Πώς να υπολογίσετε την ένταση σε ένα κύκλωμα σειράς

Τα κυκλώματα σειράς συνδέουν αντιστάσεις έτσι ώστε το ρεύμα, μετρούμενο από το πλάτος ή την ένταση, να ακολουθεί μία διαδρομή στο κύκλωμα και να παραμένει σταθερό σε όλο. Το ρεύμα ρέει στην αντίθετη κατεύθυνση των ηλεκτρονίων μέσω κάθε αντίστασης, που εμποδίζουν τη ροή ηλεκτρονίων, το ένα μετά το άλλο σε μία κατεύθυνση από το θετικό άκρο της μπαταρίας έως το αρνητικός. Δεν υπάρχουν εξωτερικοί κλάδοι ή διαδρομές μέσω των οποίων μπορεί να ταξιδεύει το ρεύμα, όπως θα συνέβαινε σε παράλληλο κύκλωμα.

Τα κυκλώματα σειράς είναι κοινά στην καθημερινή ζωή. Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν μερικούς τύπους Χριστουγέννων ή φώτων διακοπών. Ένα άλλο κοινό παράδειγμα είναι ένας διακόπτης φωτός. Επιπλέον, οι υπολογιστές, οι τηλεοράσεις και άλλες οικιακές ηλεκτρονικές συσκευές λειτουργούν μέσω της έννοιας ενός κυκλώματος σειράς.

• ​Σε ένα κύκλωμα σειράς, ένταση ή εύρος, το ρεύμα παραμένει σταθερό και μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον νόμο του OhmV = I / Rενώ η τάση πέφτει σε κάθε αντίσταση που μπορεί να αθροιστεί για να πάρει τη συνολική αντίσταση. Αντιθέτως, σε ένα παράλληλο κύκλωμα, το πλάτος ενός ρεύματος αλλάζει κατά μήκος των αντιστάσεων διακλάδωσης ενώ η τάση παραμένει σταθερή.

  instagram story viewer
  ​

Μπορείτε να υπολογίσετε το πλάτος, σε ενισχυτές ή αμπέρ που δίνονται από τη μεταβλητή Α, του κυκλώματος σειράς, αθροίζοντας την αντίσταση σε κάθε αντίσταση στο κύκλωμα ωςΡκαι αθροίζοντας την τάση πέφτει ωςΒκαι μετά λύνοντας για I στην εξίσωσηV = I / Rστο οποίοΒείναι η τάση της μπαταρίας σε βολτ,Εγώείναι τρέχουσα καιΡείναι η συνολική αντίσταση των αντιστάσεων στα ωμ (Ω). Η πτώση τάσης πρέπει να είναι ίση με την τάση της μπαταρίας σε ένα κύκλωμα σειράς.

Η εξίσωσηV = I / R, γνωστός ως νόμος του Ohm, ισχύει και για κάθε αντίσταση στο κύκλωμα. Η ροή ρεύματος σε ένα κύκλωμα σειράς είναι σταθερή, πράγμα που σημαίνει ότι είναι η ίδια σε κάθε αντίσταση. Μπορείτε να υπολογίσετε την πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohms. Σε σειρά, η τάση των μπαταριών αυξάνεται, που σημαίνει ότι διαρκούν μικρότερο χρονικό διάστημα από ό, τι αν ήταν παράλληλα.

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Στο παραπάνω κύκλωμα, κάθε αντίσταση (που υποδηλώνεται από γραμμές ζιγκ-ζαγκ) συνδέεται με την πηγή τάσης, η μπαταρία (που υποδηλώνεται από το + και - γύρω από τις αποσυνδεδεμένες γραμμές), σε σειρά. Το ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση και παραμένει σταθερό σε κάθε μέρος του κυκλώματος.

Εάν αθροίζατε κάθε αντίσταση, θα έχετε συνολική αντίσταση 18 Ω (ohms, όπου το ohm είναι το μέτρο αντίστασης). Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να υπολογίσετε την τρέχουσα χρήσηV = I / Rστο οποίοΡείναι 18 Ω καιΒείναι 9 V για να λάβετε ρεύμα I 162 A (ενισχυτές).

Σε ένα κύκλωμα σειράς, μπορείτε να συνδέσετε έναν πυκνωτή με χωρητικότηταντοκαι αφήστε το να φορτιστεί με την πάροδο του χρόνου Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα στο κύκλωμα μετράται ως

στο οποίοΒείναι σε βολτ,Ρείναι στα ωμ,ντοείναι στο Farads,τείναι χρόνος σε δευτερόλεπτα, καιΕγώείναι σε ενισχυτές. Εδώμιαναφέρεται στη σταθερά Eulerμι​.

Η συνολική χωρητικότητα ενός κυκλώματος σειράς δίνεται από

στην οποία κάθε αντίστροφο κάθε μεμονωμένου πυκνωτή αθροίζεται στη δεξιά πλευρά (1 / Γ​​₁​, ​1 / Γ​​₂, και τα λοιπά.). Με άλλα λόγια, το αντίστροφο της συνολικής χωρητικότητας είναι το άθροισμα των μεμονωμένων αντίστροφων κάθε πυκνωτή. Καθώς ο χρόνος αυξάνεται, η φόρτιση στον πυκνωτή αυξάνεται και το ρεύμα επιβραδύνεται και πλησιάζει, αλλά ποτέ δεν φτάνει πλήρως, μηδέν.

