Lihtsa elektriseeria vooluahela määratlus

Sisu

• Elektriahelate alused
• Seeria vs paralleelsed vooluringid
• Jadavooluahela takistuse arvutamine
• Paralleelvoolu takistuse arvutamine
• Kuidas lahendada seeria ja paralleelse kombinatsiooni ahelat
• Muud arvutused

Elektroonika põhitõdedega tutvumine tähendab ahelate mõistmist, nende tööpõhimõtet ja seda, kuidas arvutada selliseid asju nagu eri tüüpi vooluahelate kogutakistus. Reaalse maailma vooluringid võivad muutuda keeruliseks, kuid saate neid mõista põhiteadmistega, mida saate lihtsamatest, idealiseeritud vooluringidest.

Kaks peamist vooluahelatüüpi on jadad ja paralleelsed. Jadavooluringis on kõik komponendid (näiteks takistid) paigutatud ühele joonele, vooluahela moodustavad ühe juhtmesilmuse. Paralleelne vooluring jaguneb mitmeks teeks, kus kummalgi on üks või mitu komponenti. Seeria vooluahelate arvutamine on lihtne, kuid on oluline mõista erinevusi ja seda, kuidas töötada mõlema tüübiga.

Elektriahelate alused

Elekter voolab ainult vooluringides. Teisisõnu, selleks, et midagi toimiks, on vaja täielikku silmust. Kui katkestate selle lüliti lülitiga, peatub vool ja teie valgus (näiteks) kustub. Vooluahela lihtne määratlus on elektri ümber liikuva juhi suletud ahel, mis koosneb tavaliselt jõuallikast (näiteks aku) ja elektrikomponendist või seadmest (näiteks takistist või lambipirnist) ja juhtivast traadist.

Vooluringide toimimise mõistmiseks peate hakkama saama mõne põhiterminoloogiaga, kuid peate olema tuttav enamiku igapäevase elu mõistetega.

„Pinge erinevus” on kahe koha elektrilise potentsiaalse energia erinevuse mõiste laenguühiku kohta. Patareid töötavad, luues nende kahe klemmi vahel potentsiaalse erinevuse, mis võimaldab voolu vooluringil ühelt teisele voolata. Potentsiaal on ühel hetkel tehniliselt pinge, kuid praktikas on olulised erinevused pinges. 5-voldise aku potentsiaalne erinevus kahe klemmi vahel on 5 volti ja 1 volti = 1 džaul kulbi kohta.

Juhi (näiteks juhtme) ühendamine aku mõlemale klemmile loob vooluahela, mille ümber voolab elektrivool. Voolutugevust mõõdetakse amprites, mis tähendab (laadimiskulbid) sekundis.

Igal juhil on elektriline takistus, mis tähendab materjali vastuseisu voolu voolule. Takistust mõõdetakse oomides (Ω) ja 1 oomi takistusega juht, mis on ühendatud üle 1 voldise pinge, võimaldaks voolu 1 amprit.

Nendevahelised suhted on kapseldatud Ohmi seadustega:

V = IR

Sõnadega: “pinge võrdub voolutugevusega, mis on korrutatud takistusega”.

Seeria vs paralleelsed vooluringid

Kaks peamist vooluahelatüüpi eristuvad selle järgi, kuidas komponendid on neis paigutatud.

Lihtne seeria vooluahela määratlus on: "Vooluring, mille komponendid on paigutatud sirgjooneliselt, nii et kogu vool voolab läbi iga komponendi kordamööda." Kui te tegite põhisilmuse vooluahela kahe takistiga ühendatud akuga ja siis oleksite kui aku töötab tagasi aku külge, oleksid kaks takistit järjestikku. Seega läheks vool aku positiivsest klemmist (tavapäraselt käsitlete voolu justkui positiivsest otsast) esimesse takisti, teisele takistile ja seejärel tagasi akule.

Paralleelvool on erinev. Vooluahel, millel on kaks takistit paralleelselt, jaguneb kaheks palaks, mõlemal takistiga. Kui vool jõuab ristmikuni, peab ristmikust väljuma ka sama palju voolu, mis siseneb ristmikku. Seda nimetatakse laengu säilitamiseks või spetsiaalselt elektroonika jaoks, Kirchhoffi praegune seadus. Kui kahel rajal on võrdne takistus, voolab neist mööda võrdne vool, nii et kui 6 amprit voolu jõuab mõlemal teel võrdse takistusega ristmikuni, voolab 3 amprit kumbagi allapoole. Seejärel ühendatakse rajad enne akuga uuesti ühendamist, et vooluring lõpule viia.

Jadavooluahela takistuse arvutamine

Kogutakistuse arvutamine mitme takisti kohta rõhutab vahet seeria ja paralleelse vooluahela vahel. Jadavooluringi korral on kogutakistus (R_kokku) on lihtsalt üksikute takistuste summa, seega:

R_ {kokku} = R_1 + R_2 + R_3 + ...

Fakt, et tegemist on jadavooluga, tähendab kogu takistust teel, lihtsalt selle üksikute takistuste summat.

Harjutusprobleemi jaoks kujutage ette kolme takistusega jadavoolu: R₁ = 2 Ω, R₂ = 4 Ω ja R₃ = 6 Ω. Arvutage kogu takistus ahelas.

