circuitul din secțiunea anterioară nu este unul foarte practic. De fapt, poate fi destul de periculos să se construiască (conectarea directă a polilor unei surse de tensiune împreună cu o singură bucată de fir). Motivul pentru care este periculos este că magnitudinea curentului electric poate fi foarte mare într-un astfel de scurtcircuit, iar eliberarea de energie poate fi foarte dramatică (de obicei sub formă de căldură). De obicei, circuitele electrice sunt construite astfel încât să utilizeze în mod practic acea energie eliberată, într-un mod cât mai sigur posibil.

fluxul de curent prin filamentul lămpii

o utilizare practică și populară a curentului electric este pentru funcționarea iluminatului electric. Cea mai simplă formă de lampă electrică este un mic „filament” metalic în interiorul unui bec din sticlă transparentă, care strălucește alb-fierbinte („incandescente”) cu energie termică atunci când trece suficient curent electric prin el. La fel ca bateria, are două puncte de conectare conductoare, unul pentru intrarea curentului și celălalt pentru ieșirea curentului. Conectat la o sursă de tensiune, un circuit electric al lămpii arată cam așa:

pe măsură ce curentul își face drum prin filamentul metalic subțire al lămpii, întâlnește mai multă opoziție la mișcare decât ar face de obicei într-o bucată groasă de sârmă. Această opoziție la curentul electric depinde de tipul de material, de aria secțiunii sale transversale și de temperatura acestuia. Este cunoscut din punct de vedere tehnic ca rezistență. (Se poate spune că conductorii au rezistență scăzută, iar izolatorii au rezistență foarte mare.) Această rezistență servește la limitarea cantității de curent prin circuit cu o cantitate dată de tensiune furnizată de baterie, în comparație cu „scurtcircuitul” în care nu aveam altceva decât un fir care unește un capăt al sursei de tensiune (baterie) la celălalt. Când curentul se mișcă împotriva opoziției rezistenței, se generează” frecare”. La fel ca frecarea mecanică, fricțiunea produsă de curentul care curge împotriva unei rezistențe se manifestă sub formă de căldură. Rezistența concentrată a filamentului unei lămpi are ca rezultat o cantitate relativ mare de energie termică disipată la acel filament. Această energie termică este suficientă pentru a face ca filamentul să strălucească alb-fierbinte, producând lumină, în timp ce firele care conectează lampa la baterie (care au o rezistență mult mai mică) abia se încălzesc în timp ce conduc aceeași cantitate de curent. Ca și în cazul scurtcircuitului, dacă continuitatea circuitului este întreruptă în orice punct, fluxul de curent se oprește pe întregul circuit. Cu o lampă în poziție, aceasta înseamnă că se va opri din strălucire:

ca și înainte, fără flux de curent, întregul potențial (tensiune) al bateriei este disponibil în timpul pauzei, așteptând oportunitatea unei conexiuni de a trece peste acea pauză și de a permite din nou fluxul de curent. Această condiție este cunoscut ca un circuit deschis, în cazul în care o pauză în continuitatea circuitului previne curent pe tot parcursul. Tot ce trebuie este o singură pauză în continuitate pentru a „deschide” un circuit. Odată ce orice pauze au fost conectate din nou și continuitatea circuitului restabilit, acesta este cunoscut sub numele de circuit închis.

baza pentru comutarea lămpilor

ceea ce vedem aici este baza pentru pornirea și oprirea lămpilor prin comutatoare la distanță. Deoarece orice întrerupere a continuității unui circuit are ca rezultat oprirea curentului pe întregul circuit, putem folosi un dispozitiv conceput pentru a rupe intenționat acea continuitate( numit comutator), montat în orice locație convenabilă la care putem rula fire, pentru a controla fluxul de curent în circuit:

acesta este modul în care un comutator montat pe peretele unei case poate controla o lampă care este montată pe un hol lung sau chiar într-o altă cameră, departe de comutator. Comutatorul în sine este construit dintr-o pereche de contacte conductoare (de obicei realizate dintr-un fel de metal) forțate împreună de un actuator mecanic sau un buton. Când contactele se ating reciproc, curentul este capabil să curgă de la unul la altul și continuitatea circuitului este stabilită. Când contactele sunt separate, fluxul de curent de la unul la altul este împiedicat de izolarea aerului între, iar continuitatea circuitului este întreruptă.

