Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Spadek napięcia w obwodzie szeregowym
- Obwody równoległe vs. szeregowe
- Obwody szeregowo-równoległe
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Na powyższym równoległym schemacie obwodu spadek napięcia można znaleźć, sumując rezystory każdego opornika i określając, jakie napięcie wynika z prądu w tej konfiguracji. Te przykłady obwodów równoległych ilustrują koncepcje prądu i napięcia w różnych gałęziach.
W równoległym schemacie połączeń Napięcie spadek na oporniku w obwodzie równoległym jest taki sam we wszystkich opornikach w każdej gałęzi obwodu równoległego. Napięcie wyrażone w woltach mierzy siłę elektromotoryczną lub różnicę potencjałów, która napędza obwód.
Gdy masz obwód o znanej ilości obecny, przepływ ładunku elektrycznego, można obliczyć spadek napięcia na schematach obwodów równoległych poprzez:
Ta metoda rozwiązywania równań działa, ponieważ prąd wpływający do dowolnego punktu w obwodzie równoległym powinien być równy prądowi wyjściowemu. Dzieje się tak z powodu Obecne prawo Kirchhoffa, który stwierdza, że „algebraiczna suma prądów w sieci przewodników spotykających się w punkcie wynosi zero”. Kalkulator obwodu równoległego wykorzystałby to prawo w gałęziach obwodu równoległego.
Jeśli porównamy prąd wchodzący do trzech gałęzi obwodu równoległego, powinien on być równy całkowitemu prądowi opuszczającemu gałęzie. Ponieważ spadek napięcia pozostaje stały na każdym rezystorze równolegle, ten spadek napięcia można zsumować rezystancję każdego rezystora, aby uzyskać całkowitą rezystancję i określić napięcie na podstawie tej wartości. Pokazują to przykłady obwodów równoległych.
Spadek napięcia w obwodzie szeregowym
••• Syed Hussain AtherZ drugiej strony w obwodzie szeregowym można obliczyć spadek napięcia na każdym oporniku, wiedząc, że w obwodzie szeregowym prąd jest stały przez cały czas. Oznacza to, że spadek napięcia różni się w zależności od rezystora i zależy od rezystancji zgodnie z prawem Ohma V = IR. W powyższym przykładzie spadek napięcia na każdym oporniku wynosi:
V.1 = R1 x I = 3 Ω x 3 A = 9 V.
V.2 = R2 x I = 10 Ω x 3 A = 30 V.
V3 = __ R.3 x I = 5 Ω x 3 A = 15 V.
Suma każdego spadku napięcia powinna być równa napięciu akumulatora w obwodzie szeregowym. Oznacza to, że nasza bateria ma napięcie 54 V.
Ta metoda rozwiązywania równań działa, ponieważ spadki napięcia wchodzące do wszystkich rezystorów ustawionych szeregowo powinny sumować się do całkowitego napięcia obwodu szeregowego. Dzieje się tak z powodu Prawo napięcia Kirchhoffa, który stwierdza, że „ukierunkowana suma różnic potencjałów (napięć) wokół dowolnej zamkniętej pętli wynosi zero”. Oznacza to, że w dowolnym punkcie zamkniętego obwodu szeregowego spadki napięcia na każdym oporniku powinny sumować się do całkowitego napięcia obwodu. Ponieważ prąd jest stały w obwodzie szeregowym, spadki napięcia muszą różnić się między poszczególnymi rezystorami.
Obwody równoległe vs. szeregowe
W obwodzie równoległym wszystkie elementy obwodu są połączone między tymi samymi punktami w obwodzie. To daje im ich strukturę rozgałęzienia, w której prąd dzieli się między każdą gałąź, ale spadek napięcia na każdej gałęzi pozostaje taki sam. Suma każdego rezystora daje całkowitą rezystancję w oparciu o odwrotność każdej rezystancji (1 / Rcałkowity = 1 / R1 + 1 / R2 ... dla każdego opornika).
Natomiast w obwodzie szeregowym istnieje tylko jedna ścieżka przepływu prądu. Oznacza to, że prąd pozostaje stały przez cały czas, a zamiast tego spadki napięcia różnią się w zależności od rezystora. Suma każdego rezystora daje całkowity opór, gdy sumuje się liniowo (Rcałkowity = R1 + R2 ... dla każdego opornika).
Obwody szeregowo-równoległe
Możesz użyć obu praw Kirchhoffa dla dowolnego punktu lub pętli w dowolnym obwodzie i zastosować je do określenia napięcia i prądu. Prawa Kirchhoffa dają metodę określania prądu i napięcia w sytuacjach, w których charakter obwodu szeregowego i równoległego może nie być tak prosty.
Zasadniczo w przypadku obwodów, które mają elementy szeregowe i równoległe, poszczególne części obwodu można traktować jako szeregowe lub równoległe i odpowiednio je połączyć.
Te skomplikowane obwody szeregowo-równoległe można rozwiązać na więcej niż jeden sposób. Jedną z metod jest traktowanie ich części równolegle lub szeregowo. Inną metodą jest wykorzystanie praw Kirchhoffa do ustalenia uogólnionych rozwiązań wykorzystujących układ równań. Kalkulator obwodów szeregowo-równoległych uwzględniałby inną naturę obwodów.
W powyższym przykładzie bieżący punkt wyjścia A powinien być równy bieżącemu punktowi wyjścia A. Oznacza to, że możesz napisać:
(1) I1 = Ja2 + I3 lub ja1 - JA2 - JA3 = 0
Jeśli potraktujesz górną pętlę jak zamknięty szeregowy obwód i potraktujesz spadek napięcia na każdym oporniku za pomocą prawa Ohma z odpowiednią rezystancją, możesz napisać:
(2) V1 - R1ja1 - R2ja2 = 0
i robiąc to samo dla dolnej pętli, możesz traktować każdy spadek napięcia w kierunku prądu jako zależny od prądu i rezystancji, aby zapisać:
(3) V1 + V__2 + R3ja3 - R2ja2 = 0
To daje trzy równania, które można rozwiązać na wiele sposobów. Możesz przepisać każde z równań (1) - (3) tak, aby napięcie było z jednej strony, a prąd i rezystancja z drugiej. W ten sposób można traktować trzy równania jako zależne od trzech zmiennych I1, JA2 i ja3, ze współczynnikami kombinacji R1, R2 i R3.
(1) I1 + - I2+ - JA3 = 0
(2) R1ja1 + R2ja2 + 0 x I3 = V.1
(3) 0 x I1 + R2ja2 - R3ja3 = V.1 + V.2
Te trzy równania pokazują, w jaki sposób napięcie w każdym punkcie obwodu zależy w jakiś sposób od prądu i rezystancji. Jeśli pamiętasz prawa Kirchhoffa, możesz stworzyć uogólnione rozwiązania problemów z obwodami i rozwiązać je za pomocą notacji macierzowej. W ten sposób możesz podłączyć wartości dla dwóch wielkości (między napięciem, prądem, rezystancją), aby rozwiązać dla trzeciej.