Kuinka laskea jännitteen lasku vastuksen yli rinnakkaispiirissä

•••Syed Hussain Ather

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Yllä olevassa rinnakkaispiirikaaviossa jännitehäviö voidaan löytää laskemalla yhteen kunkin vastuksen vastukset ja määrittämällä, mikä jännite johtuu tämän kokoonpanon virrasta. Nämä rinnakkaispiirin esimerkit havainnollistavat virran ja jännitteen käsitteitä eri haaroissa.

RinnakkaispiirikaaviossaJänniteputoaminen vastuksen yli rinnakkaispiirissä on sama kaikissa vastusten rinnakkaispiirin jokaisessa haarassa. Jännite, ilmaistuna voltteina, mittaa sähkömoottorin voimaa tai potentiaalieroa, joka ohjaa piiriä.

Kun sinulla on piiri, jonka tiedetään olevannykyinen, sähkövarauksen virtaus, voit laskea jännitehäviön rinnakkaisissa piirikaavioissa seuraavasti:

1. Määritä yhdistettyvastustai vastustaminen rinnakkaisten vastusten varauksen virtaukselle. Yhteenveto niistä1 / R_{kaikki yhteensä} = 1 / R₁ + 1 / R₂... jokaiselle vastukselle. Yllä olevan rinnakkaispiirin kokonaisresistanssi löytyy seuraavasti:
   1. ​1 / R_{kaikki yhteensä} = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω​
      
   2. ​1 / R_{kaikki yhteensä} = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω​
      
   instagram story viewer
   3. ​1 / R_{kaikki yhteensä} = 14/30 Ω​
      
   4. ​R_{kaikki yhteensä} = ​30/14 Ω = 15/7 ​Ω​
2. Kerro nykyinen kokonaisresistanssilla jännitteen pudotuksen saamiseksiOhmin laki​ ​V = IR. Tämä on yhtä suuri kuin jännitteen pudotus koko rinnakkaispiirissä ja jokaisessa rinnakkaispiirin vastuksessa. Tässä esimerkissä annetaan jännitehäviöV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.​

Tämä menetelmä yhtälöiden ratkaisemiseksi toimii, koska virran, joka tulee rinnakkaispiirin mihin tahansa pisteeseen, tulisi olla yhtä suuri kuin lähtevän virran. Tämä johtuuKirchhoffin nykyinen laki, jossa todetaan "pisteessä kokoontuvien johtimien verkon virtojen algebrallinen summa on nolla". Rinnakkaispiirilaskin hyödyntäisi tätä lakia rinnakkaispiirin haaroissa.

Jos verrataan rinnakkaispiirin kolmeen haaraan tulevaa virtaa, sen tulisi olla yhtä suuri kuin haaroista lähtevä kokonaisvirta. Koska jännitehäviö pysyy vakiona jokaisen vastuksen yli samanaikaisesti, tämä jännitehäviö voit yhteenveto kunkin vastuksen vastuksesta saadaksesi kokonaisvastuksen ja määritellä siitä jännite arvo. Rinnakkaispiirin esimerkit osoittavat tämän.

•••Syed Hussain Ather

Sarjapiirissä voit sen sijaan laskea jokaisen vastuksen jännitehäviön tietäen, että sarjapiirissä virta on vakio koko. Tämä tarkoittaa, että jännitehäviö eroaa jokaisessa vastuksessa ja riippuu vastuksesta Ohmin lain mukaanV = IR. Yllä olevassa esimerkissä jokaisen vastuksen jännitehäviö on:

Kunkin jännitehäviön summan tulee olla yhtä suuri kuin sarjapiirin akun jännite. Tämä tarkoittaa, että akun jännite on54 V.​

Tämä menetelmä yhtälöiden ratkaisemiseksi toimii, koska kaikkiin sarjaan järjestettyihin vastuksiin tulevien jännitepisaroiden tulisi olla yhteenlaskettuja sarjapiirin kokonaisjännitteeseen. Tämä johtuuKirchhoffin jännitelaki, jossa todetaan "minkä tahansa suljetun silmukan ympärillä olevien potentiaalierojen (jännitteiden) suunnattu summa on nolla". Tämä tarkoittaa sitä, että missä tahansa suljetussa sarjassa olevan piirin pisteessä jännitteen pudotuksen jokaisen vastuksen yli pitäisi olla sama kuin piiri. Koska virta on vakio sarjapiirissä, jännitehäviöiden on vaihdeltava vastusten välillä.

