Răspuns pe scurt
Într-un circuit serie de curent continuu, după stabilizare, intensitatea este aceeași prin toate rezistoarele. Sarcina electrică nu se consumă în primul rezistor. Tensiunea la bornele fiecăruia poate fi diferită.
Într-un circuit serie de curent continuu, după stabilizare, intensitatea este aceeași prin toate rezistoarele. Sarcina electrică nu se consumă în primul rezistor. Tensiunea la bornele fiecăruia poate fi diferită.
Pentru lecția de fizică din clasa a VIII-a, luăm un circuit pe hârtie: o sursă ideală de 6 V și două rezistoare ohmice, de 2 Ω și 4 Ω, legate în serie. Rezistențele sunt constante, iar rezistența firelor este neglijabilă. Urmărește unde folosim cei 6 V.
2 Ω și 4 Ω, dar același 1 A
Sursa este conectată la capetele întregii grupări. Adunăm rezistențele: R = 2 Ω + 4 Ω = 6 Ω. Legea lui Ohm pentru grupare dă I = 6 V / 6 Ω = 1 A.
Acest curent trece prin ambele rezistoare. Pentru tensiuni folosim același 1 A, pe rând:
- pe rezistorul de 2 Ω: U₁ = 1 A × 2 Ω = 2 V;
- pe rezistorul de 4 Ω: U₂ = 1 A × 4 Ω = 4 V.
Controlul este 2 V + 4 V = 6 V. Rezistorul de 4 Ω are tensiunea dublă față de cel de 2 Ω. Curentul nu s-a înjumătățit în el.
Relațiile pentru serie sunt prezentate în fragmentul din manualul Corint de fizică pentru clasa a VIII-a, la lecția „Gruparea rezistoarelor”. Exemplul cu 6 V și calculele din acest ghid sunt construite separat.
Două împărțiri corecte pot porni de la o tensiune greșită
I₁ = 6/2 = 3 A și I₂ = 6/4 = 1,5 A par două aplicări ale aceleiași formule. Problema este că ai pus întreaga tensiune de 6 V pe fiecare rezistor. În schema noastră, cei 6 V sunt aplicați grupării.
La primul rezistor ai 2 V, deci 2 V / 2 Ω = 1 A. La al doilea ai 4 V, deci 4 V / 4 Ω = 1 A. În I = U/R, tensiunea și rezistența trebuie să privească aceeași porțiune de circuit.
Dacă ai conectat fiecare rezistor direct între aceleași două borne ale sursei, ai descris o grupare în paralel. Este altă schemă: acolo fiecare ar avea 6 V.
Ce trece înainte și după primul rezistor
Marchează A înaintea primului rezistor, B între ele și C după al doilea, pe traseul fără ramificații. Intensitatea arată câtă sarcină trece printr-o secțiune într-un interval: I = ΔQ/Δt. Un amper înseamnă un coulomb pe secundă, conform definiției din OpenStax.
În regimul stabilizat al exemplului, prin A trec 10 C în 10 s; prin B și C trec tot 10 C în aceleași 10 s. Ai 1 A în fiecare loc. Dacă o parte din sarcină ar dispărea în primul rezistor, bilanțul sarcinii nu s-ar mai păstra.
Rezistoarele transformă energie electrică în energie termică. De aici vine confuzia cu „consumul de curent”: energia transferată nu înseamnă sarcină dispărută. Explicația OpenStax despre serie și paralel distinge conservarea sarcinii de conservarea energiei.
Schimbi un rezistor, se schimbă tot circuitul
Înlocuiește în enunț rezistorul de 2 Ω cu unul de 8 Ω, păstrând sursa ideală de 6 V. Acum ai R = 8 Ω + 4 Ω = 12 Ω și I = 6/12 = 0,5 A. Tensiunile devin 4 V pe cel de 8 Ω și 2 V pe cel de 4 Ω.
Curentul a scăzut față de circuitul inițial: de la 1 A la 0,5 A. Dar în noul circuit este 0,5 A peste tot. Compari două circuite diferite, nu două locuri în care primul rezistor ar fi „consumat” jumătate din curent.
Mai încearcă o dată, la 12 V
O sursă ideală de 12 V alimentează două rezistoare de 5 Ω și 15 Ω în serie. Află intensitatea și cele două tensiuni înainte să citești calculul.
Rezistența totală este 20 Ω, așadar I = 12/20 = 0,6 A. Apoi U₁ = 0,6 × 5 = 3 V și U₂ = 0,6 × 15 = 9 V. Suma de 12 V confirmă tensiunea grupării.
Pentru o verificare fără caiet, explică de ce ai împărțit 12 la 20. Lângă fiecare rezistor, notează tensiunea care îi aparține. Dacă ai scris 12 V de două ori, revino la bornele între care este conectată sursa.