1.4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Проделаем еще один опыт. Возьмем несколько одинаковых ламп и включим их одну вслед за другой (рис. 1.9). Такое соединение называют последовательным. Его следует отличать от ранее рассмотренного параллельного соединения.
Рис. 1.9. Генератор питает две последовательно включенные лампы. На схеме показаны амперметр и три вольтметра: один измеряет общее напряжение, два других измеряют напряжение на каждой из ламп
При последовательном соединении нескольких участков цепи (скажем, нескольких ламп) ток в каждом из них одинаков.
Итак, возьмем две 100-ваттные лампы, такие же, какие были рассмотрены в предыдущем опыте, и включим их последовательно к генератору с напряжением 100 В.
Лампы будут еле светиться, их накал будет неполным. Почему? Потому что напряжение источника (100 В) разделится поровну между обеими последовательно включенными лампами. На каждой из ламп теперь окажется напряжение уже не 100, а только 50 В.
Напряжение на лампах одинаково потому, что мы взяли две одинаковые лампы.
Если бы лампы были неодинаковы, общее напряжение 100 В разделилось бы между ними, но уже не поровну: например, на одной лампе могло бы оказаться 70 В, а на другой 30 В.
Как мы увидим впоследствии, более мощная лампа получает при этом меньшее напряжение. Но ток в двух последовательно включенных даже разных лампах остается одинаковым. Если одна из ламп перегорит (порвется ее волосок), погаснут обе лампы.
На рис. 1.9 показано, как нужно включить вольтметры, чтобы измерить напряжение на каждой из ламп в отдельности.
Опыт показывает, что общее напряжение на последовательных участках цепи всегда равно сумме напряжений на отдельных участках.
Лампы горели нормально, когда ток был равен 1 А, но для этого нужно было приложить к каждой из них напряжение 100 В. Теперь напряжение на каждой из ламп меньше 100 В, и ток будет меньше 1 А. Он будет недостаточным, чтобы раскалить нить лампы.
Будем теперь регулировать работу генератора: будем повышать его напряжение. Что при этом произойдет? Вместе с увеличением напряжения увеличится ток.
Лампы начнут ярче светиться. Когда, наконец, мы поднимем напряжение генератора до 200 В, на каждой из ламп установится напряжение 100 В (половина общего напряжения) и ток ламп увеличится до 1 А. А это и есть условие их нормальной работы. Обе лампы будут гореть с полным накалом и потреблять нормальную для них мощность — 100 Вт. Общая мощность, отдаваемая при этом генератором, будет равна 200 Вт (две лампы по 100 Вт каждая).
Можно было бы включить последовательно не две лампы, а десять или пять. В последнем случае опыт показал бы нам, что лампы будут гореть нормально, когда общее напряжение будет увеличено до 500 В. При этом напряжение на зажимах каждой лампы (все лампы мы предполагаем одинаковыми) будет 100 В. Ток в лампах будет и теперь равен 1 А.
Итак, мы имеем пять ламп, включенных последовательно; все лампы горят нормально, каждая из них при этом потребляет мощность 100 Вт, значит, общая мощность будет равна 500 Вт.
