我们在物理学中学到的第一条规则是,能量永远不会被创造或摧毁,只能被转化。
现代世界的大部分动力来自于将电力转化为不同形式的动力。扬声器将电能转换成声音。灯泡把电能变成光。电动机和发电机分别把电能转化为机械能和再转化为机械能。跟踪电力是如何转移和转化的,对制造节能技术至关重要。
今天的挑战涉及到一个有灯泡的电路并行,所以如果你不熟悉这种设计,请继续阅读。如果你准备好了,你可以直接开始今天的挑战。
电压源,如电池或发电机,通过电器中的电线传输电子。电荷通过导线的速率叫做电流
当数十亿的单个电子在碰撞中移动时失去动能,就产生了电能。电子能量转换的速率——电能 在导线中-是电压的乘积 穿过电线和电流 灯泡将电能转化为光的强度。灯泡的亮度与功率成正比,所以电路中每个灯泡的亮度取决于电路中的电流和电压。
灯泡(在更小的范围内,电线)抵制电子的流动。当我们将多个灯泡串联到一个电池上时,电路中的电流比只将一个灯泡连接到电池上时要小。
由于总电压相同,电流随着灯泡数量的增加而减小,因此电路中总供电功率也随着灯泡数量的增加而减小。
有没有办法把灯泡加到电路里,提高它们的综合亮度?
事实上,有。如果我们在电线上放一个结,并将每个灯泡以其自身的闭环连接到电池上,施加在每个灯泡上的电压与电池的电压是相同的。我们说这个结构中的灯泡是并行连接。
每个灯泡上的电池的满电压推动电流通过电路的每个分支,就像灯泡自己连接到电池上一样,所以两个灯泡发出的亮度与连接到电池上的单个灯泡相同。
这意味着两个灯泡同时从电池中吸取两倍的电流,电流在电线分叉的地方被分成两半。无论并联电路有多少支路,从电压源流出的总电流等于沿每个支路的电流之和。
这一规则和电池的满电压作用于并行电路的每一段的事实对于比较当今挑战中的电路是很重要的。