See on lihtsalt üksikute takistuste summa, nii et lahendus on:

alusta {joondatud} R_ {kokku} & = R_1 + R_2 + R_3 & = 2 ; Omega ; + 4 ; Omega ; +6 ; Omega & = 12 ; Omega lõpp {joondatud}

Paralleelvoolu takistuse arvutamine

Paralleelsete vooluahelate puhul arvutatakse: R_kokku on natuke keerulisem. Valem on järgmine:

{1 ülal {2pt} R_ {kokku}} = {1 ülal {2pt} R_1} + {1 ülal {2pt} R_2} + {1 ülal {2pt} R_3}

Pidage meeles, et see valem annab teile vastupanu vastastikkuse (st ühe, mis jagatakse takistusega). Nii et täieliku takistuse saamiseks peate vastuse jagama ühega.

Kujutage ette, need samad kolm eelnevat takistit olid selle asemel paralleelselt paigutatud. Kogutakistuse annaks:

alustage {joondatud} {1 ülal {2pt} R_ {kokku}} & = {1 ülal {2pt} R_1} + {1 ülal {2pt} R_2} + {1 ülal {2pt} R_3} & = {1 üle {2pt} 2 ; Ω} + {1 ülal {2pt} 4 ; Ω} + {1 ülal {2pt} 6 ; Ω} & = {6 ülal {2pt} 12 ; Ω} + {3 ülal {2pt} 12 ; Ω} + {2 ülal {2pt} 12 ; Ω} & = {11 ülal {2pt} 12Ω} & = 0,917 ; Ω ^ {- 1} lõpp {joondatud}

Kuid see on 1 / R_kokku, nii et vastus on:

alustage {joondatud} R_ {kokku} & = {1 ülal {2pt} 0,917 ; Ω ^ {- 1}} & = 1,09 ; Omega lõpp {joondatud}

Kuidas lahendada seeria ja paralleelse kombinatsiooni ahelat

Võite kõik vooluahelad jagada jada- ja paralleelvoolude kombinatsioonideks. Paralleelse vooluringi harul võib olla järjestikku kolm komponenti ja vooluahel võib koosneda järjestikust kolmest paralleelsest hargnevast sektsioonist.

Niisuguste probleemide lahendamine tähendab lihtsalt vooluringi osadeks jaotamist ja nende kordamööda välja töötamist. Mõelge lihtsale näitele, kus paralleelsel vooluringil on kolm haru, kuid ühele neist harudest on ühendatud kolme takisti seeria.

Probleemi lahendamise trikk on jadatakistuse arvutamise integreerimine kogu vooluringi suuremasse. Paralleelse vooluringi jaoks peate kasutama avaldist:

{1 ülal {2pt} R_ {kokku}} = {1 ülal {2pt} R_1} + {1 ülal {2pt} R_2} + {1 ülal {2pt} R_3}

Aga esimene haru, R₁, on tegelikult valmistatud kolmest erinevast takistist jadas. Nii et kui te keskendute sellele kõigepealt, teate:

R_1 = R_4 + R_5 + R_6

Kujuta ette R₄ = 12 Ω, R₅ = 5 Ω ja R₆ = 3 Ω. Kogutakistus on:

alusta {joondatud} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 & = 12 ; Omega ; + 5 ; Omega ; + 3 ; Omega & = 20 ; Omega lõpp {joondatud}

Selle esimese haru tulemusega saate minna põhiprobleemile. Öelge seda, kui igal ülejäänud rajal on üks takisti R₂ = 40 Ω ja R₃ = 10 Ω. Nüüd saate arvutada:

alustage {joondatud} {1 ülal {2pt} R_ {kokku}} & = {1 ülal {2pt} R_1} + {1 ülal {2pt} R_2} + {1 ülal {2pt} R_3} & = {1 üle {2pt} 20 ; Ω} + {1 ülal {2pt} 40 ; Ω} + {1 ülal {2pt} 10 ; Ω} & = {2 ülal {2pt} 40 ; Ω} + {1 ülal {2pt} 40 ; Ω} + {4 ülal {2pt} 40 ; Ω} & = {7 ülal {2pt} 40 ; Ω} & = 0,175 ; Ω ^ {- 1} lõpp {joondatud}

See tähendab:

alustage {joondatud} R_ {kokku} & = {1 ülal {2pt} 0,175 ; Ω ^ {- 1}} & = 5,7 ; Omega lõpp {joondatud}

Muud arvutused

Takistust on jadavooluringil palju lihtsam arvutada kui paralleelset vooluahelat, kuid see pole alati nii. Mahtuvuse võrrandid (C) jada- ja paralleelvooluringides toimivad põhimõtteliselt vastupidiselt. Jadavooluringi jaoks on teil võrrand mahtuvuse vastastikuseks, nii et arvutate kogu mahtuvuse (C_kokku) koos:

{1 ülal {2pt} C_ {kokku}} = {1 ülal {2pt} C_1} + {1 ülal {2pt} C_2} + {1 ülal {2pt} C_3} + ....

Ja siis peate leidmiseks selle tulemuse jagama C_kokku.

Paralleelse vooluahela jaoks on teil lihtsam võrrand:

C_ {kokku} = C_1 + C_2 + C_3 + ....

Põhiline lähenemisviis jadade ja paralleelsete vooluahelate probleemide lahendamisel on siiski sama.