Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Πτώση τάσης στο κύκλωμα σειράς
- Παράλληλα εναέρια κυκλώματα
- Σειρά-Παράλληλα κυκλώματα
••• Syed Hussain Ather
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Στο παραπάνω παράλληλο διάγραμμα κυκλωμάτων, η πτώση τάσης μπορεί να βρεθεί με άθροιση των αντιστάσεων κάθε αντιστάτη και προσδιορισμός της τάσης που προκύπτει από το ρεύμα σε αυτή τη διαμόρφωση. Αυτά τα παραδείγματα παράλληλων κυκλωμάτων απεικονίζουν τις έννοιες ρεύματος και τάσης σε διάφορους κλάδους.
Στο διάγραμμα παράλληλων κυκλωμάτων, το Τάση η πτώση σε μια αντίσταση σε ένα παράλληλο κύκλωμα είναι η ίδια σε όλες τις αντιστάσεις σε κάθε κλάδο του παράλληλου κυκλώματος. Η τάση, εκπεφρασμένη σε volts, μετρά την ηλεκτροκινητική δύναμη ή τη διαφορά δυναμικού που διατρέχει το κύκλωμα.
Όταν έχετε ένα κύκλωμα με ένα γνωστό ποσό ρεύμα, η ροή του ηλεκτρικού φορτίου, μπορείτε να υπολογίσετε την πτώση τάσης στα παράλληλα διαγράμματα κυκλώματος με:
Αυτή η μέθοδος επίλυσης εξισώσεων λειτουργεί επειδή το ρεύμα που εισέρχεται σε οποιοδήποτε σημείο σε ένα παράλληλο κύκλωμα πρέπει να ισούται με το ρεύμα που φεύγει. Αυτό συμβαίνει λόγω του Kirchhoffs ισχύον νόμο, το οποίο αναφέρει ότι "το αλγεβρικό άθροισμα των ρευμάτων σε ένα δίκτυο αγωγών που συνέρχεται σε ένα σημείο είναι μηδέν". Μια παράλληλη αριθμομηχανή θα έκανε χρήση αυτού του νόμου στους κλάδους ενός παράλληλου κυκλώματος.
Αν συγκρίνουμε το ρεύμα που εισέρχεται στους τρεις κλάδους του παράλληλου κυκλώματος, θα πρέπει να ισούται με το συνολικό ρεύμα που φεύγει από τους κλάδους. Δεδομένου ότι η πτώση τάσης παραμένει σταθερή σε κάθε αντίσταση παράλληλα, αυτή η πτώση τάσης, μπορείτε να συνοψίσετε την αντίσταση κάθε αντιστάτη για να πάρετε την ολική αντίσταση και να καθορίσετε την τάση από την τιμή αυτή. Παραδείγματα παράλληλων κυκλωμάτων δείχνουν αυτό.
Πτώση τάσης στο κύκλωμα σειράς
••• Syed Hussain AtherΣε ένα κύκλωμα σειράς, από την άλλη πλευρά, μπορείτε να υπολογίσετε την πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση γνωρίζοντας ότι, σε ένα κύκλωμα σειράς, το ρεύμα είναι σταθερό καθ 'όλη. Αυτό σημαίνει ότι η πτώση τάσης διαφέρει σε κάθε αντίσταση και εξαρτάται από την αντίσταση σύμφωνα με το νόμο Ohms V = IR. Στο παραπάνω παράδειγμα, η πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση είναι:
V1 = R1 x I = 3 Ω χ 3 Α = 9 V
V2 = R2 x I = 10 Ω χ 3 Α = 30 V
V3 = __ R3 x I = 5 Ω x 3 A = 15 V
Το άθροισμα κάθε πτώσης τάσης πρέπει να είναι ίσο με την τάση της μπαταρίας στο κύκλωμα σειράς. Αυτό σημαίνει ότι η μπαταρία μας έχει τάση 54 V.
Αυτή η μέθοδος επίλυσης εξισώσεων λειτουργεί επειδή η πτώση τάσης που εισέρχεται σε όλες τις αντιστάσεις που είναι διατεταγμένες σε σειρά θα πρέπει να συνοψίζει την συνολική τάση του κυκλώματος σειράς. Αυτό συμβαίνει λόγω του Kirchhoffs νόμου τάσης, το οποίο δηλώνει ότι "το κατευθυνόμενο άθροισμα των δυνητικών διαφορών (τάσεων) γύρω από κάθε κλειστό βρόχο είναι μηδενικό". Αυτό σημαίνει ότι, σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο ενός κλειστού κυκλώματος σειράς, η τάση που πέφτει σε κάθε αντίσταση θα πρέπει να αθροίζεται στη συνολική τάση του κυκλώματος. Επειδή το ρεύμα είναι σταθερό σε ένα κύκλωμα σειράς, οι πτώσεις τάσης πρέπει να διαφέρουν μεταξύ κάθε αντιστάτη.
