Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Pokles napätia v obvode série
- Paralelné a sériové obvody
- Sériové paralelné obvody
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Vo vyššie uvedenom diagrame paralelného obvodu je možné pokles napätia nájsť spočítaním odporov každého odporu a určením toho, aké napätie vyplýva z prúdu v tejto konfigurácii. Tieto príklady paralelných obvodov ilustrujú koncepty prúdu a napätia naprieč rôznymi vetvami.
V schéme rovnobežných obvodov Napätie pokles cez odpor v paralelnom obvode je rovnaký na všetkých odporoch v každej vetve paralelného obvodu. Napätie, vyjadrené vo voltoch, meria elektromotorickú silu alebo rozdiel potenciálu, ktorý vedie obvod.
Ak máte okruh so známym počtom prúd, tok elektrického náboja, môžete vypočítať pokles napätia v schémach paralelného obvodu podľa:
Tento spôsob riešenia rovníc funguje, pretože prúd vstupujúci do ktoréhokoľvek bodu v paralelnom obvode by sa mal rovnať odchádzajúcemu prúdu. K tomu dochádza v dôsledku Kirchhoffov súčasný zákon, ktorý uvádza, že „algebraický súčet prúdov v sieti vodičov, ktorí sa stretávajú v určitom bode, je nula“. Kalkulačka s paralelným obvodom by využila tento zákon vo vetvách paralelného obvodu.
Ak porovnáme prúd vstupujúci do troch vetiev paralelného obvodu, mal by sa rovnať celkovému prúdu opúšťajúcemu vetvy. Pretože úbytok napätia zostáva konštantne na každom odpore paralelne, tento úbytok napätia môžete spočítať odpor každého odporu, aby ste získali celkový odpor a určili napätie z tejto hodnoty. Príklady paralelného obvodu to ukazujú.
Pokles napätia v obvode série
••• Syed Hussain AtherNa druhej strane v sériovom obvode môžete vypočítať úbytok napätia na každom odpore s vedomím, že v sériovom obvode je prúd konštantný. To znamená, že úbytok napätia sa líši v závislosti od odporu podľa Ohmovho zákona V = IR, Vo vyššie uvedenom príklade je pokles napätia na každom odpore:
V1 = R1 x I = 3 Ω x 3 A = 9 V
V2 = R2 x I = 10 Q x 3 A = 30 V
V3 = __R3 x I = 5 x x 3 A = 15 V
Súčet každého poklesu napätia by sa mal rovnať napätiu batérie v sériovom obvode. To znamená, že naša batéria má napätie 54 V.
Tento spôsob riešenia rovníc funguje, pretože poklesy napätia vstupujúce do všetkých rezistorov usporiadaných v sérii by mali byť súčtom celkového napätia sériového obvodu. K tomu dochádza v dôsledku Kirchhoffov zákon o napätí, ktorý uvádza, že „smerovaný súčet potenciálnych rozdielov (napätia) okolo akejkoľvek uzavretej slučky je nula.“ To znamená, že v ktoromkoľvek danom bode v uzavretom sériovom obvode by sa úbytky napätia na každom odpore mali rovnať celkovému napätiu obvodu. Pretože prúd je v sériovom obvode konštantný, poklesy napätia sa musia medzi jednotlivými rezistormi líšiť.
Paralelné a sériové obvody
V paralelnom obvode sú všetky súčasti obvodu zapojené medzi rovnaké body obvodu. Toto im poskytuje ich vetviacu štruktúru, v ktorej sa prúd delí medzi každú vetvu, ale pokles napätia v každej vetve zostáva rovnaký. Súčet každého odporu udáva celkový odpor založený na inverzii každého odporu (1 / Rtotálnej = 1 / R1 + 1 / R2 ... pre každý odpor).
Naproti tomu v sériovom obvode existuje iba jedna cesta pre tok prúdu. To znamená, že prúd zostáva konštantný a namiesto toho sa úbytky napätia medzi jednotlivými odpormi líšia. Súčet každého odporu udáva celkový odpor pri lineárnom sčítaní (Rtotálnej = R1 + R2 ... pre každý odpor).
Sériové paralelné obvody
Môžete použiť oba Kirchhoffove zákony pre akýkoľvek bod alebo slučku v ktoromkoľvek obvode a použiť ich na určenie napätia a prúdu. Kirchhoffove zákony vám poskytujú spôsob určenia prúdu a napätia v situáciách, keď povaha obvodu ako sériová a paralelná nemusí byť taká priama.
Vo všeobecnosti platí, že pre obvody, ktoré majú súčasti sériové aj paralelné, môžete zaobchádzať s jednotlivými časťami obvodu ako so sériou alebo paralelne a podľa toho ich kombinovať.
Tieto komplikované sériovo-paralelné obvody môžu byť riešené viac ako jedným spôsobom. Jednou z metód je zaobchádzanie s ich časťami ako s paralelnými alebo sériovými súbormi. Ďalšou metódou je použitie Kirchhoffových zákonov na určenie všeobecných riešení, ktoré používajú systém rovníc. Kalkulačka s paralelnými obvodmi by brala do úvahy rozdielnu povahu obvodov.
Vo vyššie uvedenom príklade by sa aktuálny východiskový bod A mal rovnať aktuálnemu východiskovému bodu A. To znamená, že môžete napísať:
(1) I1 = I2 + I3 alebo ja1 - Ja2 - Ja3 = 0
Ak zaobchádzate s hornou slučkou ako s uzavretým sériovým obvodom a liečite úbytok napätia na každom rezistore pomocou Ohmovho zákona so zodpovedajúcim odporom, môžete napísať:
(2) V1 - R1ja1 - R2ja2 = 0
a to isté pre spodnú slučku, môžete zaobchádzať s každým poklesom napätia v smere prúdu v závislosti od prúdu a odporu, ktorý sa má zapísať:
(3) V1 + V__2 + R3ja3 - R2ja2 = 0
Takto získate tri rovnice, ktoré je možné vyriešiť rôznymi spôsobmi. Každú z rovníc (1) - (3) môžete prepísať tak, že napätie je na jednej strane a prúd a odpor sú na druhej strane. Týmto spôsobom môžete považovať tri rovnice za závislé od troch premenných I1, Ja2 a ja3, s koeficientmi kombinácií R1R2 a R3.
(1) I1 + - I2+ - Ja3 = 0
(2) R1ja1 + R2ja2 + 0 x I3 = V1
(3) 0 x I1 + R2ja2 - R3ja3 = V1 + V2
Tieto tri rovnice ukazujú, ako napätie v každom bode obvodu nejakým spôsobom závisí od prúdu a odporu. Ak si pamätáte Kirchhoffove zákony, môžete vytvoriť tieto všeobecné riešenia problémov s obvodmi a na ich vyriešenie použiť maticový zápis. Týmto spôsobom môžete pripojiť hodnoty pre dve veličiny (medzi napätím, prúdom a odporom), ktoré sa majú vyriešiť pre tretiu.