Загорится ли второй индикатор в этой цепи?

Как оказалось, нет. R2 не загорится.

Верный своему никнейму, я решил это проверить. Нет, я не взялся за заземлённый (нейтральный) провод (извините, что разочаровываю тех из вас, кто хотел бы увидеть, как меня поджаривает).

Я начал с подключения пробной схемы.

Затем я добавил удлинитель, чтобы можно было подключить его к розетке.

Когда я щёлкнул выключателем, вторая лампочка не загорелась!

Наконец я снял показания с помощью амперметра и вот что обнаружил.

Примечания:
В итоге я использовал компактные люминесцентные лампы мощностью 15 Вт вместо ламп накаливания мощностью 60 Вт, поэтому сила тока составила всего 0,125 А.

Второй закон Кирхгофа гласит, что общее напряжение, приложенное к любому замкнутому контуру, всегда равно сумме падений напряжения на этом контуре.

Если вы посмотрите на схему, то увидите «замкнутый контур», который я выделил красным ниже.

Если мы подадим на контур напряжение в 120 вольт, общее падение напряжения в контуре также составит 120 вольт. Однако большая часть падения напряжения приходится на первую часть контура (провод, идущий к выключателю, сам выключатель, провод между выключателем и лампочкой, сама лампочка и провод, идущий от лампочки к первому резьбовому соединителю). С этого момента на оставшуюся часть первого контура будет подаваться такое же напряжение, как и на второй контур. Это напряжение будет настолько слабым, что его не хватит для того, чтобы зажечь лампочку.

Каждый отрезок провода на фотографии имеет сечение 14 AWG и длину 6 дюймов. Мы можем определить сопротивление каждого отрезка провода с помощью таблицы 8 из главы 9 Национального электротехнического кодекса. Цельный медный провод без покрытия сечением 14 AWG имеет сопротивление 3,07 Ом на 1000 футов.
3.07 ohms per kFT. / 1000 FT. = 0.00307 ohms per foot
0.00307 / 2 = 0.001535 ohms per half foot (6")

Мы можем определить сопротивление компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) мощностью 15 Вт, используя закон Ома Сопротивление (R) равно напряжению (E), возведённому в квадрат, делённому на мощность (P).
R = 120V ^2 / 15W = 14400V / 15W = 960 ohms

Если мы подставим эти значения в диаграмму, то получим что-то вроде этого...

Теперь мы можем определить общее сопротивление цепи (для простоты предположим, что сопротивление переключателя равно 0 Ом).

Ra = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 = 960.007675 ohms
Rb = R7 + R8 + R9 = 960.00307 ohms
Rt = (Ra * Rb) / (Ra + Rb) = 921610.31522356225 / 1920.010745 = 480.0026862472388142806982051551

Далее мы рассчитаем общий ток.

Ia = Et / Ra = 120V / 960.007675 ohms = 0.12499900065903118951627131522672 amperes
Ib = Et / Rb = 120V / 960.00307 ohms = 0.12499960026169499645454258807735 amperes
It = Ia + Ib = 0.12499900065903118951627131522672 amperes + 0.12499960026169499645454258807735 amperes = 0.24999860092072618597081390330407 amperes

Затем мы можем рассчитать падение напряжения на каждом компоненте.

DeltaR1 = R1 * Ia = 0.00019187346601161287590747646887302 volts
DeltaR2 = R2 * Ia = 0.00019187346601161287590747646887302 volts
DeltaR3 = R3 * Ia = 119.99904063266994193562046261765 volts
DeltaR4 = R4 * Ia = 0.00019187346601161287590747646887302 volts
Total Voltage Drop after R4 = DeltaR1 + DeltaR2 + DeltaR3 + DeltaR4 = 119.99961625306797677424818504706 volts

Voltage after R4 = 120V - 119.99961625306797677424818504706V = 0.00038374693202322575181495294V

ПРИМЕЧАНИЕ: при взгляде на схемы может показаться, что вы имеете дело с простой параллельной цепью. Однако на самом деле это последовательная цепь с коротким замыканием. Поэтому результаты могут показаться противоречащими здравому смыслу и сбивающими с толку.

