Περιεχόμενο

• Για να πας
• Μέρος 1 από 4: Κατανόηση της βασικής ορολογίας
• Μέρος 2 από 4: Προσδιορίστε το συνολικό ρεύμα ενός κυκλώματος σειράς
• Μέρος 3 από 4: Υπολογισμός του συνολικού ρεύματος σε παράλληλα κυκλώματα
• Μέρος 4 από 4: Επίλυση παραδείγματος με παράλληλα κυκλώματα
• Συμβουλές
• Οροι

Ο ευκολότερος τρόπος να φανταστεί κανείς μια σύνδεση σειράς είναι ως μια αλυσίδα συστατικών. Τα συστατικά προστίθενται διαδοχικά και ευθυγραμμίζονται. Υπάρχει μόνο μία διαδρομή μέσω της οποίας μπορούν να ρέουν τα ηλεκτρόνια και οι προσγειώσεις. Μόλις έχετε μια βασική ιδέα για το τι συνεπάγεται μια σύνδεση σειράς, μπορείτε να μάθετε πώς να υπολογίζετε το συνολικό ρεύμα.

Για να πας

Μέρος 1 από 4: Κατανόηση της βασικής ορολογίας

1. Εξοικειωθείτε με τη ροή. Το ρεύμα είναι η κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων φορέων όπως τα ηλεκτρόνια, το ρεύμα της φόρτισης ανά μονάδα χρόνου. Αλλά τι είναι το φορτίο και τι είναι ένα ηλεκτρόνιο; Ένα ηλεκτρόνιο είναι ένα αρνητικά φορτισμένο σωματίδιο. Η χρέωση είναι ιδιοκτησία της ύλης που χρησιμοποιείται για να δείξει εάν κάτι χρεώνεται θετικά ή αρνητικά. Όπως οι μαγνήτες, τα ίδια φορτία απωθούν το ένα το άλλο και τα διαφορετικά φορτία προσελκύουν το ένα το άλλο.
   • Μπορούμε να το απεικονίσουμε με νερό. Το νερό αποτελείται από το μόριο H2O - που σημαίνει δεσμό 2 ατόμων υδρογόνου και 1 ατόμου οξυγόνου. Γνωρίζουμε ότι το άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου μαζί δημιουργούν ένα μόριο νερού (H2O).
   • Το ρέον νερό αποτελείται από εκατομμύρια και εκατομμύρια αυτού του μορίου. Μπορούμε να συγκρίνουμε την ρέουσα ποσότητα νερού με ηλεκτρικό ρεύμα. το μόριο με ένα ηλεκτρόνιο · και το φορτίο με τα άτομα.
2. Κατανοήστε σε τι αναφέρεται η τάση. Η τάση είναι η «δύναμη» που κινεί το ρεύμα. Για καλύτερη απεικόνιση της τάσης, χρησιμοποιούμε την μπαταρία ως παράδειγμα. Μέσα σε μια μπαταρία υπάρχει μια σειρά χημικών αντιδράσεων που προκαλούν τη συγκέντρωση ηλεκτρονίων στον θετικό πόλο της μπαταρίας.
   • Τώρα αν συνδέσουμε το θετικό σημείο σύνδεσης ενός μέσου (π.χ. ένα καλώδιο) στον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας, τότε τα ηλεκτρόνια θα αρχίσουν να κινούνται για να απομακρυνθούν το ένα από το άλλο, επειδή, όπως αναφέραμε προηγουμένως, τα ίδια φορτία απωθούν μεταξύ τους.
   • Επιπλέον, λόγω του νόμου διατήρησης του φορτίου (ο οποίος δηλώνει ότι το καθαρό φορτίο ενός απομονωμένου συστήματος πρέπει να παραμείνει το ίδιο), τα ηλεκτρόνια θα προσπαθήσουν να εξισορροπήσουν τα φορτία μεταβαίνοντας από την υψηλότερη συγκέντρωση ηλεκτρονίων στην χαμηλότερη συγκέντρωση. Ή από τον θετικό πόλο στον αρνητικό πόλο αντίστοιχα.
   • Αυτή η κίνηση δημιουργεί μια πιθανή διαφορά σε κάθε ένα από τα άκρα, το οποίο μπορούμε τώρα να ονομάσουμε τάση.
3. Μάθετε τι είναι η αντίσταση. Η αντίσταση, από την άλλη πλευρά, είναι η αντίσταση ορισμένων στοιχείων έναντι της ροής του φορτίου.
   • Οι αντιστάσεις είναι στοιχεία με σημαντική αντίσταση. Τοποθετούνται σε ορισμένα σημεία εντός κυκλώματος ή κυκλώματος για ρύθμιση της ροής του φορτίου ή των ηλεκτρονίων.
   • Εάν δεν υπάρχουν αντιστάσεις, τα ηλεκτρόνια δεν θα ρυθμιστούν και ο εξοπλισμός μπορεί να υπερφορτωθεί και να υποστεί ζημιά ή να προκληθεί πυρκαγιά από υπερθέρμανση.

