Почему гирлянда гаснет целиком, а перегоревшая фара не гасит вторую? Соединяй два резистора по-разному, пережигай один и смотри, как делятся ток и напряжение.
В старой елочной гирлянде лампы стоят друг за другом. Ток проходит через каждую по очереди, и если одна перегорит, гаснет вся гирлянда. В квартире и в машине все устроено иначе: лампы, розетки и фары подключены параллельно. Каждый прибор получает полное напряжение и работает сам по себе. Выключил чайник, а свет продолжает гореть.
ⓘ Источник и провода идеальные. Сопротивления не зависят от нагрева. Перегоревший резистор означает разрыв: ток через него не идет.
Обе формулы получаются из закона Ома I = U / R. Под каждой формулой стоят числа из опыта для текущих R1 и R2, независимо от того, какая схема сейчас собрана. Так удобно сравнивать.
Последовательно: какое общее сопротивление?
Ток проходит через оба резистора по очереди, поэтому их сопротивления складываются. Ток во всей цепи один: I = U / R. Напряжение делится в пропорции сопротивлений: на большем резисторе оно больше.
Параллельно: какое общее сопротивление?
У тока две дороги, и пройти ему легче. Складываются не сопротивления, а обратные им величины: проводимости. Для двух резисторов удобнее готовая формула R = R₁ · R₂ / (R₁ + R₂).
Как получить нужное напряжение из большего?
Это делитель напряжения: два последовательных резистора отдают второму ровно его долю от общего напряжения. На нем работают датчик уровня топлива, педаль газа, регулятор громкости и вход любого контроллера.
Представь дорогу. Последовательно: машины проезжают сначала один затор, потом второй. Каждый затор добавляет задержку, и общая задержка равна сумме. Так и с резисторами: R = R₁ + R₂.
Параллельно: рядом со старой дорогой построили вторую. Машин проезжает больше, потому что полос стало больше. Складывается пропускная способность, а для тока это проводимость 1/R. Поэтому два одинаковых резистора параллельно дают половину сопротивления, а десять одинаковых дают одну десятую.
Отсюда главное правило проводки: чем больше приборов включено параллельно, тем меньше общее сопротивление и тем больше ток из сети. Включишь в одну розетку чайник, обогреватель и утюг, и общий ток превысит то, на что рассчитан провод. Для этого и стоит автомат.
Два аккумулятора по 12 В соединяют последовательно, и напряжения складываются: бортовая сеть 24 В. Если соединить параллельно, напряжение останется 12 В, зато вдвое вырастет емкость и пусковой ток.
Все потребители включены параллельно: каждый получает полное напряжение и не зависит от соседей. Перегоревшая фара не гасит вторую, а выключенный чайник не мешает свету.
Поплавок двигает ползунок переменного резистора, и это делитель напряжения. Напряжение на выходе меняется вместе с уровнем, а указатель или контроллер его измеряют.
Амперметр на сотни ампер делают из обычного прибора и шунта: очень малого сопротивления, включенного параллельно. Почти весь ток идет через шунт, а через прибор только малая известная доля.
Две спирали обогревателя переключают: последовательно для слабого режима, параллельно для сильного. При том же напряжении мощность отличается в четыре раза.
Зная схему соединения, электрик понимает симптомы. Погасло все сразу: обрыв в общей последовательной части. Погас один прибор: неисправна его ветка.
Источник идеальный: его напряжение не зависит от нагрузки. Провода не имеют сопротивления. Сопротивление ламп считается постоянным, хотя у настоящей лампы холодная нить имеет сопротивление в несколько раз меньше, чем горячая. Поэтому реальная гирлянда из ламп разной мощности светит не совсем так, как в опыте. Для понимания того, как делятся ток и напряжение, модель работает хорошо.