Ομοίως, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πηνίο για τη μέτρηση του ρεύματος

στο οποίο η συνολική επαγωγικότητα L είναι το άθροισμα των τιμών επαγωγής των επιμέρους επαγωγέων, μετρούμενων σε Henries. Όταν ένα κύκλωμα σειράς δημιουργεί φορτίο καθώς ρέει ρεύμα, ο επαγωγέας, ένα πηνίο σύρματος που συνήθως περιβάλλει έναν μαγνητικό πυρήνα, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο σε απόκριση της ροής του ρεύματος. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φίλτρα και ταλαντωτές,

Όταν ασχολείστε παράλληλα με κυκλώματα, στα οποία οι τρέχοντες διακλαδίζονται μέσω διαφορετικών τμημάτων των κυκλωμάτων, οι υπολογισμοί «αναστρέφονται». Αντί να προσδιορίζεται η συνολική αντίσταση ως το άθροισμα των μεμονωμένων αντιστάσεων, δίνεται η συνολική αντίσταση με

(με τον ίδιο τρόπο υπολογισμού της συνολικής χωρητικότητας ενός κυκλώματος σειράς).

Η τάση, όχι το ρεύμα, είναι σταθερή σε όλο το κύκλωμα. Το συνολικό ρεύμα παράλληλου κυκλώματος ισούται με το άθροισμα του ρεύματος σε κάθε κλάδο. Μπορείτε να υπολογίσετε τόσο το ρεύμα όσο και την τάση χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm (V = I / R​).

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Στο παράλληλο κύκλωμα παραπάνω, η συνολική αντίσταση θα δοθεί με τα ακόλουθα τέσσερα βήματα:

1. ​1 / Ρ_σύνολο= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
2. ​1 / Ρ_σύνολο​ = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
3. ​1 / Ρ_σύνολο​ = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
4. ​1 / Ρ_σύνολο​ = 29/20 Ω
   
5. ​Ρ​_{​σύνολο​} = 20/29 Ω ή περίπου 0,69 Ω

Στον παραπάνω υπολογισμό, σημειώστε ότι μπορείτε να φτάσετε μόνο στο βήμα 5 από το βήμα 4 όταν υπάρχει μόνο ένας όρος στην αριστερή πλευρά (1 / Ρ_σύνολο ) και μόνο ένας όρος στη δεξιά πλευρά (29/20 Ω).

Ομοίως, η συνολική χωρητικότητα σε ένα παράλληλο κύκλωμα είναι απλώς το άθροισμα κάθε μεμονωμένου πυκνωτή και η συνολική αυτεπαγωγή δίνεται επίσης από μια αντίστροφη σχέση (1 / Λ​​σύνολο​ ​= 1 / Λ​​1​ ​+ 1 / Λ​​2​ ​+ …​ ).

Στα κυκλώματα, το ρεύμα μπορεί είτε να ρέει συνεχώς, όπως συμβαίνει σε συνεχές ρεύμα (DC), είτε να κυμαίνεται σε μοτίβο κυμάτων, σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, το ρεύμα αλλάζει μεταξύ θετικής και αρνητικής κατεύθυνσης στο κύκλωμα.

Ο Βρετανός φυσικός Michael Faraday επέδειξε τη δύναμη των ρευμάτων DC με την ηλεκτρική γεννήτρια δυναμό 1832, αλλά δεν μπορούσε να μεταδώσει τη δύναμή του σε μεγάλες αποστάσεις και οι τάσεις DC απαιτούσαν περίπλοκες κυκλώματα.

Όταν ο Σέρβος-Αμερικανός φυσικός Νικόλα Τέσλα δημιούργησε έναν κινητήρα επαγωγής χρησιμοποιώντας ρεύμα AC το 1887, έδειξε πόσο εύκολα μεταδίδονται σε μεγάλες αποστάσεις και μπορούν να μετατραπούν μεταξύ υψηλών και χαμηλών τιμών χρησιμοποιώντας μετασχηματιστές, μια συσκευή που χρησιμοποιείται για αλλαγή Τάση. Αρκετά σύντομα, γύρω από τη σειρά των νοικοκυριών του 20ού αιώνα σε ολόκληρη την Αμερική άρχισαν να διακόπτουν το ρεύμα DC υπέρ του AC.

Σήμερα, οι ηλεκτρονικές συσκευές χρησιμοποιούν τόσο AC όσο και DC όταν χρειάζεται. Τα ρεύματα DC χρησιμοποιούνται με ημιαγωγούς για μικρότερες συσκευές που πρέπει να ενεργοποιούνται και να απενεργοποιούνται μόνο, όπως φορητοί υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα. Η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος μεταφέρεται μέσω μακρών καλωδίων προτού μετατραπεί σε συνεχές ρεύμα χρησιμοποιώντας ανορθωτή ή δίοδο για την τροφοδοσία αυτών των συσκευών, όπως λαμπτήρες και μπαταρίες.