Παράλληλα εναέρια κυκλώματα
Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, όλα τα εξαρτήματα κυκλώματος συνδέονται μεταξύ των ίδιων σημείων στο κύκλωμα. Αυτό τους δίνει τη δομή τους διακλάδωσης στην οποία το ρεύμα διαιρείται μεταξύ κάθε κλάδου, αλλά η πτώση τάσης σε κάθε κλάδο παραμένει η ίδια. Το άθροισμα κάθε αντιστάτη δίνει μια συνολική αντίσταση βασισμένη στο αντίστροφο της κάθε αντίστασης (1 / Rσύνολο = 1 / R1 + 1 / R2 ... για κάθε αντίσταση).
Σε ένα κύκλωμα σειράς, αντίθετα, υπάρχει μόνο μία διαδρομή για να ρέει το ρεύμα. Αυτό σημαίνει ότι το ρεύμα παραμένει σταθερό σε όλη την έκταση και, αντιθέτως, οι σταγόνες τάσης διαφέρουν μεταξύ κάθε αντιστάτη. Το άθροισμα κάθε αντιστάτη δίνει μια συνολική αντίσταση όταν αθροίζεται γραμμικά (Rσύνολο = R1 + R2 ... για κάθε αντίσταση).
Σειρά-Παράλληλα κυκλώματα
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τους δύο νόμους Kirchhoffs για οποιοδήποτε σημείο ή βρόχο σε οποιοδήποτε κύκλωμα και να τους εφαρμόσετε για να καθορίσετε τάση και ρεύμα. Οι νόμοι Kirchhoffs σας δίνουν μια μέθοδο προσδιορισμού του ρεύματος και της τάσης σε καταστάσεις όπου η φύση του κυκλώματος ως σειρά και παράλληλη μπορεί να μην είναι τόσο απλή.
Γενικά, για κυκλώματα που έχουν συστατικά τόσο σε σειρές όσο και παράλληλα, μπορείτε να επεξεργαστείτε μεμονωμένα μέρη του κυκλώματος ως σειρές ή παράλληλα και να τα συνδυάσετε αναλόγως.
Αυτά τα πολύπλοκα σειριακά παράλληλα κυκλώματα μπορούν να λυθούν με περισσότερους από έναν τρόπους. Η αντιμετώπιση των τμημάτων τους ως παραλλήλων ή σειρών είναι μία μέθοδος. Η χρήση των νόμων Kirchhoffs για τον προσδιορισμό γενικευμένων λύσεων που χρησιμοποιούν ένα σύστημα εξισώσεων είναι μια άλλη μέθοδος. Ο υπολογιστής σειράς παράλληλων κυκλωμάτων θα λάβει υπόψη τη διαφορετική φύση των κυκλωμάτων.
Στο παραπάνω παράδειγμα, το σημερινό σημείο αποχώρησης Α θα πρέπει να ισούται με το σημερινό σημείο αποχώρησης Α. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να γράψετε:
(1) Ι1 = Ι2 + Ι3 ή Εγώ1 - ΕΓΩ2 - ΕΓΩ3 = 0
Αν επεξεργαστείτε τον κορυφαίο βρόχο σαν κλειστό κύκλωμα σειράς και αντιμετωπίζετε την πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση χρησιμοποιώντας νόμο Ohms με την αντίστοιχη αντίσταση, μπορείτε να γράψετε:
(2) V1 - R1Εγώ1 - R2Εγώ2 = 0
και κάνοντας το ίδιο για τον βρόχο κάτω, μπορείτε να αντιμετωπίζετε κάθε πτώση τάσης προς την κατεύθυνση του ρεύματος, ανάλογα με το ρεύμα και την αντίσταση στην εγγραφή:
(3) V1 + V__2 + R3Εγώ3 - R2Εγώ2 = 0
Αυτό σας δίνει τρεις εξισώσεις που μπορούν να λυθούν με διάφορους τρόπους. Μπορείτε να ξαναγράψετε κάθε μία από τις εξισώσεις (1) - (3) έτσι ώστε η τάση να είναι στη μία πλευρά και το ρεύμα και η αντίσταση να είναι στην άλλη. Με αυτό τον τρόπο, μπορείτε να αντιμετωπίζετε τις τρεις εξισώσεις ως εξαρτώμενες από τρεις μεταβλητές Ι1, ΕΓΩ2 και εγώ3, με συντελεστές συνδυασμών του R1, R2 και R3.
(1) Ι1 + - Ι2+ - ΕΓΩ3 = 0
(2) R1Εγώ1 + R2Εγώ2 + 0 x Ι3 = V1
(3) 0 χ Ι1 + R2Εγώ2 - R3Εγώ3 = V1 + V2
Αυτές οι τρεις εξισώσεις δείχνουν πώς η τάση σε κάθε σημείο του κυκλώματος εξαρτάται από το ρεύμα και την αντίσταση με κάποιο τρόπο. Αν θυμάστε τους νόμους Kirchhoffs, μπορείτε να δημιουργήσετε αυτές τις γενικευμένες λύσεις σε προβλήματα κυκλώματος και να χρησιμοποιήσετε τη σημείωση μήτρας για να τις λύσετε. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να συνδέσετε τιμές για δύο ποσότητες (μεταξύ τάσης, ρεύματος, αντίστασης) για να λύσετε το τρίτο.