα (ονομάζονται ηλεκ- τρολυτικά, όπως πχ τα δια- λύματα οξέων, βάσεων και αλάτων) μπορούν να διαρ- ρέονται από ηλεκτρικό ρεύ- μα. Στην περίπτωση αυτή το ηλεκτρικό ρεύμα οφείλεται στην προσανατολισμένη κί- νηση των ιόντων (φορτισμέ- να σωματίδια) που υπάρ- χουν μέσα στο διάλυμα. 11
- 12. Ηλεκτρική πηγή καιηλεκτρικό ρεύμα Εικόνα 2.5 Μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου κάθε ηλεκτρικής πηγής δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο. 12
- 13. Για να δημιουργηθεί ηλεκτρικόρεύμα που διαρρέ- ει έναν αγωγό, χρειαζόμαστε μια ηλεκτρική πηγή (πχ μια μπαταρία). Σε κάθε μπαταρία υπάρχουν δύο πόλοι. Ο ένας ονομάζεται θετικός (+) και ο άλλος αρνητικός (-). Παρα- κάτω θα μιλήσουμε για τα κυκλώματα ηλεκτρικού ρεύ- ματος και θα δούμε το ρόλο της μπαταρίας σε ένα κύκλωμα. 13
- 14. Συνδέουμε τους δύοπόλους μιας μπαταρίας με σύρμα. Τότε στο εσωτερικό του σύρματος δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο, οπότε στα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του ασκείται ηλεκτρική δύναμη. Η κίνησή τους προσανατολί- ζεται από την κατεύθυνση της δύναμης. Έτσι αυτά κινούν- ται από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο και στο μεταλ- λικό αγωγό εμφανίζεται προσανατολισμένη κίνηση ηλεκ- τρονίων, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα. Η μπαταρία είναι μια ηλεκτρική πηγή. 14
- 15.
- 16. Πως συμβολίζουμε μίαμπαταρία σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα: 16
- 17. Ένταση του ηλεκτρικούρεύματος Ορισμός: Ορίζουμε την ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ως το φορτίο (q) που διέρχεται από μια διατομή του αγωγού σε χρονικό διάστημα (t) προς το χρονικό διάστημα. q I t = (1) 17
- 18. Μονάδα της έντασηςτου ηλεκτρικού ρεύματος Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι θεμελιώδες μέγεθος και μονάδα μέτρησής της είναι το 1 Ampere (1 A) (Αμπέρ). 1 1 1 1 C A C As s = = (2) 18
- 19. Τα όργανα πουχρησιμο- ποιούμε για να μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύ- ματος ονομάζονται αμπε- ρόμετρα (εικόνα 2.8). Κάθε αμπερόμετρο έχει δύο ακρο- δέκτες με τους οποίους συν- δέεται με την μπαταρία και τους αγωγούς. Εικόνα 2.8 Ανάλογα με το μέγεθος της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος που θέλουμε να μετρήσουμε και την ακρίβεια της μέτρησης που επιθυμούμε χρησιμοποιούμε και τον κατάλληλο τύπο αμπερόμετρου. 19
- 20. Για να μετρήσουμετην ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από έναν αγωγό, παρεμβάλλουμε το αμπερόμετρο, έτσι ώστε το προς μέτρηση ρεύμα να διέλθει μέσα από αυτό (εικόνα 2.9). Αυτός ο τρόπος σύνδεσης του οργάνου λέγεται σύνδεση σε σειρά. Τα σύγχρονα αμπερόμετρα είναι ενσωματωμένα σε όργανα πολλαπλής χρήσης που ονομάζονται πολύμετρα. Με το πολύμετρο μπορούμε να μετράμε και άλλα μεγέθη, όπως ηλεκτρική τάση και αντίσταση. Εικόνα 2.9 Το αμπερόμετρο συνδέεται σε σειρά με το αγωγό (λαμπτήρα) στο οποίο θέλουμε να μετρήσουμε την ένταση του ρεύματος 20
- 21. André-Marie Ampère (1775-1836) Γάλλοςφυσικός, μαθηματικός, και φιλόσοφος 21
- 22. Η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος Η διαφάνειααυτή είναι από μια παρουσίαση του συνάδελφου Βασίλη Γαργανουράκη. 22
