Батарейка, кнопка и лампочка
Самая простая цепь: почему лампочка горит только в замкнутом круге и что при этом делает ток.
Уровень подготовки: Новичок · Средний · Преподавателю
Батарейка, кнопка и лампочка
Три детали: батарейка GB1 на 4,5 В, кнопка SB1 и лампочка HL1 от фонарика. Схема живая — щёлкайте кнопку и листайте шаги, приборы под ней считает настоящий движок цепей, тот же самый, что в лаборатории.
Живая схема — появится, когда загрузится страница.
Цепь — это контур
Ток течёт только по замкнутому контуру. Разрыв в любой точке останавливает ток сразу во всей цепи, а не только в месте разрыва: заряду больше некуда двигаться.
Отсюда первое правило последовательной цепи: ток во всех её точках одинаковый. В лампочке он ровно такой же, как в кнопке и в проводах. По прибору это видно — цифра одна.
Считаем ток
Нить лампочки для цепи — это сопротивление, у нашей оно 20 Ом. Закон Ома:
I = U / R = 4,5 В / 20 Ом = 0,225 А = 225 мА
Прибор под схемой показывает те же 225 мА (в реплике шага округлено до 220). Уменьшите напряжение до 1,5 В — ток упадёт втрое, до 75 мА: сопротивление-то осталось прежним.
Напряжение всегда между двумя точками
«Напряжение на лампочке 4,5 В» — это разность потенциалов между её выводами. Спрашивать «какое напряжение в этой точке», не назвав вторую, бессмысленно — всё равно что спрашивать, какая разница высот у одной ступеньки.
Треугольник под минусом батарейки — знак общего провода (GND). Это не деталь: он говорит «отсчитывать будем отсюда». Подробнее — в уроке GND — общий провод.
Куда уходит энергия
Ток не расходуется, а энергия — да. На лампочке падает всё напряжение батарейки, и вся мощность превращается в тепло и свет:
P = U · I = 4,5 · 0,225 ≈ 1 Вт
Это и есть работа цепи. В следующем уроке та же мощность будет крутить вал.
Что дальше
- Кнопка и моторчик — та же цепь, другая работа.
- Резистор — что будет, если сопротивление добавить нарочно.
- Мультиметр — как всё это померить руками.