Rinnakkaispiirissä kaikki piirin komponentit on kytketty piirin samojen pisteiden väliin. Tämä antaa heille haarautuvan rakenteen, jossa virta jakaa itsensä jokaisen haaran kesken, mutta jännitteen pudotus jokaisen haaran yli pysyy samana. Kunkin vastuksen summa antaa kokonaisvastuksen kunkin vastuksen käänteisen arvon perusteella (1 / R_{kaikki yhteensä} = 1 / R₁ + 1 / R₂ ...jokaiselle vastukselle).

Sarjapiirissä päinvastoin on vain yksi polku virralle. Tämä tarkoittaa, että virta pysyy vakiona kaikkialla ja sen sijaan jännitehäviöt eroavat jokaisessa vastuksessa. Kunkin vastuksen summa antaa kokonaisvastuksen lineaarisesti laskettuna (R_{kaikki yhteensä} = R₁ + R₂ ...jokaiselle vastukselle).

Voit käyttää Kirchhoffin molempia lakeja missä tahansa piirissä olevalle pisteelle tai silmukalle ja soveltaa niitä jännitteen ja virran määrittämiseen. Kirchhoffin lait antavat sinulle menetelmän virran ja jännitteen määrittämiseksi tilanteissa, joissa piirin sarja tai rinnakkaisuus ei välttämättä ole niin suoraviivaista.

Yleensä piireille, joissa on sekä sarja- että rinnakkaiskomponentteja, voit käsitellä piirin yksittäisiä osia sarjoina tai rinnakkain ja yhdistää ne vastaavasti.

Nämä monimutkaiset sarja-rinnakkaispiirit voidaan ratkaista useammalla kuin yhdellä tavalla. Niiden osien käsitteleminen rinnakkain tai sarjana on yksi menetelmä. Kirchhoffin lakien käyttö yleisten ratkaisujen määrittämiseen, jotka käyttävät yhtälöjärjestelmää, on toinen menetelmä. Sarjarinnakkaispiirilaskimessa otettaisiin huomioon piirien erilainen luonne.

•••Syed Hussain Ather

Yllä olevassa esimerkissä nykyisen lähtöpisteen A tulisi olla yhtä suuri kuin nykyinen lähtöpiste A. Tämä tarkoittaa, että voit kirjoittaa:

Jos käsittelet ylempää silmukkaa kuin suljettua sarjapiiriä ja käsittelet jokaisen vastuksen jännitehäviön Ohmin lakia vastaavalla vastuksella, voit kirjoittaa:

ja tekemällä sama alemmalle silmukalle, voit käsitellä kutakin jännitteen pudotusta virran suuntaan riippuen virrasta ja vastuksesta kirjoittaa:

Tämä antaa sinulle kolme yhtälöä, jotka voidaan ratkaista monin tavoin. Voit kirjoittaa uudelleen yhtälöt (1) - (3) siten, että jännite on toisella puolella ja virta ja vastus ovat toisella puolella. Näin voit käsitellä kolmea yhtälöä riippuvaisina kolmesta muuttujasta I₁, Minä₂ ja minä₃, R-yhdistelmien kertoimilla₁, R₂ ja R₃.

Nämä kolme yhtälöä osoittavat, kuinka jännite kussakin piirin kohdassa riippuu virrasta ja vastuksesta jollain tavalla. Jos muistat Kirchhoffin lait, voit luoda nämä yleiset ratkaisut piiriongelmiin ja käyttää matriisimerkintöjä niiden ratkaisemiseksi. Tällä tavalla voit liittää kahden suureen (jännitteen, virran, vastuksen) arvot kolmannen määrän ratkaisemiseksi.