- 23. Η φορά τουηλεκτρικού ρεύματος Πραγματική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η φορά κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Στο διπλανό κύκλωμα, η πραγματική φορά είναι από τον αρνητικό πόλο (-) της μπαταρίας, προς το διακόπτη, το αμπερόμετρο, το λαμπάκι και τον θετικό πόλο (+). (Μέσα στην μπαταρία τα ηλεκτρόνια κινούνται από τον θετικό προς τον αρνητικό πόλο, για να τεθούν πάλι στην κίνηση που περιγράψαμε). Συμβατική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η φορά που θα είχαν τα θετικά φορτία, αν μπορούσαν να κινηθούν! Η συμβατική φορά είναι επομένως αντίθετη από την πραγματική. Στα κυκλώματα σχεδιάζουμε και δουλεύουμε με τη συμβατική φορά του ρεύματος, η οποία επικράτησε της πραγματικής για ιστορικούς καθαρά λόγους. (Βλέπε προηγούμενη διαφάνεια). 23
- 24. Εδώ πρέπει ναπούμε ότι, αν ένα θετικό φορτίο κινείται προς τα δεξιά, ισοδυναμεί με ρεύμα που έχει φορά επίσης προς τα δεξιά, ενώ αν ένα αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο (πχ, ηλεκτρόνιο) κινείται προς τα δεξιά, ισοδυναμεί με ρεύμα φοράς προς τα αριστερά! Δείτε το διπλανό σχήμα: Ρεύμα από κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο 24
- 25. 25 Μπορείτε να «πειραματισθείτε»,κάνοντας κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο (link): Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος
- 26. Αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος: Θερμικά Ηλεκτρομαγνητικά Χημικά Φωτεινά Βιολογικά 26
- 27. Ηλεκτρικό κύκλωμα Κάθε διάταξηπου αποτελείται από κλειστούς αγώγιμους «δρόμους», μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται ηλεκτρικό κύκλωμα. Για παράδειγμα ένα απλό κύκλωμα μπορεί να αποτελείται από μια μπαταρία, ένα διακόπτη, ένα λαμπάκι και καλώδια σύνδεσης. Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα λέγεται κλειστό όταν διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα και ανοικτό όταν δεν διαρρέεται από ηλεκ- τρικό ρεύμα. 27
- 28. Στην εικόνα πουακολουθεί, στο γ) ο διακόπτης είναι ανοικτός, το κύκλωμα είναι ανοικτό και το λαμπάκι δεν ανάβει (αφού δεν διαρρέεται από ρεύμα). Στο δ) όμως, ο διακόπτης είναι κλειστός, το κύκλωμα είναι κλειστό και το λαμπάκι ανάβει (αφού πλέον διαρρέεται από ρεύμα). 28
- 29. Η ενέργεια στοηλεκτρικό κύκλωμα Το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργεί η πηγή στο εσωτερικό των αγωγών κλειστού κυκλώματος, ασκεί δυνάμεις και κινεί τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στους αγωγούς. Οι δυνάμεις λοιπόν αυτές, μετακινώντας τα φορτία παράγουν έργο και το έργο αυτό εκφράζει τη μεταφορά ενέργειας από την ηλεκτρική πηγή στο κύκλωμα. Επομένως η πηγή παρέχει στο κύκλωμα την απαραίτητη ενέργεια για την κίνηση των ηλεκτρονίων (και τη λειτουργία των συσκευών του κυκλώματος). Γενικά οι πηγές ηλεκτρικού ρεύματος είναι συσκευές στις οποίες ενέργεια μια μορφής (πχ χημική ενέργεια στις μπαταρίες) μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ενώ ηλεκτρικοί καταναλωτές είναι οι συσκευές που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε ενέργεια κάποιας άλλης μορφής (πχ φωτεινή ενέργεια στο λαμπάκι). 29
- 30. Διαφορά δυναμικού Ονομάζουμε ηλεκτρικήτάση ή διαφορά δυναμικού (Vπηγής) μεταξύ των δύο πόλων μιας ηλεκτρικής πηγής, το πηλίκο της ενέργειας (Eηλεκτρική) που προσφέρεται από την πηγή σε ηλεκτρόνια συνολικού φορτίου (q) που διέρχονται από αυτήν, προς το φορτίο q. ή ή E V q = (3) 30
- 31. Από τη σχέση(3), έχουμε ότι: ή ή E q V = (4) Μονάδα μέτρησης της τάσης στο SI είναι το βολτ (V). Το Volt (V) ορίζεται μέσω της σχέσης (3): 1 1 1 Joule V Coulomb = ή 1 1 1 J V C = (5) 31
