Zawartość

• Do kroku
• Część 1 z 4: Zrozumienie podstawowej terminologii
• Część 2 z 4: Określ całkowity prąd obwodu szeregowego
• Część 3 z 4: Obliczanie całkowitego prądu w obwodach równoległych
• Część 4 z 4: Rozwiązywanie przykładu z obwodami równoległymi
• Porady
• Warunki

Połączenie szeregowe najłatwiej wyobrazić sobie jako łańcuch elementów. Składniki są dodawane sekwencyjnie i wyrównane. Jest tylko jedna ścieżka, przez którą mogą płynąć elektrony i lądowiska. Kiedy już masz podstawowe pojęcie o tym, co pociąga za sobą połączenie szeregowe, możesz dowiedzieć się, jak obliczyć całkowity prąd.

Do kroku

Część 1 z 4: Zrozumienie podstawowej terminologii

1. Zapoznaj się z tym, czym jest przepływ. Prąd to ruch nośników naładowanych elektrycznie, takich jak elektrony, prąd ładunku w jednostce czasu. Ale co to jest ładunek, a czym elektron? Elektron to ujemnie naładowana cząstka. Ładunek jest właściwością materii używaną do wskazania, czy coś jest naładowane dodatnio czy ujemnie. Podobnie jak magnesy, równe ładunki odpychają się, a odmienne ładunki przyciągają się.
   • Możemy to zilustrować wodą. Woda składa się z cząsteczki H2O - co oznacza wiązanie 2 atomów wodoru i 1 atomu tlenu. Wiemy, że atom tlenu i dwa atomy wodoru tworzą razem cząsteczkę wody (H2O).
   • Płynąca woda składa się z milionów milionów tej cząsteczki. Możemy porównać przepływającą ilość wody z prądem elektrycznym; cząsteczka z elektronem; i ładunek atomami.
2. Zrozum, do czego odnosi się napięcie. Napięcie to „siła” napędzająca prąd. Aby najlepiej zilustrować napięcie, posłużymy się akumulatorem jako przykładem. Wewnątrz baterii zachodzi szereg reakcji chemicznych, które powodują gromadzenie się elektronów w dodatnim biegunie baterii.
   • Jeśli teraz podłączymy dodatni punkt połączenia medium (np. Drutu) do ujemnego bieguna akumulatora, to elektrony zaczną się oddalać od siebie, ponieważ, jak wspomnieliśmy wcześniej, równe ładunki odpychają się.
   • Ponadto, ze względu na prawo zachowania ładunku (które mówi, że ładunek netto układu izolowanego musi pozostać taki sam), elektrony będą próbowały zrównoważyć ładunki, przechodząc od wyższego stężenia elektronów do niższego stężenia. Lub odpowiednio od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego.
   • Ten ruch tworzy potencjalną różnicę na każdym z końców, którą możemy teraz nazwać napięciem.
3. Wiedz, czym jest opór. Z drugiej strony opór to opór pewnych elementów przeciw przepływowi ładunku.
   • Rezystory to elementy o znacznej rezystancji. Są umieszczane w określonych miejscach w obwodzie lub obwodzie, aby regulować przepływ ładunku lub elektronów.
   • Jeśli nie ma rezystorów, elektrony nie będą regulowane, a sprzęt może zostać przeładowany i uszkodzony lub zapalić się od przegrzania.

Część 2 z 4: Określ całkowity prąd obwodu szeregowego

1. Określa całkowitą rezystancję obwodu. Wyobraź sobie słomkę, dzięki której pijesz. Ściśnij go kilkoma palcami. Co zauważasz? Przepływ wody zmniejszy się. Ścisk tworzy opór. Twoje palce blokują wodę (która reprezentuje przepływ). Ponieważ ściskanie odbywa się w linii prostej, odbywa się szeregowo. Z tego przykładu wynika całkowita rezystancja rezystorów połączonych szeregowo:
   • R (łącznie) = R1 + R2 + R3
2. Określ całkowite napięcie rezystora. Zwykle całkowite napięcie będzie już podane, ale w przypadkach, w których podane są poszczególne napięcia, możemy użyć następującego równania:
   • V (łącznie) = V1 + V2 + V3
   • Ale dlaczego tak jest? Ponownie, używając analogii słomki, czego spodziewasz się, gdy ściskasz słomkę? Wtedy potrzeba więcej wysiłku, aby przepuścić wodę przez słomkę. Całkowity wysiłek, jaki musisz wykonać, jest wytwarzany przez indywidualną siłę wymaganą dla poszczególnych zacisków.
   • Jego „siła” nazywana jest napięciem, ponieważ napędza przepływ wody. Dlatego jest naturalne, że całkowite napięcie wynika z dodania poszczególnych napięć na każdym rezystorze.
3. Oblicz całkowity prąd w systemie. Ponownie posługując się analogią ze słomką: czy coś zmieniło się w ilości wody, mimo że ściśnięto słomkę? Nie. Chociaż tempo, w jakim przyjmowałeś wodę, zmieniało się, ilość wody, którą mogłeś pić, pozostała taka sama. A jeśli przyjrzeć się dokładniej ilości wody wpływającej i wypływającej, uszczypnięcia są takie same, ponieważ prędkość wody jest stała, więc możemy powiedzieć, że:
   • I1 = I2 = I3 = I (łącznie)
4. Pamiętaj o prawie Ohma. Ale jeszcze cię tam nie ma! Pamiętaj, że nie mamy żadnych z tych danych, ale możemy użyć prawa Ohma, stosunku napięcia, prądu i rezystancji:
   • V = IR
5. Spróbuj znaleźć przykład. Trzy rezystory, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω i R3 = 9Ω są połączone szeregowo. W obwodzie występuje napięcie 2,5 V. Oblicz całkowity prąd w obwodzie. Najpierw obliczmy całkowity opór:
   • R (łącznie) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • A zatem R (łącznie) = 21 Ω
6. Użyj prawa Ohma, aby obliczyć całkowity prąd:
   • V (łącznie) = I (łącznie) x R (łącznie)
   • I (łącznie) = V (łącznie) / R (łącznie)
   • I (łącznie) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (łącznie) = 0,1190 A.