comutatorul cuțitului

poate că cel mai bun tip de comutator pentru ilustrarea principiului de bază este comutatorul „cuțit”:

un comutator cuțit nu este altceva decât o pârghie conductivă, liberă să pivoteze pe o balama, care intră în contact fizic cu unul sau mai multe puncte de contact staționare care sunt, de asemenea, conductive. Comutatorul prezentat în ilustrația de mai sus este construit pe o bază de porțelan (un material izolant excelent), folosind cupru (un conductor excelent) pentru „lama” și punctele de contact. Mânerul este din plastic pentru a izola mâna operatorului de lama conductivă a comutatorului la deschiderea sau închiderea acestuia. Iată un alt tip de comutator cuțit, cu două contacte staționare în loc de unul:

comutatorul cuțit special prezentat aici are o „lamă”, dar două contacte staționare, ceea ce înseamnă că poate face sau rupe mai multe circuite. Deocamdată, acest lucru nu este foarte important de conștientizat, ci doar conceptul de bază despre ceea ce este un comutator și cum funcționează. Comutatoarele cu cuțite sunt excelente pentru a ilustra principiul de bază al modului în care funcționează un comutator, dar prezintă probleme de siguranță distincte atunci când sunt utilizate în circuite electrice de mare putere. Conductorii expuși într-un comutator cuțit fac contactul accidental cu circuitul o posibilitate distinctă și orice scânteie care poate apărea între lama în mișcare și contactul staționar este liberă să aprindă orice materiale inflamabile din apropiere. Cele mai moderne modele de comutatoare au conductorii lor în mișcare și punctele de contact sigilate în interiorul unei carcase izolatoare pentru a atenua aceste pericole. O fotografie a câtorva tipuri de comutatoare moderne arată cum mecanismele de comutare sunt mult mai ascunse decât cu designul cuțitului:

circuite deschise și închise

în conformitate cu terminologia „deschisă” și „închisă” a circuitelor, un comutator care face contact de la un terminal de conectare la altul (exemplu: un comutator cuțit cu lama atingând complet punctul de contact staționar) oferă continuitate pentru curgerea curentului și se numește comutator închis. În schimb, un comutator care rupe continuitatea (exemplu: un comutator cuțit cu lama care nu atinge punctul de contact staționar) nu va permite trecerea curentului și se numește comutator deschis. Această terminologie este adesea confuză pentru noul student la electronică, deoarece cuvintele” deschis „și” închis „sunt înțelese în mod obișnuit în contextul unei uși, unde” deschis „este echivalat cu trecerea liberă și” închis ” cu blocaj. În cazul întrerupătoarelor electrice, acești termeni au sens opus:” deschis „înseamnă fără flux, în timp ce” închis ” înseamnă trecerea liberă a curentului electric.

recenzie:

• rezistența este măsura opoziției față de curentul electric.
• un scurtcircuit este un circuit electric care oferă o rezistență mică sau deloc la fluxul de curent. Scurtcircuitele sunt periculoase cu sursele de alimentare de înaltă tensiune, deoarece curenții mari întâlniți pot provoca eliberarea unor cantități mari de energie termică.
• un circuit deschis este unul în care continuitatea a fost întreruptă de o întrerupere a căii de curgere a curentului.
• un circuit închis este unul care este complet, cu o continuitate bună pe tot parcursul.
• un dispozitiv conceput pentru a deschide sau închide un circuit în condiții controlate se numește comutator.
• termenii „deschis” și „închis” se referă la comutatoare, precum și la circuite întregi. Un comutator deschis este unul fără continuitate: curentul nu poate curge prin el. Un comutator închis este unul care oferă o cale directă (rezistență scăzută) pentru curgerea curentului.

foi de lucru conexe:

• comutatoare
• rezistor
• tensiune, curent și rezistență

încercați calculatorul nostru de rezistență în secțiunea noastră de instrumente.