układ w poprzednim rozdziale nie jest zbyt praktyczny . W rzeczywistości budowa może być dość niebezpieczna (bezpośrednie połączenie biegunów źródła napięcia z jednym kawałkiem drutu). Powodem jest to niebezpieczne, że wielkość prądu elektrycznego może być bardzo duża w takim zwarciu, a uwalnianie energii może być bardzo dramatyczne (zwykle w postaci ciepła). Zwykle obwody elektryczne są konstruowane w taki sposób, aby w sposób praktyczny wykorzystać uwolnioną energię, w sposób jak najbardziej bezpieczny.

przepływ prądu przez Żarnik Lampy

jednym z praktycznych i popularnych zastosowań prądu elektrycznego jest obsługa oświetlenia elektrycznego. Najprostszą formą lampy elektrycznej jest maleńki metalowy „żarnik”wewnątrz przezroczystej szklanej żarówki, który świeci gorącą na biało („żarówki”) energią cieplną, gdy przepływa przez nią wystarczający prąd elektryczny. Podobnie jak bateria, ma dwa przewodzące punkty połączenia, jeden do wejścia prądu, a drugi do wyjścia prądu. Podłączony do źródła napięcia Obwód lampy elektrycznej wygląda mniej więcej tak:

ponieważ prąd przepływa przez cienki metalowy żarnik lampy, napotyka więcej opozycji do ruchu niż zwykle w grubym kawałku drutu. Ta opozycja do prądu elektrycznego zależy od rodzaju materiału, jego powierzchni przekroju i temperatury. Jest technicznie znany jako opór. (Można powiedzieć, że Przewodniki mają niską rezystancję, a izolatory mają bardzo wysoką rezystancję.) Rezystancja ta służy do ograniczenia ilości prądu przez obwód o określonej ilości napięcia zasilanego przez akumulator, w porównaniu z „zwarciem”, w którym nie mieliśmy nic innego jak przewód łączący jeden koniec źródła napięcia (akumulatora) z drugim. Gdy prąd porusza się przeciwko opozycji oporu, generowane jest „tarcie”. Podobnie jak tarcie mechaniczne, tarcie wytwarzane przez prąd płynący przeciwko oporowi przejawia się w postaci ciepła. Skoncentrowany opór żarnika lampy powoduje stosunkowo dużą ilość energii cieplnej rozproszonej na tym żarniku. Ta energia cieplna jest wystarczająca, aby żarnik świecił na biało-gorąco, wytwarzając światło, podczas gdy przewody łączące lampę z akumulatorem (które mają znacznie niższy opór) prawie nie nagrzewają się podczas Przewodzenia tej samej ilości prądu. Podobnie jak w przypadku zwarcia, jeśli ciągłość obwodu jest przerwana w dowolnym punkcie, przepływ prądu zatrzymuje się w całym obwodzie. Przy lampie na miejscu oznacza to, że przestanie świecić:

jak poprzednio, bez przepływu prądu, cały potencjał (napięcie) akumulatora jest dostępny w poprzek przerwy, czekając na możliwość połączenia, aby Most przez tę przerwę i umożliwić przepływ prądu ponownie. Warunek ten jest znany jako obwód otwarty, gdzie przerwa w ciągłości obwodu uniemożliwia prąd w całym. Wystarczy jedna przerwa w ciągłości, aby” otworzyć ” obwód. Po ponownym podłączeniu jakichkolwiek przerw i przywróceniu ciągłości obwodu, jest on znany jako obwód zamknięty.

podstawa do włączania i wyłączania Lamp

to, co tutaj widzimy, jest podstawą do włączania i wyłączania lamp za pomocą zdalnych przełączników. Ponieważ każde przerwanie ciągłości obwodu powoduje zatrzymanie prądu w całym obwodzie, możemy użyć urządzenia zaprojektowanego do celowego przerwania tej ciągłości (zwanego przełącznikiem), zamontowanego w dowolnym dogodnym miejscu, do którego możemy uruchomić przewody, aby kontrolować przepływ prądu w obwodzie:

w ten sposób przełącznik zamontowany na ścianie domu może sterować lampą zamontowaną w długim korytarzu, a nawet w innym pomieszczeniu, z dala od przełącznika. Sam przełącznik jest zbudowany z pary styków przewodzących (Zwykle wykonanych z jakiegoś metalu) wymuszonych ze sobą za pomocą mechanicznego siłownika dźwigni lub przycisku. Gdy styki stykają się ze sobą, prąd jest w stanie płynąć z jednego do drugiego i ustanawia się ciągłość obwodu. Gdy styki są oddzielone, przepływ prądu z jednego do drugiego jest uniemożliwiany przez izolację powietrza między nimi, a ciągłość obwodu jest przerwana.

