Резистор: чем он мешает току

Ставим в цепь резистор и проверяем закон Ома по приборам: чем больше ом, тем меньше ток и тусклее лампочка.

Уровень подготовки: Новичок · Средний · Преподавателю

Резистор: чем он мешает току

Третий урок блока. Закрывает арифметику: последовательное соединение, деление напряжения, расчёт токоограничивающего резистора.

Живая схема — появится, когда загрузится страница.

Чем этот урок ценен

Числа на приборах считает тот же движок цепей, что и лаборатория, поэтому арифметика шага 4 (4,5 / 120 = 37 мА) сходится с показаниями до миллиампера. Возможность редкая: обычно «по формуле» и «на приборе» живут в разных вселенных, а здесь можно попросить посчитать заранее и потом сверить.

Приём, который работает: остановитесь на шаге «20 Ом» и спросите, сколько будет на каждой детали, ДО того как посмотреть на приборы.

Где модель упрощает

  • Лампочка задана постоянными 20 Ом. У настоящей сопротивление растёт с нагревом, поэтому «поровну» при равных сопротивлениях на столе получится лишь приблизительно. Если делаете опыт вживую, возьмите вместо лампы второй резистор — деление будет точным.
  • Батарейка идеальная. Внутреннего сопротивления нет, просадки под нагрузкой не увидеть.
  • Мощность нигде не считается. А это как раз то, что стоит добавить голосом.

Чего в уроке нет

Мощность. Резистор греется, и это не мелочь:

P = I² · R

На шаге «100 Ом» получается 0,0375² · 100 ≈ 0,14 Вт — обычный четвертьваттный резистор справляется. А вот если ученик поставит резистор 10 Ом прямо на батарейку 4,5 В, выйдет 4,5² / 10 ≈ 2 Вт, и маленький резистор задымит. На столе это происходит быстро и пахнет.

Ряд номиналов. Резистора ровно на 350 Ом не выпускают: в ряду E24 есть 330 и 360, берут ближайший больший. Для токоограничения больший всегда безопаснее.

Делитель не тянет нагрузку. Классическая ошибка следующего шага: собрать из двух резисторов «источник 2,5 В» и подключить к нему мотор. Как только потечёт ток нагрузки, деление сломается.

Заблуждения

«Резистор уменьшает напряжение». Он создаёт падение напряжения, когда через него идёт ток. Нет тока — нет и падения; это видно на шаге с отпущенной кнопкой в первом уроке.

«После резистора ток меньше, чем до него». Нет. Меньше становится ток во всей цепи сразу.

«Чем больше резистор, тем безопаснее». До известного предела: слишком большой номинал просто не даст детали работать.

Что спросить в конце

  1. R1 = 20 Ом и лампа 20 Ом. Сколько вольт на каждой? (По 2,25 В.)
  2. Как изменится ток, если поставить подряд два одинаковых резистора? (Станет вдвое меньше.)
  3. Светодиод 2 В на 20 мА, питание 9 В. Какой нужен резистор? ((9 − 2) / 0,02 = 350 Ом, значит берём 360.)
  4. Почему в ответе берут больший номинал, а не меньший?

Связки

Практика расчёта — курс Практика. Измерения — урок Мультиметр. Резистор в роли подтяжки — урок Кнопка и подтяжка.

← Ко всем урокам