Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Подключив резистор параллельно нагрузке, можно уменьшить идущий в нее ток (Р-26; 6). Резистор, который мы включили для ответвления лишнего тока, называется шунтом («шунт» в переводе на русский — обходной путь), а сам процесс уменьшения тока с помощью шунта называют шунтированием. Чем меньше сопротивление шунта, тем большая часть тока пойдет в него и меньшая — в нагрузку.

Т-41. Электрическая мощность — произведение напряжения на ток; единица измерения мощности — ватт. С одной стороны, мы знаем, что мощность — это работа, выполненная за единицу времени, и что единица измерения мощности — ватт соответствует работе в 1 джоуль за 1 секунду (Т-29). С другой стороны, напряжение — это есть работа, которую выполняет в электрической цепи каждый кулон движущихся зарядов, а ток — число кулонов, которое проходит по цепи каждую секунду (Т-30). Отсюда следует, что мощность, потребляемая участком цепи, — это произведение тока на напряжение, произведение числа кулонов в секунду на число джоулей, которое нарабатывает каждый кулон (Р-27). Мощность возрастает и с увеличением напряжения, и с увеличением тока.

Р-27

Если неизвестен один из сомножителей в формуле мощности (ток или напряжение), можно определить его по одной из формул закона Ома (Р-22;2,3). И тогда получатся две новые формулы для подсчета мощности (Р-27;2,3). Они поясняют, что при неизменном сопротивлении участка R выделяемая в нем мощность Р связана с током I или напряжением U квадратичной зависимостью (Р-27;4,5): при увеличении тока в два раза мощность возрастет в четыре раза; повышение напряжения в пять раз увеличит мощность в двадцать пять раз.

Здесь нет никакого противоречия с тем, что говорит первая формула для подсчета мощности (Р = U∙I). Потому что с увеличением тока в цепи всегда возрастает напряжение на участке и, значит, увеличение тока сразу по двум каналам, двумя «рычагами», влияет на мощность: само по себе (растет число кулонов в секунду) и повышая напряжение (растет работоспособность каждого кулона). Напряжение также двумя «рычагами» влияет на мощность: если увеличить напряжение на участке цепи, не меняя его сопротивления, то при этом сразу же мощность поднимется за счет увеличения работоспособности каждого заряда, и еще она увеличится потому, что с ростом напряжения возрастет и ток, увеличится число работающих кулонов.

Сама эта характеристика — «мощность» — может относиться и к генератору, и к нагрузке, и к любому другому элементу цепи. Мощность генератора говорит о том, какое количество работы он может выполнить в электрической цепи каждую секунду. Мощность, которая указана на пассивных элементах электрической цепи, на потребителях энергии, — это то, что в нормальном режиме может переварить этот элемент. Например, если на лампочке написано «100 Вт», это значит, что каждую секунду она может превращать в свет (и, к сожалению, в тепло) 100 джоулей электрической энергии. А если подвести к такой лампочке большую мощность, увеличив, например, напряжение на ней, то лампочка просто выйдет из строя: количество тепла, выделяемого в ней, возрастет и температура нити превысит расчетную величину.

Мощность, указанная на корпусе резисторов, также предостерегает от нарушения теплового режима (Р-27;6): если превысить допустимую мощность, резистор может перегреться, его проводящий слой разрушится (это заметно внешне — чернеет окраска корпуса) и деталь выйдет из строя. На схемах допустимую мощность резисторов указывают условными знаками.

Если же условного знака нет, то, значит, в данной цепи на резисторе выделяется ничтожно малая мощность и можно применять деталь любого типа.

Т-42. Условное направление тока от «плюса» к «минусу». В цепи, где есть жидкий или газообразный проводник, можно наблюдать движение зарядов в нем одновременно в двух противоположных направлениях — свободные электроны идут от «минуса» к «плюсу», положительные ионы — от «плюса» к «минусу» (Р-28;1).

Р-28;1

Во многих случаях при тепловом действии тока, например, это не имеет значения — куда бы ни двигался заряд, он делает свое дело, работает. Более того, рассматривая схемы электрических цепей, как правило, совсем не нужно знать подробности, не нужно знать, какие именно заряды создают ток: электроны, положительные ионы или те и другие одновременно. Поэтому, рассматривая схемы, обычно забывают о конкретных носителях заряда и представляют себе, что ток создается только одним сортом частиц, а именно положительно заряженными частицами.