- 32. Alessandro Volta (1745-1827) Ιταλόςφυσικός και χημικός Ο Volta εξηγεί την αρχή λειτουργίας της «ηλεκτρικής στήλης» στον Να- πολέοντα το 1801 32
- 33. Διαφορά δυναμικού σταάκρα καταναλωτή Ονομάζουμε ηλεκτρική τάση ή διαφορά δυναμικού (V) μεταξύ των δύο άκρων του καταναλωτή, το πηλίκο της ενέργειας (Eηλεκτρική) που μεταφέρουν στον καταναλωτή ηλεκτρόνια συνολικού φορτίου q, τα οποία διέρχονται από αυτόν, προς το φορτίο q. ή E V q = (6) 33
- 34. Τη διαφορά δυναμικούτη μετράμε με ειδικά όργανα που ονομάζονται βολτόμετρα. Το βολτόμετρο συνδέεται πάντοτε παράλληλα (θα δούμε παρακάτω τι σημαίνει αυτό) προς τη συσκευή της οποίας μετράει την τάση. (Τα σύγχρονα βολτόμετρα και αμπερόμετρα είναι ενσωματωμένα στα λεγόμενα πολύμετρα, τα οποία μετρούν και τις αντιστάσεις αλλά και άλλα μεγέθη). Το βολτόμετρο της φωτογραφίας μετράει την τάση στα άκρα του λαμπτήρα 34
- 35. Η ταχύτητα τηςπροσανατολισμένης κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα είναι πολύ μικρή, ενώ το ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο είναι υπεύθυνο για αυτήν την προσανατολισμένη κίνηση, διαδίδεται με την ταχύτητα του φωτός. Και κάτι ακόμα: Οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας, όπως η Δ.Ε.Η., δεν πωλούν ηλεκτρόνια ή ηλεκτρικό ρεύμα. Πωλούν ενέργεια. Οι συσκευές που χρησιμοποιούμε προμηθεύουν τα ηλεκτρόνια. Ταχύτητα των ηλεκτρονίων στο ηλεκτρικό κύκλωμα 35
- 36. Στη διπλανή εικόνα βλέπουμε μερικάαπό τα σύμβολα που χρησιμοποιούμε κατά τον σχεδιασμό ηλεκτρικών κυκλωμάτων 36
- 37.
- 38.
- 39. Ηλεκτρικά δίπολα Τις διάφορεςηλεκτρικές συσκευές τις ονομάζουμε και ηλεκτρικά δίπολα. Και τούτο διότι διαθέτουν δύο άκρα (πόλους) μέσω των οποίων συνδέονται στο κύκλωμα. Όταν στα άκρα ενός ηλεκτρικού δίπολου εφαρμόσουμε μια ηλεκτρική τάση V, τότε από το δίπολο θα διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα έντασης Ι. Αν αλλάξουμε την τιμή της τά- σης V, θα μεταβληθεί και η ένταση Ι. Ο τρόπος που μεταβάλλεται η ένταση του ρεύματος του δίπολου, όταν μεταβάλλου- με την τάση στους πόλους του, εξαρτάται από το δίπολο. 39
- 40. Ηλεκτρική αντίσταση Ηλεκτρική αντίστασηενός ηλεκτρικού διπόλου ονο- μάζεται το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης (V), που εφαρμόζεται στους πόλους του διπόλου, προς την ένταση (Ι) του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει. V R I = (7) 40
- 41. Η μονάδα αντίστασηςστο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το Ωμ (1 Ohm). Η αντίσταση είναι παράγωγο μέγεθος και η μονάδα της εκφράζεται με τη βοήθεια της σχέσης: 1 1 1 Volt Ohm Ampere = ή 1 1 1 V A = (8) 41
- 42. Νόμος του Ωμ Ηένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα μεταλλικό αγωγό είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του. 1 I V R = (9) 42
- 43. Γραφική παράσταση τουνόμου του Ohm 43
- 44. Κάθε δίπολο πουικανοποιεί το νόμο του Ohm, ονομάζεται αντιστάτης. Φωτογραφία: α) Διάφοροι τύποι αντιστατών, β) στοιχεία (μέγιστη επιτρεπό- μενη ένταση ρεύματος) για τον αντιστάτη και γ) συμβολισμός αντιστατών 44
- 45. Georg Simon Ohm(1789-1854) Γερμανός φυσικός και μαθηματικός 45
- 46. Η αντίσταση είναιένα μέτρο της δυσκολίας που προ- βάλλει ένας αγωγός στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύμα- τος μέσα από αυτόν. Η αντίσταση του μεταλλικού αγωγού προέρχεται από τις συγκρούσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα ιόντα του μετάλλου. 46
- 47.
