Πώς να υπολογίσετε μια πτώση τάσης σε αντίσταση

Ενα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα περιέχει μια πηγή Τάση (ένα τροφοδοτικό, όπως μια μπαταρία, μια γεννήτρια ή τα καλώδια χρησιμότητας που εισέρχονται στο κτίριό σας), ένα καλώδιο για μεταφορά ρεύμα με τη μορφή ηλεκτρονίων και πηγή ηλεκτρικής ενέργειας αντίσταση. Στην πραγματικότητα, τέτοια κυκλώματα είναι σπάνια απλά και περιλαμβάνουν ορισμένα σημεία διακλάδωσης και επανένωσης.

• Η τάση (V) μετράται σε βολτ (το σύμβολο είναι επίσης V). το ρεύμα (Ι) μετράται σε αμπέρ ή "ενισχυτές" (Α). και η αντίσταση (R) μετράται σε ohms (Ω).

Κατά μήκος των κλαδιών, και μερικές φορές κατά μήκος του κύριου κορμού του κυκλώματος, τοποθετούνται αντικείμενα όπως οικιακές συσκευές (λαμπτήρες, ψυγεία, τηλεοράσεις), κάθε ρεύμα σχεδίασης για να συνεχίσει να λειτουργεί. Αλλά τι ακριβώς συμβαίνει με την τάση και το ρεύμα σε μια δεδομένη ρύθμιση ηλεκτρικού κυκλώματος από φυσική άποψη όταν αντιμετωπίζεται κάθε αντίσταση και η τάση "πέφτει";

Ο νόμος του Ωμ δηλώνει ότι η ροή ρεύματος είναι τάση διαιρεμένη με αντίσταση. Αυτό μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα κύκλωμα στο σύνολό του, σε ένα απομονωμένο σύνολο κλαδιών ή σε μία αντίσταση, όπως θα δείτε. Η πιο κοινή μορφή αυτού του νόμου είναι γραμμένη:

Τα κυκλώματα μπορούν να τακτοποιηθούν με δύο βασικούς τρόπους.

Κύκλωμα σειράς: Εδώ, το ρεύμα ρέει εντελώς κατά μήκος μιας διαδρομής, μέσω ενός μόνο καλωδίου. Ό, τι κι αν αντιστέκεται στις τρέχουσες συναντήσεις, προσθέστε απλά για να δώσετε τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος ως σύνολο:

Ρ_μικρό = Ρ₁ + Ρ₂ +... + Ρ_Ν (κύκλωμα σειράς)

Παράλληλο κύκλωμα: Σε αυτήν την περίπτωση, ένα κύριο καλώδιο διακλαδίζεται (εμφανίζεται ως ορθές γωνίες) σε δύο ή περισσότερα άλλα καλώδια, το καθένα με τη δική του αντίσταση. Σε αυτήν την περίπτωση, η συνολική αντίσταση δίνεται από:

1 / Ρ_Π = 1 / R₁ + 1 / R₂ +... + 1 / R_Ν (παράλληλο κύκλωμα)

Εάν εξερευνήσετε αυτήν την εξίσωση, διαπιστώνετε ότι προσθέτοντας τις αντιστάσεις του ίδιου μεγέθους, μειώνετε την αντίσταση του κυκλώματος στο σύνολό του. (Η επιλογή 1 ohm, ή 1 Ω, διευκολύνει τα μαθηματικά.) Σύμφωνα με τον νόμο του Ohm, αυτό αυξάνει πραγματικά το ρεύμα!

Αν αυτό φαίνεται αντίθετο, φανταστείτε τη ροή των αυτοκινήτων σε έναν πολυσύχναστο αυτοκινητόδρομο που εξυπηρετείται από ένα μόνο αυτοκινητόδρομο υποστηρίζει την κίνηση για ένα μίλι και, στη συνέχεια, φανταστείτε το ίδιο σενάριο με τέσσερα ακόμη διόδια ίδια με το πρώτα. Αυτό θα αυξήσει σαφώς τη ροή των αυτοκινήτων παρά την τεχνική προσθήκη αντίστασης.

Αν θέλετε να βρείτε πτώσεις τάσης σε μεμονωμένες αντιστάσεις σε μια σειρά, προχωράτε ως εξής:

1. Υπολογίστε τη συνολική αντίσταση προσθέτοντας τις μεμονωμένες τιμές R.
2. Υπολογίστε το ρεύμα στο κύκλωμα, το οποίο είναι το ίδιο σε κάθε αντίσταση, καθώς υπάρχει μόνο ένα καλώδιο στο κύκλωμα.
   
3. Υπολογίστε την πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm.

Παράδειγμα: Συνδέονται πηγή τροφοδοσίας 24-V και τρεις αντιστάσεις σε σειρά με R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω και R₃ = 6 Ω. Ποια είναι η πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση;
Πρώτα, υπολογίστε τη συνολική αντίσταση: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

Στη συνέχεια, υπολογίστε το ρεύμα: 24 V / 12 Ω = 2 A

Τώρα, χρησιμοποιήστε το ρεύμα για να υπολογίσετε την πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση. Χρησιμοποιώντας V = IR για καθένα, οι τιμές του R₁, Ρ₂ και R₃ είναι 8 V, 4 V και 12 V.

Παράδειγμα: Συνδέονται πηγή τροφοδοσίας 24-V και τρεις αντιστάσεις παράλληλα με R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω και R₃ = 6 Ω, όπως πριν. Ποια είναι η πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση;

Σε αυτήν την περίπτωση, η ιστορία είναι απλούστερη: Ανεξάρτητα από την τιμή αντίστασης, η πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση είναι η ίδια, καθιστώντας το ρεύμα τη μεταβλητή που διαφέρει μεταξύ των αντιστάσεων σε αυτήν την περίπτωση. Αυτό σημαίνει ότι η πτώση τάσης σε κάθε μία είναι ακριβώς η συνολική τάση του κυκλώματος διαιρούμενη με τον αριθμό των αντιστάσεων στο κύκλωμα ή 24 V / 3 = 8 V.

Δείτε τους πόρους για ένα παράδειγμα μιας παρουσίας στην οποία μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα αυτόματο εργαλείο για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης σε ένα είδος διάταξης κυκλώματος που ονομάζεται διαχωριστικό τάσης.