§ 52. Распределение напряжения в цепи. «Потери» в проводах. Всякая цепь состоит обычно из каких-либо приборов (например, лампочек накаливания, нагревательных приборов, электролитических ванн и т. д.) и подводящих проводов. Эти приборы и провода обладают сопротивлением. Поэтому между концами любого участка цепи, который представляют эти приборы или провода, имеется напряжение.
Если в цепи идет ток I и сопротивления последовательно соединенных участков цепи равны R1, R2, R3, . . ., то между концами каждого участка имеются соответственно напряже-
123
ния U1, U2, U3,. . ., определяемые по формуле (46.2):
Сумма этих напряжений представляет собой полное напряжение U, приложенное к концам всей цепи:
Таким образом, распределение напряжения между отдельными последовательно соединенными участками цепи зависит только от соотношения сопротивлений этих участков:
Пусть, например, генератор электростанции создает на вводах, т. е. на концах проводов, введенных в квартиру, напряжение U (обычно U=220 В). От вводов провода ведут к лампочке. Пусть сопротивление проводов равно r, сопротивление лампочки равно R, а сила тока, накаливающего лампочку, равна I. В таком случае напряжение, приходящееся на лампочку, Uл=IR, а напряжение, приходящееся на подводящие провода, Uпр=Ir. Так как напряжение U=Uл+Uпр, то Uл=U—Uпр. Другими словами, чем больше напряжение Uпр, приходящееся на провода, тем меньшее напряжение остается на долю лампочки. Поэтому напряжение на проводах называется потерянным. Оно тем больше, чем больше сопротивление проводов и чем больше ток, идущий по линии.
Чтобы напряжение, потерянное в линии, не превышало допустимого предела, скажем U', сопротивление линии не должно превышать величины r'=U'/I', где U' — допустимая потеря, а I' — сила тока. Чем больше ток в линии, тем меньше должно быть ее сопротивление, а значит, тем толще должны быть провода. Этим объясняется, что для проводки сетей различного назначения применяются различные проводники: для электрических звонков и телефонов (слабые токи) вполне пригодны тонкие провода, имеющие диаметр несколько десятых долей миллиметра, а для промышленных сетей, питающих крупные электромоторы (сильные токи), необходимы медные шины и кабели с сечением, равным нескольким квадратным сантиметрам. Особенно велики могут быть потери в очень длинных линиях, например в линиях электропередачи от гидростанций к отдельным районам. далее