- 48. 48 Μπορείτε να «πειραματισθείτε»,κάνοντας κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο (link): Ο νόμος του Ohm
- 49. Από τι εξαρτάταιόμως η αντίσταση ενός αγωγού; Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού: • Είναι ανάλογη προς το μήκος του αγωγού. • Είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το εμβαδόν της διατομής του αγωγού. • Εξαρτάται από το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένος ο αγωγός • Εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αγωγού. 49
- 50. R R A = (9) Οσυντελεστής αναλογίας ρ ονομάζεται ειδική αντίσταση του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένος ο αγωγός. Όσο μικρότερη είναι η ειδική αντίσταση ενός υλικού, τόσο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος είναι. Η ειδική αντίσταση αυξάνεται με τη θερμοκρασία, επομένως και η αντίσταση του σύρματος αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Ειδική αντίσταση: (10) 0 (1 ) = + 50
- 51. Στη σχέση (10)το είναι η ειδική αντίσταση σε και η ειδική αντίσταση σε κάποια θερμοκρασία θ. Ο παράγοντας α ονομάζεται θερμικός συντελεστής ειδικής αντίστασης. Για τα περισσότερα καθαρά μέταλλα ο συντελεστής α έχει τιμή 1/273 . 0 0 C 0 C 0 Αντίσταση: 0 (1 ) R R = + (11) όπου το Ro είναι η αντίσταση σε 0oC και Rθ η αντίσταση σε κάποια θερμοκρασία θ. 51
- 52. 52 Ισχύει ο νόμοςτου Ωμ για κάθε ηλεκτρικό δίπολο; Η απάντηση είναι όχι. Και τούτο διότι: Η αντίσταση κάποιων διπόλων μεταβάλλεται με την Ηλεκτρική τάση που εφαρμόζουμε στα άκρα τους.
- 53. 53 Η ηλεκτρονική λυχνία(1), η κρυσταλλοδίοδος (2), το τρανζίστορ (3) και η φωτοδίοδος (LED) (4) δεν συμπεριφέρονται όπως ένας μεταλλικός αγωγός.
- 54. 54 Μεταβλητός αντιστάτης Ο μεταβλητόςαντιστάτης είναι ένας αντιστάτης του οποίου την αντίσταση μπορούμε να μεταβάλλουμε μετακινώντας ένα δρομέα ή περιστρέφοντας ένα κουμπί. Τον συνδέουμε κατάλληλα σ’ ένα κύκλωμα για να ρυθμίζουμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει μια συσκευή ή την ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται στα άκρα μιας συσκευής. Στην πρώτη περίπτωση ονομάζεται ροοστάτης και στη δεύτερη ποτενσιόμετρο.
- 55.
- 56.
- 57. 57 ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ Συνδεσμολογία αντιστατώνονομάζουμε ένα σύνολο από αντι- στάτες, που συνδέονται μεταξύ τους με τον κατάλληλο τρόπο. Στο κύκλωμα με τους συνδεδεμένους αντιστάτες, ονομάζουμε ολική αντίσταση ( ), την ισοδύναμη αντίσταση του συνόλου των αντιστατών. Δηλαδή την αντίσταση που αν στα άκρα της βάλουμε την ίδια τάση, με αυτή της συνδεσμολογίας, θα διαρ- ρέεται από το ίδιο ρεύμα, με αυτό της συνδεσμολογίας. Αν ονομάσουμε την τάση και την ένταση του ρεύματος, τότε θα έχουμε: R V I V R I = (12)
- 58. 58 Υπάρχουν οι παρακάτωτρόποι σύνεσης αντιστατών: Σύνδεση σε σειρά Παράλληλη σύνδεση
- 59. 59 Σύνδεση αντιστατών σεσειρά Δύο (ή και περισσότεροι) αντιστάτες είναι συνδεδεμένοι σε σειρά, όταν διαρρέονται από το ΙΔΙΟ (κοινό) ρεύμα. Έχει μεγάλη σημα- σία να τονισθεί ότι το ρεύμα πρέπει να είναι το ίδιο. Όπως θα δούμε παρακάτω, στην παράλληλα σύνδεση δύο αντιστατών, αν οι αντιστάτες είναι ίσοι, θα διαρρέονται από ίσα ρεύματα!
- 60. 60 Στη σύνδεση αντιστατώνσε σειρά, ισχύουν οι σχέσεις: 1 2 R R R = + 1 2 V V V V = = + 1 2 V V I R R R = = + 1 1 V IR = 2 2 V IR = (13) (14) (15) (16) (17)
- 61. 61 Να θυμάστε πάντα:Ο νόμος του Ohm ισχύει και για όλο το κύκλωμα και για κάθε «κομμάτι» του κυκλώματος ξεχωριστά. Στην σύνδεση σε σειρά, η ολική αντίσταση είναι πάντα πιο μεγάλη και από την πιο μεγάλη αντίσταση της συνδεσμολογίας.
