Условие задачи. На рисунке схематически изображена цепь переменного тока, в которой Д – динамо-машина переменного тока, Л – лампочка накаливания и В – выпрямитель переменного тока, с помощью которого заряжается аккумулятор А (рис. 26).

Укажите на схеме цепь переменного тока и выпрямленного.

Дополнения. 1. Накладывается ли переменный ток на постоянный?

2. В цепь переменного тока включена лампочка. Средняя сила переменного тока, проходящего через нее, I. В цепь включается выпрямитель, сопротивление которого так мало, что им можно пренебречь. Чему равна при этом средняя сила тока?

3. Можно ли по характеру свечения лампочки узнать, включена она в цепь переменного или выпрямленного тока, если температура накала нити в обоих случаях одинаковая?

4. Какой ток проходит через лампочку Л (рис, 26): переменный или частично выпрямленный?

Решение и пояснения

140. (10-й кл.) Замкнутая цепь переменного тока состоит из динамомашины Д, соединительных проводов и лампочки Л (см. рис. 26). Замкнутая цепь выпрямленного тока состоит из динамомашины Д, соединительных проводов, выпрямителя В и аккумулятора А.

Дополнения (даются вместе с задачей). 1. Накладывается. Это вытекает из решения задачи.

2. Ввиду того, что через выпрямитель проходят токи только одного направления, средняя сила тока равна . На практике электролитические выпрямители имеют сопротивление, которым пренебрегать нельзя. В этом случае средняя сила тока меньше  .(I – средняя сила переменного тока в той же цепи без выпрямителя.)

3. Можно. При выпрямленном токе делается заметным на глаз периодическое изменение яркости свечения лампочки (лампочка „мигает“) вследствие периодического изменения температуры ее нити накала.

Периодическое изменение свечения лампочки особенно легко наблюдается, если взять ее в руку и двигать справа налево и наоборот.

4. Представим себе, что электрическая цепь переменного тока (рис. 26) состоит только из динамомашины Д и лампочки Л. Будем считать, что абсолютные максимальные значения положительного и отрицательного потенциала в 1 и 2 точках одинаковые. Очевидно, при этих условиях среднее значение токов, проходящих через лампочку в одном направлении и обратном ему, также будут одинаковы.

Включим теперь параллельно лампочке какой-либо прибор, например, электрическую плитку. Если при этом считать, что сопротивлением подводящих проводов (1–Д–2) можно пренебречь и что практически в них не происходит падения потенциала (напряжения), то значение разности потенциалов в точках 1 и 2 не изменится. Если же, наоборот, учесть сопротивление подводящих проводов и в связи с ним падение напряжения, то разность потенциалов в 1 и 2 точках после включения плитки станет меньше и средняя сила тока, проходящего через лампочку, уменьшится. Однако, поскольку разность потенциалов уменьшилась в равной мере как при токах одного, так и обратного направления, сила тока, идущего через лампочку в обоих направлениях, останется одинаковой. Иной результат получится в том случае, если вместо плитки включить параллельно лампочке выпрямитель переменного тока, заряжающий аккумулятор, как указано на рис. 26. Цепь выпрямителя замыкается только при одном направлении тока. Следовательно, разность потенциалов в 1 и 2 точках уменьшается только при этом направлении, обратный же ток протекает при нормальной разности потенциалов. Отсюда следует, что токи одного направления, проходящие через лампочку, имеют меньшее значение, чем токи обратного направления. Это и значит, что ток проходит через лампочку частично выпрямленный. Если вместо нее включить гальванометр постоянного тока, то стрелка его отклонится на некоторый угол, величина которого зависит от того, насколько сила токов одного направления больше силы токов обратного направления.

Решение вопроса, можно ли в данном конкретном случае пренебречь значением сопротивления проводов, зависит, с одной стороны, от требования определенной точности результата, а с другой – от характера поставленного вопроса.

Для возникновения рассмотренного эффекта в городскую сеть переменного тока может быть включен не только выпрямитель, а любой электрический прибор, периодически изменяющий нагрузку сети, синхронно изменениям переменного тока за полпериода.

Подобные условия могут возникнуть при работе электродвигателя, при электросварке, при работе прерывателей и т. п.

http://sheba.spb.ru/shkola/index.htm

 = Школьные учебники СССР =