Иногда параллельно предохранителю ставят сигнальную лампочку (рис. 181). Почему лампочка загорится только тогда, когда предохранитель сработал (перегорел)?

рис. 181

Для решения задачи необходимо подробно рассмотреть физические принципы, связанные с электрическими цепями, предохранителями и лампочками, а также понять работу устройств, включённых в цепь.

Основные понятия и законы

1. Электрический ток
   Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, например, электронов. Он возникает при наличии источника электрической энергии (например, батареи или аккумулятора), который создаёт разность потенциалов (напряжение) между точками цепи.

2. Электрическая цепь
   Электрическая цепь — это замкнутая система, через которую может проходить электрический ток. В цепи могут находиться различные элементы, такие как резисторы, конденсаторы, лампочки, предохранители и другие устройства.

3. Предохранитель
   Предохранитель — это устройство защиты электрической цепи от перегрузок или короткого замыкания. Если ток в цепи превышает допустимое значение, предохранитель "срабатывает", то есть его проводник разрывается, и ток перестаёт течь через этот участок цепи. Таким образом предохранитель предотвращает повреждение элементов цепи.

4. Законы параллельного подключения
   При параллельном соединении элементов в электрической цепи:

   • Напряжение на всех параллельно подключённых элементах одинаково.
   • Суммарный ток в цепи равен сумме токов, проходящих через каждый элемент.

5. Работа лампочки
   Лампочка — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в световую и тепловую. Для её работы необходимо, чтобы через неё проходил электрический ток. Если ток отсутствует, лампочка не светится.

Анализ цепи на рисунке

На рисунке лампочка подключена параллельно предохранителю. Это значит, что оба элемента находятся в одной ветви, и напряжение на них одинаково. Однако ток распределяется между предохранителем и лампочкой в зависимости от их электрического сопротивления.

1. Если предохранитель исправен:

   • Сопротивление предохранителя очень мало (почти нулевое), поэтому большая часть тока проходит именно через предохранитель.
   • Сопротивление лампочки намного больше, чем у исправного предохранителя, поэтому ток через неё практически отсутствует, и лампочка не светится.

2. Если предохранитель срабатывает (перегорает):

   • Проводник предохранителя разрывается, и ток через него больше не проходит. Теперь ток течёт только через лампочку.
   • Поскольку лампочка находится параллельно предохранителю, напряжение на ней остаётся таким же, как до срабатывания предохранителя.
   • При прохождении тока через лампочку она начинает светиться.

Физическое объяснение

Когда предохранитель исправен, ток течёт через него, потому что его сопротивление значительно меньше сопротивления лампочки. Лампочка в этом случае не светится, поскольку ток через неё минимален.

Когда предохранитель перегорает, электрическая цепь разрывается в его месте, и ток перенаправляется через лампочку. Поскольку теперь лампочка становится единственным путём для прохождения тока, через неё начинает проходить достаточное количество электрической энергии, чтобы она загорелась.

Итоговые выводы

Сигнальная лампочка в этой цепи предназначена для индикации состояния предохранителя. Она светится только тогда, когда предохранитель сработал, благодаря особенностям параллельного подключения и разнице сопротивлений между предохранителем и лампочкой.