Część 3 z 4: Obliczanie całkowitego prądu w obwodach równoległych

1. Zrozum, czym jest obwód równoległy. Jak sama nazwa wskazuje, obwód równoległy składa się z elementów ułożonych równolegle. Wykorzystuje to wiele przewodów, tworząc ścieżki do przewodzenia prądu.
2. Oblicz całkowite napięcie. Ponieważ omówiliśmy już różne terminy w poprzedniej sekcji, możemy teraz przejść bezpośrednio do obliczeń. Na przykład weź rurę z dwoma odgałęzieniami, każda o innej średnicy. Czy aby woda płynęła w obu rurach, musisz używać nierównych sił w każdej z rur? Nie. Potrzebujesz tylko wystarczającej mocy, aby woda mogła płynąć. Dlatego używając analogii, że woda jest prądem, a siła napięciem, możemy powiedzieć, że:
   • V (łącznie) = V1 + V2 + V3
3. Oblicz całkowity opór. Załóżmy, że chcesz regulować przepływ wody przez obie rury. Jak blokujesz rury? Czy po prostu umieszczasz blok w każdej gałęzi, czy też umieszczasz wiele bloków w sposób ciągły, aby móc kontrolować przepływ wody? Będziesz musiał zrobić to drugie. Ta sama analogia dotyczy rezystorów. Rezystory połączone szeregowo regulują prąd znacznie lepiej niż te ustawione równolegle. Równanie całkowitej rezystancji w obwodzie równoległym jest następujące:
   • 1 / R (łącznie) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Oblicz całkowity przepływ. Wracając do naszego przykładu, woda przepływająca ze źródła do rozwidlenia jest podzielona. To samo dotyczy energii elektrycznej. Ponieważ istnieje kilka ścieżek, którymi może przepływać ładunek, można powiedzieć, że został on podzielony. Trasy niekoniecznie są obciążone równymi opłatami. Zależy to od oporów i materiałów komponentów w każdej gałęzi. Dlatego całkowite równanie prądu jest po prostu sumą wszystkich prądów na wszystkich ścieżkach:
   • I (łącznie) = I1 + I2 + I3
   • Oczywiście nie możemy jeszcze tego wykorzystać, ponieważ nie znamy jeszcze poszczególnych prądów. W tym przypadku można również użyć prawa Ohma.

Część 4 z 4: Rozwiązywanie przykładu z obwodami równoległymi

1. Spróbuj na przykładzie. 4 rezystory są podzielone na dwie gałęzie lub ścieżki połączone równolegle. W gałęzi 1 znajdujemy R1 = 1 Ω i R2 = 2 Ω, aw gałęzi drugiej R3 = 0,5 Ω i R4 = 1,5 Ω. Rezystory w każdym padzie są połączone szeregowo. Przyłożone napięcie na gałąź 1 wynosi 3 V. Określa całkowity prąd.
2. Najpierw określ całkowity opór. Ponieważ rezystory w każdej gałęzi są połączone szeregowo, najpierw określimy całkowitą rezystancję w każdej gałęzi.
   • R (łącznie 1 i 2) = R1 + R2
   • R (łącznie 1 i 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (łącznie 1 i 2) = 3 Ω
   • R (łącznie 3 i 4) = R3 + R4
   • R (łącznie 3 i 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (łącznie 3 i 4) = 2 Ω
3. Wprowadź to do równania połączenia równoległego. Teraz, ponieważ gałęzie są połączone równolegle, użyjemy równania dla połączenia równoległego
   • (1 / R (łącznie)) = (1 / R (łącznie 1 i 2)) + (1 / R (łącznie 3 i 4))
   • (1 / R (łącznie)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (łącznie)) = ⅚
   • R (łącznie) = 1,2 Ω
4. Określ całkowite napięcie. Teraz oblicz całkowite napięcie. Ponieważ całkowite napięcie jest równe każdemu indywidualnemu napięciu:
   • V (łącznie) = V1 = 3 V.
5. Użyj prawa Ohma, aby określić całkowity prąd. Teraz możemy obliczyć całkowity prąd za pomocą prawa Ohma.
   • V (łącznie) = I (łącznie) x R (łącznie)
   • I (łącznie) = V (łącznie) / R (łącznie)
   • I (łącznie) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (łącznie) = 2,5 A.

Porady

• Całkowita rezystancja obwodu równoległego jest zawsze mniejsza niż KAŻDEGO pojedynczego rezystora.

Warunki

• Obwód - składający się z elementów (takich jak rezystory, kondensatory i cewki) połączonych przewodami, przez które może przepływać prąd.
• Rezystory - komponenty, które mogą zmniejszać lub wytrzymywać prąd
• Prąd - przepływ ładunku przez przewody; jednostka Amper (A)
• Napięcie - praca na jednostkę obciążenia; Jednostka Napięcie (V)
• Rezystancja - miara rezystancji elementu na prąd elektryczny; jednostka Ohm (Ω)