§ 11. Електричне коло та його основні елементи

З винайденням джерел електричного струму з’явилися можливості його використання на потреби людства: для освітлення вулиць і приміщень, надання руху різноманітним машинам і механізмам, плавлення і зварювання металів та в інших цілях. Адже енергію електричного струму можна досить просто по дротах передавати на далекі відстані і перетворювати на інші види енергії.

Пристрої і прилади, які дають змогу використовувати енергію електричного струму, називають споживачами електричного струму (енергії електричного струму). У споживачах енергія електричного струму перетворюється на інші види енергії (механічну теплову, енергію світла). Споживачами можуть бути електричні лампочки, електродвигуни, які надають руху різним машинам і механізмам, телевізори, комп’ютери, кондиціонери, різноманітні пристрої і прилади побутової техніки та ін.

До споживача струм може надійти тільки по провідниках електричного струму. Такими провідниками є, наприклад, електричні дроти, виготовлені з міді, алюмінію або інших металів. Щоб струм потрапив саме до конкретного споживача і не завдав шкоди, на провідники наносять ізоляційні матеріали, які не проводять струм — діелектрики, або закріплюють їх на спеціальних ізоляторах. Останні виготовляють з матеріалів, які не проводять електричний струм (діелектриків): фарфору, скла, пластмаси та ін.

Необхідно також керувати надходженням електричного струму до споживача. Так, електричну лампу необхідно увімкнути, коли потрібно освітити приміщення, і вимкнути, якщо потреби в цьому немає. Для цього використовують спеціальні пристрої — вимикачі, які приєднують або від’єднують споживача від джерела струму.

Сукупність джерел струму споживачів та провідників, що їх з’єднують, називають електричним колом.

Окрім цих елементів у коло можуть входити вимикачі, запобіжні пристрої, контрольні та інші прилади. За допомогою електричних кіл здійснюються передача і перетворення енергії електричного струму на інші види енергії.

Струм у колі може існувати тільки тоді, коли воно замкнуте, тобто складається лише з провідників. Якщо провід розірваний, струму не буде, адже повітряний проміжок, який утворився, є ізолятором. Вимикачі використовують для того, щоб було зручно вмикати і вимикати струм у колі.

На мал. 2.28 зображено найпростіше електричне коло, яке складається з акумулятора, електричної лампочки та вимикача. Електричні кола можуть бути складними, включати в себе сотні й тисячі елементів. Для спрощення зображень електричних кіл використовують схеми, що є зображенням електричного кола, на якому його реальні складові наведені у вигляді загальноприйнятих умовних позначень.

Графічні позначення на схемах, як правило, доповнюються буквеними і цифровими позначеннями. Цифри використову-

ють для нумерації, якщо в колі є кілька елементів одного типу (наприклад, кілька лампочок). Схему електричного кола (див. мал. 2.28) показано на мал. 2.29. Така сама схема електричного кола кишенькового ліхтарика.

Умовні позначення деяких складових електричних кіл наведено в табл. 2.1. Надалі ви ознайомитеся з умовними позначеннями й інших елементів, використовуваних у електричних колах.

Таблиця 2.1. Умовні позначення деяких елементів електричних кіл

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1.    Назвіть основні елементи електричного кола.

2.    За яких умов у електричному колі існує електричний струм?

3.    Який напрямок струму в з’єднувальних проводах та лампочці, зображеній на мал. 2.28? Перемалюйте схему кола і позначте на ній стрілочками напрямок струму.

4.    Який напрямок струму всередині гальванічного елемента або акумулятора?

5.    Накресліть схему кола електричного дзвінка, що живиться від батареї гальванічних елементів і вмикається кнопкою.

6.    У продажу наявні кишенькові ліхтарики, освітлювач яких складається з трьох випромінюючих при проходженні крізь них струму світлодіодів. З метою економії заряду акумулятора можна вмикати один світлодіод або одночасно усі три. На мал. 2.30 зображено можливу електричну схему такого ліхтарика. Поясніть за схемою, як увімкнути один світлодіод? Як увімкнути усі три світлодіоди? У яких положеннях мають перебувати вимикачі? Який напрямок струму у свтлодіодах, коли вони увімкнені?

7. На мал. 2.31 показана схема дзвінкової сигналізації для кола зв’язку між двома кімнатами. У разі натискання кнопки в одній кімнаті дзвінок лунає в іншій. Поясніть дію такого кола. В яких кімнатах мають знаходитися кнопки керування відповідними дзвінками?

Електричне коло моделі автомобіля з електричним мікродви-гуном можна зібрати за схемою, наведеною на мал. 2.32. Ця схема свідчить, що моделлю можна керувати за допомогою вимикача SA1 та перемикача SA2, встановлених на пульті керування. З пульта виходять три провідники, кожен з яких має контактні штирі (XP) для під’єднання до контактних гнізд (XS) моделі. На моделі встановлено

мікроелектродвигун (М), дві лампочки (HL1, HL2), два світлодіоди (VD1, VD2) та гальванічну батарею (GB). За схемою можна пояснити, як працює ця модель. Після увімкнення вимикача SA1 засвітяться світлодіоди VD1 і VD2, що імітують вогні зупинки. У разі перемикання SA2 відключаються світлодіоди і вмикаються мікродвигун та лампочки фар HL1 і HL2. Модель зрушить з місця з увімкнутими фарами.

Поміркуйте: 1) як потрібно змінити схему, щоб фари можна було вмикати незалежно від увімкнення двигуна; 2) як напрямок обертання мікро-двигуна залежить від напрямку струму в ньому; 3) як слід змінити схему, щоб можна було змінювати напрямок обертання двигуна (вмикати задній хід моделі)?

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бойко