- 62. 62 Στο παρακάτω κύκλωμαέχουμε τρεις αντιστάτες συνδεδεμένους σε σειρά: Για το κύκλωμα αυτό, η ολική αντίσταση είναι: 1 2 3 R R R R = + + (18)
- 63. 63 Μπορείτε να «πειραματισθείτε»,κάνοντας κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο (link): Σύνδεση δυο αντιστατών σε σειρά
- 64. 64 Παράλληλη σύνδεση αντιστατών Δύο(ή και περισσότεροι) αντιστάτες είναι συνδεδεμένοι παράλληλα, όταν έχουν στα άκρα τους την ΙΔΙΑ τάση. Προσοχή: πρέπει να έχουν την ίδια (κοινή) και όχι απλά ίση τάση. Στη σύνδεση σε σειρά, όταν δύο αντιστάτες είναι ίσοι, θα έχουν στα άκρα τους ίση τάση. Παράλληλη σύνδεση αντιστατών
- 65. 65 Στο προηγούμενο σχήμαβλέπουμε ότι οι δύο αντιστά- τες έχουν κοινά άκρα (τα σημεία Α και Β, τα οποία στο λύκειο θα τα λέτε κόμβους). Έτσι η τάση στα άκρα τους είναι κοινή και ίση με την τάση της πηγής. Το (ολικό) ρεύμα που παρέχει η πηγή στο κύκλωμα, όταν φθάνει στο A, διακλαδίζεται (σπάει) σε δύο ρεύματα. Το ρεύμα , που περνάει από την και το ρεύμα που περνάει μέσα από την . Για τα ρεύματα ισχύει η σχέση: V I 1 I 1 R 2 I 2 R 1 2 I I I = + (19) Η παραπάνω σχέση (19) προκύπτει από την αρχή της διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου και στο λύκειο θα τη λέτε πρώτο νόμο του Kirchhoff.
- 66. 66 Στην παράλληλη σύνδεσηαντιστατών, ισχύουν οι σχέσεις: 1 2 1 1 1 R R R = + (20) 1 2 1 2 R R R R R = + (21) 1 2 I I I = + 1 1 V I R = (22) 2 2 V I R = (23)
- 67. 67 1 2 R RR = = 2 R R = 1 Έχει ενδιαφέρον να δούμε πόση είναι η συνολική αντίσταση δύο ίσων παράλληλα συνδεδεμένων αντιστατών. Αν λοιπόν στη σχέση (20) ή στη σχέση (21) βάλετε: τότε θα πάρετε ότι: Δηλαδή πχ. όταν δύο αντιστάτες των 10 Ω συνδέονται παράλληλα, ισοδυναμούν με αντιστάτη των 5 Ω. Γενικότερα αποδεικνύεται ότι αν συνδέσετε παράλληλα ν ίσους αντιστάτες, ισοδυναμούν με έναν αντιστάτη με αντίσταση ίση με το της τιμής τους. Για παράδειγμα αν συνδέσουμε παράλληλα 5 αντιστάτες των 10 Ω, ισοδυναμούν με ένα των 2 Ω.
- 68. 68 Στο παρακάτω κύκλωμαβλέπετε τρεις αντιστάτες σε παράλληλη σύνδεση: Για το κύκλωμα αυτό έχουμε: 1 2 3 1 2 3 1 2 1 3 2 3 1 1 1 1 R R R R R R R R R R R R R R = + + = + +
- 69. 69 Να θυμάστε πάντα:Οι ηλεκτρικές συσκευές στο σπίτι μας συνδέονται παράλληλα. Είναι δυνατόν στο ίδιο κύκλωμα να υπάρχουν και οι δυο τρόποι σύνδεσης μεταξύ των αντιστατών. Στην περίπτωση αυτή μιλάμε για «μεικτή σύνδεση». Ακολουθούν μερικά παραδείγματα (απλά δείτε τα κυκλώματα και προσπαθήστε να αναγνωρίσετε πως είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους οι αντιστάτες σε κάθε κύκλωμα).
- 70.
- 71.
- 72.
- 73. 73 Μπορείτε να «πειραματισθείτε»,κάνοντας κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο (link): Παράλληλη σύνδεση αντιστατών
- 74. 74 ΑΘΗΝΑ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2020 ΦΙΟΡΕΝΤΙΝΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ,MSc. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