Sériové obvody spojují odpory tak, že proud měřený amplitudou nebo proudem sleduje jednu cestu v obvodu a zůstává konstantní po celou dobu. Proud protéká v opačném směru elektronů každým odporem, který brání toku elektronů, jeden po druhém v jednom směru od kladného konce baterie k záporný. Neexistují žádné externí větve nebo cesty, kterými může proud cestovat, jako by tomu bylo v paralelním obvodu.
Příklady sériových obvodů
Sériové obvody jsou běžné v každodenním životě. Mezi příklady patří některé typy vánočních nebo svátečních světel. Dalším běžným příkladem je spínač světla. Počítače, televizory a další domácí elektronická zařízení navíc fungují prostřednictvím konceptu sériového obvodu.
Tipy
V sériovém obvodu zůstává proud nebo amplituda proudu konstantní a lze jej vypočítat pomocí Ohmova zákonaV = I / Rzatímco napětí klesá na každém rezistoru, který lze sečíst a získat celkový odpor. Naproti tomu v paralelním obvodu se amplituda proudu mění napříč rozvětvovacími odpory, zatímco napětí zůstává konstantní.
Proud (nebo zesilovače) v sériovém obvodu
Amplitudu sériového obvodu v ampérech nebo ampérech daných proměnnou A můžete spočítat sečtením odporu každého odporu v obvodu jakoRa sečteme poklesy napětí jakoPROTI, pak řešení pro I v rovniciV = I / Rve kterémPROTIje napětí baterie ve voltech,Jáje aktuální aRje celkový odpor rezistorů v ohmech (Ω). Pokles napětí by se měl rovnat napětí baterie v sériovém obvodu.
RovniceV = I / R, známý jako Ohmův zákon, platí také pro každý rezistor v obvodu. Tok proudu v sériovém obvodu je konstantní, což znamená, že je u každého rezistoru stejný. Úbytek napětí na každém rezistoru můžete vypočítat pomocí Ohmova zákona. V sérii se zvyšuje napětí baterií, což znamená, že vydrží kratší dobu, než kdyby byly paralelní.
Sériové obvodové schéma a vzorec
•••Syed Hussain Ather
Ve výše uvedeném obvodu je každý rezistor (označený klikatými čarami) zapojen do zdroje napětí, baterie (označeného + a - obklopujícími odpojené linky), do série. Proud teče jedním směrem a zůstává konstantní v každé části obvodu.
Pokud byste sečetli každý odpor, dostali byste celkový odpor 18 Ω (ohmy, kde ohm je míra odporu). To znamená, že můžete vypočítat proud pomocíV = I / Rve kterémRje 18 Ω aPROTIje 9 V pro získání proudu I 162 A (zesilovače).
Kondenzátory a induktory
V sériovém obvodu můžete připojit kondenzátor s kapacitouCa nechte to časem nabíjet. V této situaci se proud v obvodu měří jako
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
ve kterémPROTIje ve voltech,Rje v ohmech,Cje ve Farads,tje čas v sekundách aJáje v zesilovačích. TadyEoznačuje Eulerovu konstantuE.
Celková kapacita sériového obvodu je dána vztahem
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
ve kterém je každá inverzní hodnota každého jednotlivého kondenzátoru sečtena na pravé straně (1 / C.1, 1 / C.2, atd.). Jinými slovy, inverzní hodnota celkové kapacity je součtem jednotlivých inverzí každého kondenzátoru. Jak čas roste, náboj na kondenzátoru roste a proud se zpomaluje a přibližuje se, ale nikdy nedosáhne nuly.
Podobně můžete k měření proudu použít induktor
I = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
ve kterém je celková indukčnost L součtem hodnot indukčnosti jednotlivých induktorů, měřených v Henries. Když sériový obvod vytváří náboj, když protéká proud, induktor, cívka drátu, která obvykle obklopuje magnetické jádro, generuje magnetické pole v reakci na tok proudu. Mohou být použity ve filtrech a oscilátorech,
Série vs. Paralelní obvody
Při paralelním řešení obvodů, ve kterých se proud větví různými částmi obvodů, výpočty jsou „převrácené“. Místo určení celkového odporu jako součtu jednotlivých odporů je uveden celkový odpor podle
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(stejný způsob výpočtu celkové kapacity sériového obvodu).
Napětí, nikoli proud, je v celém obvodu konstantní. Celkový proud paralelního obvodu se rovná součtu proudu v každé větvi. Proud i napětí můžete vypočítat pomocí Ohmova zákona (V = I / R).
•••Syed Hussain Ather
V paralelním obvodu výše by celkový odpor byl dán následujícími čtyřmi kroky:
- 1 / R.celkový= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / R.celkový = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / R.celkový = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / R.celkový = 29/20 Ω
- Rcelkový = 20/29 Ω nebo přibližně 0,69 Ω
Ve výše uvedeném výpočtu si všimněte, že do kroku 5 z kroku 4 se dostanete, pouze pokud je na levé straně pouze jeden výraz (1 / R.celkový ) a pouze jeden člen na pravé straně (29/20 Ω).
Podobně je celková kapacita v paralelním obvodu jednoduše součtem každého jednotlivého kondenzátoru a celková indukčnost je také dána inverzním vztahem (1 / lcelkový = 1 / l1 + 1 / l2 + … ).
Stejnosměrný proud vs. Střídavý proud
V obvodech může proud buď proudit neustále, jako je tomu v případě stejnosměrného proudu (DC), nebo kolísat ve vlnovém vzoru v obvodech střídavého proudu (AC). V střídavém obvodu se proud mění v kladném a záporném směru v obvodu.
Britský fyzik Michael Faraday demonstroval sílu stejnosměrných proudů s elektrickým generátorem dynama v 1832, ale nemohl přenést jeho sílu na velké vzdálenosti a stejnosměrné napětí bylo komplikované obvodů.
Když v roce 1887 vytvořil srbsko-americký fyzik Nikola Tesla indukční motor pomocí střídavého proudu, ukázal, jak snadno přenášeny na dlouhé vzdálenosti a lze je převádět mezi vysokou a nízkou hodnotou pomocí transformátorů, zařízení používaného ke změně Napětí. Brzy na přelomu 20. a 20. století začaly domácnosti v Americe přerušovat stejnosměrný proud ve prospěch střídavého proudu.
V dnešní době používají elektronická zařízení střídavý i stejnosměrný proud, je-li to vhodné. Stejnosměrné proudy se používají u polovodičů pro menší zařízení, která je třeba zapínat a vypínat, jako jsou například notebooky a mobilní telefony. Střídavé napětí se přenáší dlouhými dráty, než se přemění na stejnosměrné napětí pomocí usměrňovače nebo diody k napájení těchto spotřebičů, jako jsou žárovky a baterie.