Ako vypočítať prúd v obvode série

Obsah

• Príklady obvodov série
• Tipy
• Amperáž (alebo ampéry) v obvode série
• Schéma a vzorec série
• Kondenzátory a induktory
• Série verzus paralelné obvody
• Jednosmerný prúd vs. striedavý prúd

Sériové obvody spájajú odpory tak, že prúd meraný amplitúdou alebo prúdom sleduje jednu cestu v obvode a zostáva konštantný. Prúd tečie v opačnom smere elektrónov cez každý odpor, ktorý brzdí tok elektrónov, jeden po druhom v jednom smere od kladného konca batérie k zápornému. Neexistujú žiadne vonkajšie vetvy alebo cesty, ktorými môže prúd prechádzať, ako by to bolo v paralelnom obvode.

Príklady obvodov série

Sériové obvody sú bežné v každodennom živote. Medzi príklady patria niektoré typy vianočných alebo sviatočných svetiel. Ďalším bežným príkladom je spínač svetla. Počítače, televízory a ďalšie domáce elektronické zariadenia navyše pracujú prostredníctvom koncepcie sériového obvodu.

Tipy

Amperáž (alebo ampéry) v obvode série

Amplitúda sériového obvodu v ampéroch alebo ampéroch, ktorá je daná premennou A, môžete spočítať spočítaním odporu na každom odpore v obvode ako R a spočítanie poklesov napätia ako V, potom riešenie pre I v rovnici V = I / R v ktorom V je napätie batérie vo voltoch, ja je aktuálny a R je celkový odpor rezistorov v ohmoch (Ω). Úbytok napätia by sa mal rovnať napätiu batérie v sériovom obvode.

Rovnica V = I / R, známy ako Ohmsov zákon, platí aj pre každý odpor v obvode. Tok prúdu cez sériový obvod je konštantný, čo znamená, že je rovnaký pri každom odpore. Úbytok napätia na každom odpore môžete vypočítať pomocou Ohmsovho zákona. V sérii sa napätie batérií zvyšuje, čo znamená, že vydržia kratšiu dobu, ako keby boli paralelne.

Schéma a vzorec série

••• Syed Hussain Ather

Vo vyššie uvedenom obvode je každý odpor (označený kľukatými čiarami) pripojený k zdroju napätia, batérii (označenej + a - obklopujúcimi odpojené vedenia), v sérii. Prúd tečie jedným smerom a zostáva konštantný v každej časti obvodu.

Ak by ste zhrnuli každý odpor, dostali by ste celkový odpor 18 Ω (ohmov, kde ohm je mierou odporu). To znamená, že môžete vypočítať aktuálne použitie V = I / R v ktorom R je 18 Ω a V je 9 V na získanie prúdu I na 162 A (ampéry).

Kondenzátory a induktory

V sériovom obvode môžete pripojiť kondenzátor s kapacitanciou C a nechať ho časom nabíjať. V tejto situácii sa prúd v obvode meria ako I = (V / R) x exp v ktorom V je vo voltoch, R je v ohmoch, C je vo Farads, T je čas v sekundách a ja je v zosilňovačoch. Tu exp odkazuje na Eulerovu konštantu e.

Celková kapacita sériového obvodu je daná vzťahom 1 / C_totálnej = 1 / C₁ + 1 / C₂ +… _, V ktorej je každý inverzný odpor každého jednotlivého kondenzátora sčítaný na pravej strane (_1 / C₁, 1 / C__₂, atď.). Inými slovami, inverzia celkovej kapacity je súčet jednotlivých inverzií každého kondenzátora. S rastúcim časom sa náboj kondenzátora zvyšuje a prúd sa spomaľuje a blíži sa, ale nikdy nedosiahne nulu.

Podobne môžete použiť induktor na meranie prúdu I = (V / R) x (1 - exp), kde celková indukčnosť L je súčet hodnôt indukčnosti jednotlivých induktorov meraných v Henries. Keď sériový obvod buduje náboj, keď prúdi prúd, induktor, cievka drôtu, ktorá obvykle obklopuje magnetické jadro, generuje magnetické pole v reakcii na tok prúdu. Môžu byť použité vo filtroch a oscilátoroch,

Série verzus paralelné obvody

Pri paralelnom zaobchádzaní s obvodmi, v ktorých prúd odbočuje cez rôzne časti obvodov, sú výpočty „prevrátené“. Namiesto určovania celkového odporu ako súčtu jednotlivých odporov je celkový odpor daný 1 / Rcelkom _ _ = 1 / R1 + 1 / R__2 + … (rovnaký spôsob výpočtu celkovej kapacity sériového obvodu).

Napätie, nie prúd, je v obvode konštantné. Celkový prúd paralelného obvodu sa rovná súčtu prúdu v každej vetve. Prúd aj napätie môžete vypočítať pomocou Ohmovho zákona (V = I / R).

••• Syed Hussain Ather

V horeuvedenom paralelnom obvode by bol celkový odpor daný týmito štyrmi krokmi:

Vo vyššie uvedenom výpočte nezabudnite, že krok 5 z kroku 4 môžete dosiahnuť iba vtedy, keď je na ľavej strane iba jeden výraz (1 / R_totálnej ) a iba jeden výraz na pravej strane (29/20 Ω).

Podobne je celková kapacita v paralelnom obvode jednoducho súčtom každého jednotlivého kondenzátora a celková indukčnosť je daná aj inverzným vzťahom (1 / Lcelkom _ _ = 1 / L1 + 1 / L__2 + … ).

Jednosmerný prúd vs. striedavý prúd

V obvodoch môže prúd buď prúdiť neustále, ako je to v jednosmernom prúde (DC), alebo môže kolísať v tvare vlny, v obvodoch so striedavým prúdom (AC). V obvode striedavého prúdu sa prúd mení medzi kladným a záporným smerom v obvode.

Britský fyzik Michael Faraday demonštroval výkon jednosmerných prúdov pomocou dynamoelektrického generátora v roku 1832, nedokázal však preniesť jeho výkon na veľké vzdialenosti a jednosmerné napätie vyžadovalo komplikované obvody.

Keď srbsko-americký fyzik Nikola Tesla v roku 1887 vytvoril indukčný motor využívajúci striedavý prúd, demonštroval, ako sa dá ľahko prenášať na veľké vzdialenosti a pomocou transformátorov, ktoré sa používa na zmenu napätia, možno pomocou vysokých transformátorov transformovať medzi vysokými a nízkymi hodnotami. Už čoskoro na konci 20. storočia začali domácnosti v Amerike prerušovať dodávku jednosmerného prúdu v prospech AC.

Elektronické zariadenia používajú v prípade potreby striedavé aj jednosmerné napätie. Jednosmerné prúdy sa používajú s polovodičmi pre menšie zariadenia, ktoré je potrebné iba zapínať a vypínať, ako sú napríklad notebooky a mobilné telefóny. Napätie striedavého napätia sa prenáša cez dlhé káble predtým, ako sa prevedie na jednosmerný prúd pomocou usmerňovača alebo diódy na napájanie týchto zariadení, ako sú napríklad žiarovky a batérie.