Хорошо, похоже, здесь много путаницы, поэтому позвольте мне вкратце рассказать о том, что происходит в первые недели или две курса физики, посвящённого электричеству.

Анализ электрических цепей в целом довольно сложен. Даже на полное понимание простой цепи, состоящей всего из резистора, катушки индуктивности и конденсатора, уходит около семестра. Однако большинство бытовых цепей можно смоделировать с помощью одних только резисторов, что значительно намного упрощает их понимание.

Я предполагаю, что вы знакомы с основными понятиями электротехники, используемыми при монтаже электропроводки в доме: сила тока (ампер), напряжение, переменный ток и т. д.

Так выглядит типичная принципиальная схема:

Давайте сначала разберёмся, что означают все эти символы.

Этот символ представляет собой генератор переменного тока, который подается в дома. Это было бы эквивалентно левому и правому контактам в розетке.

Это символ резистора — устройства, которое препятствует прохождению тока. Его можно использовать для моделирования лампочки, человека, прикасающегося к проводу, или даже сопротивления провода.

Это провод. Мы предполагаем, что его сопротивление равно 0. Если нам нужно смоделировать сопротивление провода, мы добавляем в схему мнимый резистор.

Обратите внимание, что напряжение между любыми двумя точками на наших идеальных проводах без сопротивления всегда будет равно 0, что, по-видимому, указывает (согласно закону Ома, см. ниже) на то, что по ним никогда не будет протекать ток (или, скорее, ток равен 0/0). Мы игнорируем этот факт как теоретический, поскольку реальные провода всегда будут иметь некоторое сопротивление.

Этот символ называется «заземление», но на самом деле он обозначает нейтральный провод, а не третий контакт, который электрик назвал бы «землёй». Если на схеме несколько заземлений, мы предполагаем, что все они соединены.

Для анализа таких цепей достаточно знать три закона: закон Ома, закон Кирхгофа для силы тока и закон Кирхгофа для напряжения.

Voltage = Current * Resistance

(aka. V = IR)

Таким образом, если вам известны только два значения (Voltage, Current, Resistance) для одного резистора, вы можете найти третье.

«Суммарный ток, поступающий в соединение проводов или устройство, равен суммарному току, выходящему из соединения/устройства»

Если вы представите, что электричество — это вода, и замените «ток» на «воду», то всё станет почти очевидным. Это также можно назвать «сохранением тока».

Обратите внимание, что это означает, что ток не «расходуется», как считают многие.

«Сумма всех напряжений в контуре равна 0»

Звучит сложно, но на самом деле всё просто: по сути, это означает, что если сложить все увеличения и уменьшения напряжения в цикле, то, вернувшись к исходному значению, вы получите 0. Если заменить «напряжение» на «давление», то аналогия с водой тоже будет уместна.

(изображение взято с здесь)

Наконец, давайте проанализируем вашу схему.

Согласно закону Кирхгофа, напряжение на R2 = 0. Согласно закону Ома, это означает, что ток через R2 = 0, поэтому лампочка не загорится. Схема, которую вы привели в ответе...

Совершенно верно, при условии, что R1 = 960 Ом (сопротивление R2 не имеет значения).

В комментариях выше высказывалось опасение, что эта схема нереалистична, поскольку в ней не учитывается сопротивление провода. Это правда; давайте попробуем проанализировать более реалистичную схему.

Какой ток проходит через «Вас» в этой цепи?

Сначала мы находим силу тока во всей цепи. Это можно сделать, используя только три приведённых выше закона и много алгебры (студентов-физиков учат использовать упрощённый метод, называемый эквивалентным сопротивлением). Поскольку это не урок алгебры, я пропущу этот шаг и просто скажу, что эквивалентное сопротивление составляет чуть меньше 1002 Ом, то есть ток, потребляемый от генератора, составляет примерно 120 В/1002 Ом ≈ 0,11976 А (вы можете провести вычисления самостоятельно, однако).

