Определение на проста електрическа верига от серия

Да се ​​запознаете с основите на електрониката означава да разберете схемите, как работят и как да изчислите неща като общото съпротивление около различни видове вериги. Схемите в реалния свят могат да се усложнят, но можете да ги разберете с основните знания, които вземете от по-прости, идеализирани схеми.

Двата основни типа вериги са последователни и паралелни. В последователна верига всички компоненти (като резистори) са подредени в линия, като една верига от жица съставлява веригата. Паралелна верига се разделя на множество пътища с един или повече компоненти на всеки. Изчисляването на последователни вериги е лесно, но е важно да разберете разликите и как да работите с двата типа.

Електричеството тече само във вериги. С други думи, той се нуждае от пълен цикъл, за да може нещо да работи. Ако прекъснете този контур с превключвател, захранването спира да тече и светлината ви (например) ще се изключи. Една проста дефиниция на веригата е затворен контур на проводник, по който могат да се движат електрони, обикновено състоящ се от мощност източник (батерия, например) и електрически компонент или устройство (като резистор или крушка) и проводящ проводник.

Ще трябва да се запознаете с някаква основна терминология, за да разберете как работят схемите, но ще сте запознати с повечето термини от ежедневния живот.

„Разлика в напрежението“ е термин за разликата в електрическата потенциална енергия между две места, за единица заряд. Батериите работят, като създават разлика в потенциала между двата им терминала, което позволява на ток да тече от единия към другия, когато са свързани във верига. Потенциалът в един момент е технически напрежението, но разликите в напрежението са важното нещо на практика. 5-волтовата батерия има потенциална разлика от 5 волта между двата терминала и 1 волта = 1 джаула на кулон.

Свързването на проводник (като проводник) към двата извода на батерията създава верига, около която протича електрически ток. Токът се измерва в ампера, което означава кулони (на зареждане) в секунда.

Всеки проводник ще има електрическо „съпротивление“, което означава противопоставяне на материала на потока на тока. Съпротивлението се измерва в ома (Ω), а проводник с 1 ом съпротивление, свързан през напрежение от 1 волта, ще позволи да тече ток от 1 ампер.

Връзката между тях е капсулирана от закона на Ом:

С думи, „напрежението е равно на ток, умножен по съпротивление“.

Двата основни типа вериги се различават по това как са разположени компонентите в тях.

Една проста дефиниция на верига от серия е: „Верига с компоненти, разположени в права линия, така че целият ток протича през всеки компонент на свой ред.“ Ако направихте основна верижна верига с батерия, свързана към два резистора и след това имате връзка, вървяща към батерията, двата резистора щяха да са в серия. Така че токът ще излиза от положителния терминал на батерията (по принцип вие се отнасяте към тока, сякаш е такъв излиза от положителния край) към първия резистор, от този към втория резистор и след това обратно към батерия.

Паралелната верига е различна. Верига с два паралелни резистора би се разделила на две писти, с резистор на всяка. Когато токът достигне кръстовище, същото количество ток, което влиза в кръстовището, също трябва да напусне кръстовището. Това се нарича запазване на заряда или конкретно за електрониката, настоящият закон на Кирххоф. Ако двата пътя имат еднакво съпротивление, по тях ще изтече равен ток, така че ако 6 ампера ток достигне кръстовище с еднакво съпротивление и по двата пътя, 3 ампера ще потекат по всеки. След това пътеките се присъединяват отново, преди да се свържат отново към батерията, за да завършат веригата.

Изчисляването на общото съпротивление от множество резистори подчертава разликата между сериите срещу. паралелни вериги. За последователна верига общото съпротивление (R​_{обща сума}) е само сумата от индивидуалните съпротивления, така че:

Фактът, че това е последователна верига, означава, че общото съпротивление по пътеката е само сумата от индивидуалните съпротивления по нея.

За практически проблем си представете последователна верига с три съпротивления:R​₁ = 2 Ω, ​R​₂ = 4 Ω иR​₃ = 6 Ω. Изчислете общото съпротивление във веригата.

Това е просто сумата от индивидуалните съпротивления, така че решението е:

За паралелни вериги изчисляването наR​_{обща сума} е малко по-сложно. Формулата е:

Не забравяйте, че тази формула ви дава реципрочната стойност на съпротивлението (т.е. такова, разделено на съпротивлението). Така че трябва да разделите едно на отговора, за да получите общото съпротивление.

Представете си, че същите тези три резистора от преди са били разположени паралелно. Общото съпротивление ще бъде дадено от:

Но това е 1 /R​_{обща сума}, така че отговорът е:

Можете да разбиете всички вериги на комбинации от последователни и паралелни вериги. Клонът на паралелна верига може да има три компонента последователно, а веригата може да бъде съставена от поредица от три паралелни разклонени секции в един ред.

Решаването на подобни проблеми просто означава разбиване на веригата на секции и тяхната работа на свой ред. Помислете за прост пример, където има три клона на паралелна верига, но един от тези клонове има прикрепена серия от три резистора.

Трикът за решаване на проблема е да се включи изчислението на серийното съпротивление в по-голямото за цялата верига. За паралелна верига трябва да използвате израза:

Но първият клон,R​₁, всъщност е направен от три различни последователно резистора. Така че, ако първо се съсредоточите върху това, знаете, че

Представи си товаR​₄ = 12 Ω, ​R​₅ = 5 Ω иR​₆ = 3 Ω. Общото съпротивление е:

С този резултат за първия клон можете да преминете към основния проблем. Кажете това с един резистор на всеки от останалите пътищаR​₂ = 40 Ω иR​₃ = 10 Ω. Вече можете да изчислите:

Това означава:

Съпротивлението е много по-лесно да се изчисли на последователна верига, отколкото паралелна верига, но това не винаги е така. Уравненията за капацитет (° С) в последователни и паралелни вериги основно работят обратното. За последователна верига имате уравнение за реципрочния капацитет, така че изчислявате общия капацитет (° С​_{обща сума}) с:

И тогава трябва да разделите един на този резултат, за да го намерите° С​_{обща сума}.

За паралелна верига имате по-просто уравнение:

Въпреки това, основният подход за решаване на проблеми със серия vs. паралелни вериги е една и съща.