•••Syed Hussain Ather
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Ve výše uvedeném paralelním schématu zapojení lze pokles napětí zjistit sečtením odporů každého rezistoru a určením, jaké napětí vyplývá z proudu v této konfiguraci. Tyto příklady paralelních obvodů ilustrují koncepty proudu a napětí napříč různými větvemi.
V paralelním schématu zapojení jeNapětípokles přes odpor v paralelním obvodu je stejný ve všech rezistorech v každé větvi paralelního obvodu. Napětí, vyjádřené ve voltech, měří elektromotorickou sílu nebo potenciální rozdíl, který vede obvod.
Když máte obvod se známým množstvímproud, tok elektrického náboje, můžete vypočítat pokles napětí v diagramech paralelních obvodů podle:
- Určete kombinovanéodpor, nebo opozice vůči toku náboje, paralelních rezistorů. Shrňte je jako1 / R.celkový = 1 / R.1 + 1 / R.2... pro každý odpor. U výše uvedeného paralelního obvodu lze celkový odpor zjistit jako:
- 1 / R.celkový = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- 1 / R.celkový = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1 / R.celkový = 14/30 Ω
- Rcelkový = 30/14 Ω = 15/7 Ω
- 1 / R.celkový = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- Vynásobte proud celkovým odporem, abyste získali pokles napětí, podleOhmův zákon V = IR. To se rovná poklesu napětí napříč celým paralelním obvodem a každým odporem v paralelním obvodu. V tomto příkladu je uveden pokles napětíV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.
Tato metoda řešení rovnic funguje, protože proud vstupující do libovolného bodu v paralelním obvodu by se měl rovnat proudu opouštějícímu. K tomu dochází kvůliKirchhoffův současný zákon, kde se uvádí „algebraický součet proudů v síti vodičů, které se setkávají v bodě, je nula.“ Kalkulačka paralelního obvodu by tento zákon využila ve větvích paralelního obvodu.
Pokud porovnáme proud vstupující do tří větví paralelního obvodu, měl by se rovnat celkovému proudu opouštějícímu větve. Protože úbytek napětí zůstává konstantní na každém rezistoru paralelně, tento pokles napětí můžete sečtěte odpor každého rezistoru a získáte celkový odpor a z toho určete napětí hodnota. To ukazují příklady paralelních obvodů.
Pokles napětí v sériovém obvodu
•••Syed Hussain Ather
Na druhou stranu v sériovém obvodu můžete vypočítat pokles napětí na každém rezistoru s vědomím, že v sériovém obvodu je proud po celou dobu konstantní. To znamená, že pokles napětí se u každého rezistoru liší a závisí na odporu podle Ohmova zákonaV = IR. Ve výše uvedeném příkladu je pokles napětí na každém rezistoru:
V_1 = R_1I = 3 \ krát 3 = 9 \ text {V} \\ V_2 = R_2I = 10 \ krát 3 = 30 \ text {V} \\ V_3 = R_3I = 5 \ krát 3 = 15 \ text {V}
Součet každého poklesu napětí by se měl rovnat napětí baterie v sériovém obvodu. To znamená, že naše baterie má napětí54 V.
Tato metoda řešení rovnic funguje, protože poklesy napětí vstupující do všech rezistorů uspořádaných do série by měly být součtem celkového napětí sériového obvodu. K tomu dochází kvůliKirchhoffův zákon napětí, kde se uvádí „směrovaný součet potenciálních rozdílů (napětí) kolem jakékoli uzavřené smyčky je nula.“ To znamená, že v jakýkoli daný bod v uzavřeném sériovém obvodu, poklesy napětí na každém odporu by měly být součtem celkového napětí obvodu obvod. Protože v sériovém obvodu je proud konstantní, musí se poklesy napětí mezi jednotlivými rezistory lišit.
Paralelní vs. Sériové obvody
V paralelním obvodu jsou všechny součásti obvodu připojeny mezi stejnými body obvodu. To jim dává jejich větvící strukturu, ve které se proud rozděluje mezi každou větev, ale pokles napětí v každé větvi zůstává stejný. Součet každého odporu dává celkový odpor založený na inverzi každého odporu (1 / R.celkový = 1 / R.1 + 1 / R.2 ...pro každý odpor).
Naproti tomu v sériovém obvodu existuje pouze jedna cesta pro tok proudu. To znamená, že proud zůstává po celou dobu konstantní a místo toho se poklesy napětí mezi jednotlivými rezistory liší. Součet každého odporu dává celkový odpor při lineárním sčítání (Rcelkový = R.1 + R.2 ...pro každý odpor).
Sériově paralelní obvody
Můžete použít oba Kirchhoffovy zákony pro jakýkoli bod nebo smyčku v jakémkoli obvodu a použít je k určení napětí a proudu. Kirchhoffovy zákony vám dávají metodu určování proudu a napětí v situacích, kdy povaha obvodu jako sériového a paralelního nemusí být tak přímočará.
Obecně platí, že u obvodů, které mají sériové i paralelní komponenty, můžete jednotlivé části obvodu považovat za sériové nebo paralelní a podle toho je kombinovat.
Tyto komplikované sériově paralelní obvody lze řešit více než jedním způsobem. Zacházení s jejich částmi jako s paralelními nebo sériovými je jednou z metod. Další metodou je použití Kirchhoffových zákonů k určení obecných řešení, která používají soustavu rovnic. Sériový paralelní obvodový kalkulátor by zohledňoval odlišnou povahu obvodů.
•••Syed Hussain Ather
Ve výše uvedeném příkladu by se aktuální výstupní bod A měl rovnat aktuálnímu výstupnímu bodu A. To znamená, že můžete psát:
(1). I_1 = I_2 + I_3 \ text {nebo} I_1-I_2-I_3 = 0
Pokud s horní smyčkou zacházíte jako s uzavřeným sériovým obvodem a poklesem napětí na každém rezistoru pomocí Ohmova zákona s odpovídajícím odporem, můžete napsat:
(2). V_1-R_1I_1-R_2I_2 = 0
a při stejném postupu pro spodní smyčku můžete s každým poklesem napětí ve směru proudu zacházet v závislosti na proudu a odporu k zápisu:
(3). V_1 + V_2 + R_3I_3-R_2I_2 = 0
Získáte tak tři rovnice, které lze vyřešit mnoha způsoby. Můžete přepsat každou z rovnic (1) - (3) tak, aby napětí bylo na jedné straně a proud a odpor na druhé straně. Tímto způsobem můžete považovat tři rovnice za závislé na třech proměnných I1, Já2 a já3, s koeficienty kombinací R1, R.2 a R.3.
\ begin {zarovnáno} & (1). I_1-I_2-I_3 = 0 \\ & (2). R_1I_1 + R_2I_2 + 0 \ krát I_3 = V_1 \\ & (3). 0 \ krát I_1 + R_2I_2-R_3I_3 = V_1 + V_2 \ end {zarovnáno}
Tyto tři rovnice ukazují, jak napětí v každém bodě obvodu nějakým způsobem závisí na proudu a odporu. Pokud si pamatujete Kirchhoffovy zákony, můžete vytvořit tato obecná řešení problémů s okruhy a k jejich řešení použít maticovou notaci. Tímto způsobem můžete připojit hodnoty pro dvě veličiny (mezi napětí, proud, odpor) a vyřešit třetí.