Семейная жизнь сопротивлений

Л. – В радиотехнике встречается большое количество различных соединений активного, емкостного и индуктивного сопротивлений.

Н. – В этом случае их величины складываются?

Л. – Увы. Не так все просто. Существует два основных способа включать различные сопротивления в электрическую цепь. Рассмотрим это на примере соединения резисторов. Первый способ (рис. 13,а) состоит в том, что резисторы (на схемах они обозначаются узким прямоугольником и буквой R) соединяют последовательно таким образом, чтобы ток проходил через них поочередно.

Второй способ предполагает параллельное соединение (рис. 13,б). При этом ток от источника разделяется на столько токов, сколько ветвей в разветвлении; в каждой ветви ток будет тем больше, чем меньше сопротивление резистора.

 

 

Рис. 13. Схемы соединения резисторов.

_{а – последовательная; б – параллельная.}

 

Н. – Подобно этому, если течение реки разделить на две ветви островом, то в ветви с большим руслом потечет больше воды.

Л. – Ты понимаешь, что два соединенных последовательно резистора…

Н. – … соответствуют сопротивлению, равному сумме сопротивлений этих резисторов.

Л. – Верно. А если они соединены параллельно?

Н. – Ну и что же! Я думаю, что в этом случае электронам будет легче проходить. Как если бы имелся проводник, у которого сечение равно сумме сечений разветвленных проводников. А раз так, то сопротивление этого участка уменьшится. Я думаю, что то же будет и для емкостного и индуктивного сопротивлений.

 

 

Л. – Ты не ошибаешься.

Н. – Следовательно, при последовательном соединении сопротивления резисторов, индуктивности и емкости складываются, а при параллельном общая величина, наоборот, будет меньше, чем каждая из величин, взятая в отдельности.

Л. – Ты забегаешь вперед, приписывая катушкам и конденсаторам те же свойства, что и их кажущимся сопротивлениям. Это справедливо, если ты говоришь о резисторах и катушках, для которых индуктивное сопротивление пропорционально их индуктивности. Но для конденсаторов это не так, так как емкостное сопротивление обратно пропорционально емкости. Значит, если при последовательном соединении емкостные сопротивления складываются, то общая емкость, наоборот, уменьшается.

Н. – Вот это да!

Л. – Я вижу, что совершенно бесполезно взывать к твоей математической интуиции… Смотри же (рис. 14), вот два последовательно соединенных конденсатора С₁ и С₂. Заметь, что емкость у С₂ меньше, чем у С₁, так как мембрана у С₂ меньше. Следовательно, общее количество жидкости, которое поршень может переместить, ограничено величиной конденсатора С₂. Что же касается конденсатора С₁, то хотя он и мог бы накопить большее количество жидкости, но получит ее столько, сколько пропустит конденсатор С₂ или даже немного меньше из‑за преодоления напряжения своей собственной мембраны. Значит, при последовательном включении конденсаторов общая емкость системы С₁ и С₂ будет меньше, чем емкость одного конденсатора С₂.

 

 

Рис. 14. Последовательное соединение конденсаторов.

 

Н. – А при параллельном соединении емкости конденсаторов складываются, так как это соответствует как бы увеличению поверхности мембраны.

Л. – Правильно. Наконец‑то ты понял.

 

 

 

Беседа пятая

 

 

Любознайкин вносит некоторую ясность в размышления Незнайкина, приводя таблицу, в которой показаны схемы последовательного и параллельного соединений резисторов, катушек и конденсаторов и даны значения активных, реактивных сопротивлений для этих случаев соединений. Затем два друга подходят к проблеме резонанса – основного явления в радиотехнике. Любознайкин обращает внимание Незнайкина на некоторые моменты, которые облегчат в дальнейшем изучение радиоцепей.