Перейти к содержанию

Обрыв цепи (разомкнутая цепь)

Перегоревшая нить лампы, отпаявшийся провод, сломанная дорожка — всё это обрывы. Цепь с разрывом называют разомкнутой. У неё два характерных признака: ток равен нулю, а напряжение источника целиком оказывается на месте разрыва — по нему обрыв и находят.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Обрыв цепи (open circuit) — нарушение непрерывности пути тока: перегоревший элемент, разомкнутый контакт, отпаявшийся провод. Цепь с разрывом называют разомкнутой, без разрыва — замкнутой. Kuphaldt подчёркивает, что достаточно одного разрыва в любом месте, чтобы ток прекратился во всей последовательной цепи, а напряжение источника оказалось приложено к месту разрыва (т. I, гл. 1).

Признаки обрыва

ВеличинаПоследовательная цепь с обрывом
Токноль во всей цепи
Падение на исправных элементахноль: U = I · R = 0
Напряжение на месте разрывавсё напряжение источника
Мощностьноль, сколь бы велико ни было напряжение

Источники — Kuphaldt, гл. 1, 2 и 5. В примере Kuphaldt с источником 9 В и тремя резисторами при обрыве среднего резистора ток упал до нуля, а на его выводах оказались все 9 В (гл. 5, «Component failure analysis»).

Параллельная цепь

Обрыв одной ветви параллельной цепи затрагивает только её ток и общий ток: напряжение на остальных ветвях и их токи не меняются. Kuphaldt приводит в пример лампы в квартире — выключение одной не гасит другие (гл. 5).

Как найти обрыв

Мультиметром в режиме вольтметра при включённом питании: на исправных элементах последовательной цепи без тока напряжения нет, а оборванный участок покажет напряжение источника. При выключенном питании — прозвонкой в режиме проверки непрерывности. Приёмы работы с прибором — в уроке «Измерения мультиметром»; как распределяются напряжения в исправной цепи, объясняет термин «Падение напряжения».

Разомкнутая цепь как режим

Не всякий разрыв — неисправность. Режим без нагрузки называют холостым ходом: ток не течёт, и на выводах источника — его полная ЭДС. Напряжение холостого хода вместе с током короткого замыкания задают эквивалент Тевенина. Неподключённый вход микросхемы тоже «оборван» и висит в воздухе — поэтому его фиксируют подтягивающим резистором. Противоположная неисправность — короткое замыкание.

Частые вопросы

Почему на месте обрыва полное напряжение источника?

Потому что тока нет и на остальных элементах цепи ничего не падает: U = I · R = 0. Всё напряжение источника оказывается между концами разрыва (Kuphaldt, т. I, гл. 1 и 5). Это и используют при поиске: мультиметр, подключённый к оборванному участку, покажет напряжение источника.

Влияет ли обрыв одной ветви на остальные в параллельной цепи?

В идеальной параллельной цепи — нет: меняется только ток этой ветви и общий ток, а напряжение и токи остальных ветвей остаются прежними. Так работают лампы в квартире: выключение одной не гасит другие (Kuphaldt, т. I, гл. 5).

Что значит «напряжение холостого хода»?

Напряжение источника без нагрузки, когда цепь разомкнута и ток не течёт. Внутреннее сопротивление источника тогда ничего не съедает, поэтому измеренное напряжение равно ЭДС. Именно его используют при замене источника эквивалентом Тевенина.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 1 «Basic Concepts of Electricity», CC BY — разд. «Electric circuits» и «Resistance»: при разрыве непрерывности в любом месте ток прекращается во всей цепи; без тока всё напряжение источника оказывается на разрыве; разомкнутая цепь — с нарушенной непрерывностью, замкнутая — после восстановления соединения; одного разрыва достаточно, чтобы «разомкнуть» цепь
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 2 и 5, CC BY — гл. 2, разд. «Power in electric circuits»: в разомкнутой цепи напряжение есть, а тока нет, мощность нулевая при любом напряжении; гл. 5, разд. «Component failure analysis»: при обрыве R2 в последовательной цепи ток нулевой, падений на R1 и R3 нет, на R2 — всё напряжение источника; в параллельной цепи обрыв ветви меняет только её ток и общий ток, напряжение и токи других ветвей прежние (как лампы в квартире)

Нашли ошибку?

Смотрите также