Есть несколько способов, как запитать электрическую лампочку с маленьким напряжением от электрической цепи с большим напряжением. В статье рассмотрены варианты подключения лампочки на другое напряжение с помощью подбора дополнительного сопротивления из высокоомного провода и с использованием последовательно включенных в «прямом направлении» диодов.

Допустим нам необходимо электрическую лампочку, рассчитанную на 6 вольт и током равным 0,5 ампера включить от аккумуляторной батареи на 12 вольт. Самая простая из схем включения состоит из, включенных последовательно, электрической лампочки, дополнительного сопротивления Rдоп и источника напряжения Uа, аккумулятора.

Нужно подобрать дополнительное сопротивление таким образом, чтобы на лампочке при токе в цепи I = 0,5 ампера «падало» напряжение 6 вольт. Сопротивление выполняется из какого либо высокоомного провода: нихрома, константана и др.

Можно рассчитать величину сопротивления Rдоп исходя из удельного сопротивления высокоомного провода по формулам из закона Ома. Но тут есть одно, НО! Для этого нужно знать, что провод изготовлен именно из нихрома или другого материала и имеет нужные параметры. На взгляд этого не определишь. И провод такой обычно «под рукой не валяется». Мы же изготовим добавочное сопротивление «практическим путем».

Нужно использовать высокоомный провод в изоляции. Но достать такой провод и на такой ток довольно затруднительно. Поэтому используем то, что есть под рукой. В хозяйственных магазинах продаются спирали для электроплиток или электрических духовок. Такой высокоомный провод вполне подойдет для нашего случая. Провод бывает диаметром от 0,35 до 0,7 миллиметров и вполне выдержит наш ток I = 0,5 ампера.

Соберем схему для подбора длины провода.

Для подбора длины провода и контроля напряжения в цепи, нам понадобится вольтметр постоянного тока на напряжение до 15 вольт. Длину провода спирали выбираем заведомо длиннее необходимой. Начиная с самого длинного конца, щупом перемещаемся по спирали.

Так как спираль «голая», без изоляции, ее нужно слегка растянуть, чтобы края витков не касались друг друга. Вольтметром контролируем напряжение на лампочке. Когда напряжение Uл на лампочке, будет равно 6 вольтам, это будет соответствовать необходимой длине провода спирали и его сопротивлению Rдоп .

Так как провод голый, то он наматывается на каркас из изоляционного материала с зазором между витками. Если в один слой провод на каркасе не укладывается, то проложив изоляцию, мотают второй слой, и т.д.

Недостаток такого способа снижения напряжения на лампочке (нагрузке) состоит в том, что для лампочки с тем же напряжением, но другой мощности, нужно дополнительное сопротивление другой величины, так как ток в электрической цепи будет другой.

Или же, если мы параллельно этой лампочке подключим еще одну, их общее сопротивление будет равно 6 Ом, и общее сопротивление цепи изменится. Не буду приводить здесь расчет по формуле закона Ома. Скажу лишь, что ток в цепи увеличится с 0,5 ампера до 0,67 ампера, напряжение на резисторе Rдоп увеличится до 8,0 вольт, напряжение на параллельно включенных двух лампочках будет равно U = 4,0 вольта, что на 2,0 вольта меньше необходимого. Лампочки будут гореть вполнакала, что мало приемлемо. Этот способ снижения напряжения на нагрузке подходит как для постоянного, так и для переменного напряжения.

Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока.

Вместо дополнительного резистора в цепь включим цепочку из последовательно включенных в «прямом направлении» диодов. При протекании тока через диод на нем «падает прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, его мощности и протекающего через него тока, от 0,4 до 1,2 вольта. На германиевом диоде «падает» от 0,4 до 0,7 вольта, на кремниевом от 0,6 до 1,2 вольта.

Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов. Сравним две схемы включения: предыдущую с дополнительным резистором и новую, с диодами.

У схемы с резистором в цепи, зависимость между током в цепи и падением напряжения Uдоп, линейная. Во сколько раз увеличится ток через резистор, во столько же раз увеличится и «падение напряжения» Uдоп на нем. На лампочках же напряжение снизится с 6 вольт до 4 вольт.

Совсем иная картина будет, если вместо резистора включим цепочку диодов. Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.

Посмотрим на вольт — амперную характеристику диода. Это кривая линия зависимости между током и напряжением на диоде. Линия между точками 0 – 4, это выход диода в режим выпрямления.

Линия между точками 4 – 7 и далее, почти прямолинейный участок. Из него видно, что при значительном изменении тока через диод (в несколько раз), напряжение на диоде мало меняется (0,1 – 0,3 вольта). Вот этот участок и используется для стабилизации напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи.

Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи. По такой схеме я включал девяти вольтовый переносной радиоприемник от аккумулятора на 12 вольт. Применял цепочку из 4 – х диодов Д226.