По данным KCL, мы видим, что

(Current through generator)

= (Current through hot wire)

= (Current through device)

= (Current through You + Current through neutral wire)

= 0.11976A

Согласно закону Ома, это означает, что падение напряжения на фазном проводе составляет

1Ω * 0.11976A = 0.11976V

и падение напряжения на устройстве составляет

1000Ω * 0.11976A = 119.76V

Поскольку напряжение НАРАСТАЕТ на нашем генераторе переменного тока и составляет 120 В, по закону Кирхгофа это означает, что НАПРЯЖЕНИЕ ПАДАЕТ на вас (и на нейтральном проводе)

120V - 119.76V - 0.11976V ≈ 0.12V

Наконец, согласно закону Ома, это означает, что сила тока в вашей цепи будет составлять около

0.12V/10kΩ = 0.012mA

Если «вы» на этой схеме — это действительно вы, то, согласно этому ответу, порог чувствительности к переменному току частотой 60 Гц составляет около 0,4 мА. Таким образом, хотя ток действительно будет проходить через ваше тело, вы его не почувствуете, даже если будете стоять в ванне с водой.

В случае, когда «Вы» на самом деле являетесь лампочкой накаливания, ток будет течь, но свет, который она излучает, скорее всего, будет таким тусклым, что вы его не увидите.

А если «Вы» — это люминесцентная лампа, как на ваших фотографиях, то балласт вообще не позволит току проходить через неё.

Наконец, давайте сравним описанный выше случай с ситуацией, когда вы прикасаетесь к горячему проводу, когда устройство включено и вы находитесь под напряжением:

Или аналогичный случай, когда устройство выключено (или нейтраль отключена!):

В обоих случаях сила тока, проходящего через вас, будет лишь немного меньше 12 мА. 12 мА достаточно, чтобы вызвать сильную боль и сокращение мышц, из-за чего вы не сможете отпустить провод. А если вы вспотели или у вас в этот день пониженное сопротивление кожи, сила тока будет ещё больше, возможно, настолько, что вы умрёте (для этого потребуется около 100 мА, согласно приведённой выше ссылке).

Это идеализированная модель бытовой электропроводки.

Вы моделируете все свои провода так, как если бы они были идеальными проводниками.
Все провода (за исключением сверхпроводников) оказывают им сопротивление.
Кроме того, в местах соединения проводов может возникать дополнительное сопротивление. (проволочные гайки, розетки и т. д.)

Вы также не учли, что провода расположены близко друг к другу на значительном расстоянии.
Таким образом, они также действуют как линии радиочастотной передачи, индуцируя ток в заземляющем проводе.

Всё это приводит к тому, что напряжение на всех трёх проводах в розетке отличается от напряжения в распределительном щите.

Вот простой способ доказать это.

1. Возьмите хороший мультиметр (с сопротивлением 1 МОм или выше) и установите его на измерение переменного напряжения (подойдёт настройка на 20 В переменного тока).
2. Прикоснитесь пальцами к одному из щупов. (больше ни к чему не прикасайтесь)
3. По очереди прикоснитесь другим щупом к нейтрали и заземлению в конце сильно нагруженной цепи. Запишите показания.
4. Повторите процедуру у розетки рядом с техническим входом.

Я получаю 5 В переменного тока на нейтрали и 0,7 В переменного тока на заземлении сильно нагруженной цепи.

В розетке рядом с служебным входом без нагрузки напряжение на нейтральном и заземляющем проводах составляет около 0,15 В переменного тока.

Я также измерил напряжение между заземляющим стержнем и точкой на земле в нескольких метрах от него и получил те же 0,15 В переменного тока.

Чтобы убедиться, что мультиметр работает правильно, я коснулся обоих щупов пальцами и получил 0 В переменного тока.

Таким образом, вы можете получить удар током не только от нейтрального провода, но и от заземляющего.
Например, вы сидите на краю бассейна с заземлённым насосом, а периметр бассейна не заземлён.

Я почти уверен, что уже проводил этот тест и получал более высокие показания на заземляющем стержне. Они проложили несколько новых линий электропередачи и установили опоры для новой подстанции, что, возможно, помогло приблизить заземляющий проводник к 0 В переменного тока.

Это также предполагает, что домовладелец не менял розетку и по ошибке поменял местами фазу и ноль.