Μέρος 2 από 4: Προσδιορίστε το συνολικό ρεύμα ενός κυκλώματος σειράς

1. Καθορίζει τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος. Φανταστείτε ένα άχυρο που σας κάνει να πιείτε. Πιέστε το με αρκετά δάχτυλα. Τι παρατηρείς; Η ροή του νερού θα μειωθεί. Η συμπίεση σχηματίζει αντίσταση. Τα δάχτυλά σας μπλοκάρουν το νερό (που αντιπροσωπεύει τη ροή). Δεδομένου ότι η συμπίεση γίνεται σε ευθεία γραμμή, πραγματοποιείται σε σειρά. Από αυτό το παράδειγμα ακολουθεί η συνολική αντίσταση αντιστάσεων σε σειρά:
   • R (σύνολο) = R1 + R2 + R3
2. Προσδιορίστε τη συνολική τάση της αντίστασης. Συνήθως θα δοθεί ήδη η συνολική τάση, αλλά στις περιπτώσεις όπου δίδονται μεμονωμένες τάσεις, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ακόλουθη εξίσωση:
   • V (σύνολο) = V1 + V2 + V3
   • Αλλά γιατί συμβαίνει αυτό; Και πάλι χρησιμοποιώντας την αναλογία άχυρου, τι περιμένετε να συμβεί όταν πιέζετε το άχυρο; Τότε χρειάζεται περισσότερη προσπάθεια για να πάρει νερό μέσα από το άχυρο. Η συνολική προσπάθεια που πρέπει να κάνετε παράγεται από τη μεμονωμένη δύναμη που απαιτείται για τα μεμονωμένα άκρα.
   • Η «δύναμη» που απαιτείται ονομάζεται τάση, επειδή οδηγεί τη ροή του νερού. Επομένως, είναι φυσικό ότι η συνολική τάση προκύπτει από την προσθήκη των μεμονωμένων τάσεων σε κάθε αντίσταση.
3. Υπολογίστε το συνολικό ρεύμα στο σύστημα. Χρησιμοποιώντας και πάλι την αναλογία του αχύρου: Μήπως άλλαξε κάτι στην ποσότητα του νερού, παρόλο που πιέσατε το άχυρο; Οχι. Παρόλο που ο ρυθμός με τον οποίο πήρατε το νερό άλλαξε, η ποσότητα του νερού που θα μπορούσατε να πιείτε παρέμεινε η ίδια. Και αν κοιτάξετε πιο προσεκτικά την ποσότητα του νερού που εισέρχεται και εξέρχεται, οι πρέσες είναι οι ίδιοι, επειδή η ταχύτητα του νερού είναι σταθερή, οπότε μπορούμε να πούμε ότι:
   • I1 = I2 = I3 = I (σύνολο)
4. Θυμηθείτε το νόμο του Ohm. Αλλά δεν είστε ακόμα εκεί! Θυμηθείτε, δεν έχουμε κανένα από αυτά τα δεδομένα, αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον Νόμο του Ohm, την αναλογία τάσης, ρεύματος και αντίστασης:
   • V = IR
5. Προσπαθήστε να βρείτε ένα παράδειγμα. Τρεις αντιστάσεις, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω και R3 = 9Ω συνδέονται σε σειρά. Υπάρχει τάση 2.5V στο κύκλωμα. Υπολογίστε το συνολικό ρεύμα στο κύκλωμα. Αρχικά, ας υπολογίσουμε τη συνολική αντίσταση:
   • R (σύνολο) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • Ετσι R (σύνολο) = 21 Ω
6. Χρησιμοποιήστε το νόμο του Ohm για να υπολογίσετε το συνολικό ρεύμα:
   • V (σύνολο) = I (σύνολο) x R (σύνολο)
   • I (σύνολο) = V (σύνολο) / R (σύνολο)
   • I (σύνολο) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (σύνολο) = 0.1190 A.

