Свойства и основные правила последовательного соединения.

 Последовательное соединение проводников изначально подразумевает под собой определенную схему (конструкцию)  соединения. А именно то, что конец каждого из соединенных между собой проводников будет последовательно соединяться с каждым последующим (с началом каждого последовательно идущего за ним проводника).Рассмотрим схему, состоящую из двух последовательно включенных  резисторов   и соответственно  , которые в итоге подсоединяются к источнику постоянного напряжения.

Последовательное соединение
Глядя на схематическое изображение не сложно отличить положительную клемму источника от отрицательной клеммы, так как она обозначается длинной чертой. Направление протекания тока в цепи  указано стрелкой, исходя из чего, можно сказать о том, что ток в этой схеме протекает  исключительно по часовой стрелке.

Если с элементарными подключениями и направлением протекания  тока в цепи более или менее что-то ясно, то со свойствами последовательного соединения пока не так просто разобраться. Для того чтобы облегчить поставленную задачу, нужно сформулировать основные определения свойств последовательного соединения. Пожалуй, более наглядным примером будет следующая иллюстрация:

1. Сила тока в проводниках будет одинаковой только в том случае,  когда они между собой будут соединены последовательно. Ведь на самом деле через любое (даже самое незначительное) поперечное сечение проводника в течение одной секунды сможет пройти один и тот же заряд. А все потому, что сами по себе заряды, нигде не накапливаются. Соответственно они не способны уйти наружу  из цепи, ровным счетом, как и поступить в цепь извне. 
2. Напряжение на отдельно взятом участке, который состоит из соединенных последовательно проводников можно приравнять к сумме напряжений, которые были сняты на каждом проводнике в отдельности. А это значит, что действующее напряжение,   снятое на участке ab можно условно охарактеризовать как некую работу поля, которая способствует переносу заряда с единичным коэффициентом из точки b, в указанную точку с.  U = Uab + Ubc.

Можно и более формально, без всяких словесных объяснений: U = Uac = a  c = (a  b) + (b  c) = Uab + Ubc.
3. В процессе суммирования произведенной работы можно получить наиболее оптимальный результат.

При этом работа электрического поля, которая будет произведена исключительно для переноса единичного заряда из указанной точки a, в конечную точку с. Другими словами напряжение на всем участке поля можно будет описать с помощью следующего равенства.

В ходе основного расчета нужно обязательно учесть то, что  сопротивление на участке состоит из последовательно соединенных друг с другом проводников, а значит равно суммарному выражению сопротивления каждого из проводников.
Предположим, что  R – это сопротивление на участке ас, тогда по закону Ома результирующую формулу можно описать следующим образом:

Что, собственно говоря, и требовалось доказать.Все ранее описанное можно интуитивно объяснить, причем объяснение в данном случае будет предельно точным. Ведь данное правило сложения сопротивлений  описывается следующим примером.

Предположим, что два проводника между собой последовательно соединены, при этом имею абсолютно идентичную площадь поперечного сечения, далее именуемую как S. Кроме этого они изготовлены из одного и того же вещества, а также имеют  одинаковую длину   и  . В таком случае сопротивления проводников можно будет описать с помощью следующих равенств:

В итоге проводники способны будут образовать единый (общий) проводник. Его длину можно будет вычислить как некую сумму  , а сопротивление соответственно с помощью следующей формулы.


Следует обратить внимание на то, что данное равенство являет собой лишь частный пример. В то время как в общем случае сопротивления будут складываться, только при одном условии, а именно при наличии различных по типу веществ, проводников, и соответственно их поперечных сечений. Это суждение не сложно теоретически обосновать, а также доказать его на практике.

Сделать это можно с помощью закона Ома (пример представлен выше).Не менее важно обратить внимание еще на то, что все ранее описанные доказательства  и свойства последовательного соединения изначально были представлены только для двух проводников.

А это значит, что без существенных изменений, при необходимости они могут быть применятся к другим (аналогичным)  случаям, только с большим количеством проводников в первичной схеме.

Дата: Среда, 08 Августа 2018