Jak vypočítat pokles napětí napříč rezistory

Jednoduchý elektrický obvod obsahuje zdroj Napětí (napájecí zdroj, jako je baterie, generátor nebo síťové vodiče přicházející do vaší budovy), vodič, který je třeba nést proud ve formě elektronů a zdroje elektrické energie odpor. Ve skutečnosti jsou takové obvody zřídka jednoduché a zahrnují řadu bodů větvení a opětovného připojení.

• Napětí (V) se měří ve voltech (symbol je také V); proud (I) se měří v ampérech nebo „ampérech“ (A); a odpor (R) se měří v ohmech (Ω).

Podél větví a někdy i podél hlavního vedení okruhu jsou umístěny předměty, jako jsou domácí spotřebiče (lampy, ledničky, televizní přijímače), z nichž každý odebírá proud, aby se udržel v chodu. Co se ale přesně stane s napětím a proudem v daném nastavení elektrického obvodu z hlediska fyziky, když narazí na každý odpor a napětí „poklesne“?

Ohmův zákon uvádí, že tok proudu je napětí děleno odporem. To se může vztahovat na obvod jako celek, izolovanou sadu větví nebo na jeden rezistor, jak uvidíte. Nejběžnější forma tohoto zákona je napsána:

Obvody lze uspořádat dvěma základními způsoby.

Sériový obvod: Zde proud teče úplně po jedné cestě, přes jediný vodič. Bez ohledu na to, jaké odpory současný proud narazí, jednoduše sečtete a získáte celkový odpor obvodu jako celku:

R_S = R.₁ + R.₂ +... + R._N (sériový obvod)

Paralelní obvod: V tomto případě se primární vodič rozvětvuje (zobrazuje se jako pravý úhel) na dva nebo více dalších vodičů, každý s vlastním odporem. V tomto případě je celkový odpor dán vztahem:

1 / R._P = 1 / R.₁ + 1 / R.₂ +... + 1 / R._N (paralelní obvod)

Prozkoumáte-li tuto rovnici, zjistíte, že sečtením odporů stejné velikosti snížíte odpor obvodu jako celku. (Výběr 1 ohmu nebo 1 Ω usnadňuje matematiku.) Podle Ohmova zákona to vlastně zvyšuje proud!

Pokud se to zdá neintuitivní, představte si tok aut na rušné dálnici obsluhovaný jediným mýtným zálohuje provoz na míli a pak si představte stejný scénář se čtyřmi dalšími mýtnými budkami identickými s První. To zjevně zvýší tok automobilů navzdory technickému zvýšení odporu.

Chcete-li zjistit poklesy napětí na jednotlivých rezistorech v sérii, postupujte následovně:

1. Vypočítejte celkový odpor sečtením jednotlivých hodnot R.
2. Vypočítejte proud v obvodu, který je stejný napříč každým odporem, protože v obvodu je pouze jeden vodič.
   
3. Vypočítejte pokles napětí na každém rezistoru pomocí Ohmova zákona.

Příklad: Je připojen zdroj 24 V a tři odpory v sériích s R.₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω a R₃ = 6 Ω. Jaký je pokles napětí na každém rezistoru?
Nejprve spočítejte celkový odpor: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

Dále vypočítejte proud: 24 V / 12 Ω = 2 A

Nyní použijte proud k výpočtu poklesu napětí na každém rezistoru. Při použití V = IR pro každou hodnotu R₁, R.₂ a R.₃ jsou 8 V, 4 V a 12 V.

Příklad: Je připojen zdroj 24 V a tři odpory paralelně s R.₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω a R₃ = 6 Ω, jako dříve. Jaký je pokles napětí na každém rezistoru?

V tomto případě je příběh jednodušší: Bez ohledu na hodnotu odporu je pokles napětí na každém rezistoru stejný, takže v tomto případě je proud proměnnou, která se liší napříč rezistory. To znamená, že pokles napětí na každém z nich je pouze celkové napětí obvodu děleno počtem rezistorů v obvodu nebo 24 V / 3 = 8 V.

Podívejte se na Zdroje pro příklad instance, ve které můžete použít automatický nástroj pro výpočet úbytku napětí v jakémkoli uspořádání obvodu zvaném a dělič napětí.