Μέρος 3 από 4: Υπολογισμός του συνολικού ρεύματος σε παράλληλα κυκλώματα

1. Κατανοήστε τι είναι ένα παράλληλο κύκλωμα. Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα παράλληλο κύκλωμα αποτελείται από εξαρτήματα διατεταγμένα παράλληλα. Αυτό χρησιμοποιεί πολλαπλές καλωδιώσεις, δημιουργώντας διαδρομές για τη διεξαγωγή ρεύματος.
2. Υπολογίστε τη συνολική τάση. Δεδομένου ότι έχουμε ήδη καλύψει τους διαφορετικούς όρους στην προηγούμενη ενότητα, μπορούμε τώρα να προχωρήσουμε απευθείας στους υπολογισμούς. Για παράδειγμα, πάρτε ένα σωλήνα με δύο κλαδιά, το καθένα με διαφορετική διάμετρο. Για να ρέει το νερό και στους δύο σωλήνες, πρέπει να χρησιμοποιήσετε άνισες δυνάμεις σε καθέναν από τους σωλήνες; Οχι. Χρειάζεστε μόνο αρκετή ισχύ για να ρέει το νερό. Επομένως, χρησιμοποιώντας την αναλογία ότι το νερό είναι το ρεύμα και η δύναμη είναι η τάση, μπορούμε να πούμε ότι:
   • V (σύνολο) = V1 + V2 + V3
3. Υπολογίστε τη συνολική αντίσταση. Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να ρυθμίσετε το νερό που ρέει και από τους δύο σωλήνες. Πώς μπλοκάρετε τους σωλήνες; Απλά τοποθετείτε ένα μπλοκ σε κάθε κλάδο ή τοποθετείτε πολλαπλά μπλοκ διαδοχικά, για να μπορείτε να ελέγχετε τη ροή του νερού; Θα πρέπει να κάνετε το τελευταίο. Η ίδια αναλογία ισχύει για τις αντιστάσεις. Οι αντιστάσεις που συνδέονται σε σειρά ρυθμίζουν το ρεύμα πολύ καλύτερα από αυτά που διατάσσονται παράλληλα. Η εξίσωση για τη συνολική αντίσταση σε παράλληλο κύκλωμα είναι:
   • 1 / R (σύνολο) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Υπολογίστε τη συνολική ροή. Επιστρέφοντας στο παράδειγμά μας, το νερό που ρέει από την πηγή στο πιρούνι διαιρείται. Το ίδιο ισχύει και για την ηλεκτρική ενέργεια. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλές διαδρομές μέσω των οποίων μπορεί να ρέει η φόρτιση, μπορείτε να πείτε ότι έχει χωριστεί. Οι διαδρομές δεν λαμβάνουν απαραίτητα ίσα ποσά. Εξαρτάται από τις αντιστάσεις και τα υλικά των εξαρτημάτων σε κάθε κλάδο. Επομένως, η συνολική τρέχουσα εξίσωση είναι απλώς το άθροισμα του ρεύματος σε όλες τις διαδρομές:
   • I (σύνολο) = I1 + I2 + I3
   • Φυσικά δεν μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ακόμα, γιατί δεν γνωρίζουμε ακόμη τα μεμονωμένα ρεύματα. Σε αυτήν την περίπτωση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ο νόμος του Ohm.