Przełącznik nożowy

być może najlepszym rodzajem przełącznika do pokazania dla zilustrowania podstawowej zasady jest przełącznik nożowy:

przełącznik nożowy jest niczym więcej niż dźwignią przewodzącą, swobodnie obracającą się na zawiasie, wchodzącą w fizyczny kontakt z jednym lub kilkoma stacjonarnymi punktami styku, które również przewodzą. Przełącznik pokazany na powyższej ilustracji zbudowany jest na Porcelanowej podstawie (doskonały materiał izolacyjny), przy użyciu miedzi (doskonały przewodnik) dla „ostrza” i punktów styku. Uchwyt jest plastikowy, aby odizolować rękę operatora od przewodzącego ostrza przełącznika podczas otwierania lub zamykania. Oto inny rodzaj przełącznika nożowego, z dwoma stykami stacjonarnymi zamiast jednego:

konkretny przełącznik nożowy pokazany tutaj ma jedno „ostrze”, ale dwa stacjonarne styki, co oznacza, że może spowodować lub złamać więcej niż jeden obwód. Na razie nie jest to strasznie ważne, aby mieć świadomość, tylko podstawowe pojęcie o tym, czym jest przełącznik i jak działa. Przełączniki nożowe doskonale ilustrują podstawową zasadę działania przełącznika, ale stwarzają wyraźne problemy z bezpieczeństwem w obwodach elektrycznych o dużej mocy. Odsłonięte przewody w przełączniku nożowym sprawiają, że przypadkowy kontakt z obwodem jest wyraźną możliwością, a każde iskrzenie, które może wystąpić między ruchomym ostrzem a nieruchomym kontaktem, może zapalić wszelkie pobliskie materiały łatwopalne. Większość nowoczesnych przełączników ma ruchome przewody i punkty styku zamknięte wewnątrz obudowy izolacyjnej, aby złagodzić te zagrożenia. Zdjęcie kilku nowoczesnych typów przełączników pokazuje, że mechanizmy przełączające są znacznie bardziej ukryte niż w przypadku konstrukcji noża:

obwody otwarte i zamknięte

zgodnie z terminologią „otwarte” i „zamknięte” obwodów, przełącznik, który styka się z jednego zacisku przyłączeniowego do drugiego (przykład: przełącznik nożowy z ostrzem całkowicie dotykającym nieruchomego punktu styku) zapewnia ciągłość przepływu prądu i nazywa się przełącznikiem zamkniętym. Odwrotnie, przełącznik, który łamie ciągłość (przykład: przełącznik nożowy z ostrzem nie dotykającym nieruchomego punktu styku) nie przepuści prądu i nazywa się go przełącznikiem otwartym. Terminologia ta jest często myląca dla nowego studenta elektroniki, ponieważ słowa ” otwarte „i” zamknięte „są powszechnie rozumiane w kontekście drzwi, gdzie” otwarte „jest utożsamiane z swobodnym przejściem, a” zamknięte ” z blokadą. W przypadku przełączników elektrycznych terminy te mają przeciwne znaczenie: „otwarty „oznacza brak przepływu, podczas gdy” zamknięty ” oznacza swobodny przepływ prądu elektrycznego.

recenzja:

• rezystancja jest miarą opozycji do prądu elektrycznego.
• zwarcie to obwód elektryczny oferujący niewielki lub żaden opór przepływu prądu. Zwarcia są niebezpieczne w przypadku źródeł wysokiego napięcia, ponieważ napotkane wysokie prądy mogą powodować uwalnianie dużych ilości energii cieplnej.
• obwód otwarty to taki, w którym ciągłość została przerwana przez przerwanie ścieżki przepływu prądu.
• obwód zamknięty to taki, który jest kompletny, z dobrą ciągłością w całym obwodzie.
• urządzenie zaprojektowane do otwierania lub zamykania obwodu w kontrolowanych warunkach nazywa się przełącznikiem.
• terminy „otwarte” i „zamknięte” odnoszą się zarówno do przełączników, jak i całych obwodów. Przełącznik otwarty to taki bez ciągłości: prąd nie może przez niego przepływać. Zamknięty przełącznik to taki, który zapewnia bezpośrednią (niską rezystancję) ścieżkę przepływu prądu.

powiązane arkusze robocze:

• Przełączniki
• Rezystor
• napięcie, prąd i Rezystancja

Wypróbuj nasz kalkulator rezystancji w sekcji Narzędzia.