Μέρος 4 από 4: Επίλυση παραδείγματος με παράλληλα κυκλώματα

1. Δοκιμάστε ένα παράδειγμα. 4 αντιστάσεις χωρίζονται σε δύο κλάδους ή διαδρομές που συνδέονται παράλληλα. Στον κλάδο 1 βρίσκουμε R1 = 1 Ω και R2 = 2 Ω, και στον κλάδο δύο βρίσκουμε R3 = 0,5 Ω και R4 = 1,5 Ω. Οι αντιστάσεις σε κάθε μαξιλάρι συνδέονται σε σειρά. Η εφαρμοζόμενη τάση στον κλάδο 1 είναι 3 V. Καθορίζει το συνολικό ρεύμα.
2. Κατ 'αρχάς προσδιορίστε τη συνολική αντίσταση. Δεδομένου ότι οι αντιστάσεις σε κάθε κλάδο συνδέονται σε σειρά, θα καθορίσουμε πρώτα τη συνολική αντίσταση σε κάθε κλάδο.
   • R (σύνολο 1 & 2) = R1 + R2
   • R (σύνολο 1 & 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (σύνολο 1 & 2) = 3 Ω
   • R (σύνολο 3 & 4) = R3 + R4
   • R (σύνολο 3 & 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (σύνολο 3 & 4) = 2 Ω
3. Εισαγάγετε αυτό στην εξίσωση για την παράλληλη σύνδεση. Τώρα, δεδομένου ότι οι κλάδοι συνδέονται παράλληλα, θα χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση για παράλληλη σύνδεση
   • (1 / R (σύνολο)) = (1 / R (σύνολο 1 & 2)) + (1 / R (σύνολο 3 & 4))
   • (1 / R (σύνολο)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (σύνολο)) = ⅚
   • R (σύνολο) = 1,2 Ω
4. Προσδιορίστε τη συνολική τάση. Τώρα υπολογίστε τη συνολική τάση. Δεδομένου ότι η συνολική τάση είναι ίση με κάθε μεμονωμένη τάση:
   • V (σύνολο) = V1 = 3 V.
5. Χρησιμοποιήστε το νόμο του Ohm για να προσδιορίσετε το συνολικό ρεύμα. Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε το συνολικό ρεύμα χρησιμοποιώντας το Νόμο του Ohm.
   • V (σύνολο) = I (σύνολο) x R (σύνολο)
   • I (σύνολο) = V (σύνολο) / R (σύνολο)
   • I (σύνολο) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (σύνολο) = 2,5 A.

Συμβουλές

• Η συνολική αντίσταση ενός παράλληλου κυκλώματος είναι πάντα μικρότερη από ΚΑΘΕ μεμονωμένη αντίσταση.

Οροι

• Κύκλωμα - που αποτελείται από εξαρτήματα (όπως αντιστάσεις, πυκνωτές και πηνία) που συνδέονται με καλώδια, μέσω των οποίων μπορεί να ρέει ρεύμα.
• Αντιστάσεις - εξαρτήματα που μπορούν να μειώσουν ή να αντισταθούν στο ρεύμα
• Ρεύμα - η ροή φόρτισης μέσω των καλωδίων. μονάδα Ampere (A)
• Τάση - εργασία ανά μονάδα φόρτωσης. τάση μονάδας (V)
• Αντίσταση - μέτρηση της αντίστασης ενός εξαρτήματος στο ηλεκτρικό ρεύμα. μονάδα Ohm (Ω)