Kako izračunati pad napona na otpornicima

Jednostavan strujni krug sadrži izvor napon (napajanje, poput baterije, generatora ili pomoćnih žica koje ulaze u vašu zgradu), žica za nošenje Trenutno u obliku elektrona i izvor elektrike otpornost. U stvarnosti su takvi krugovi rijetko jednostavni i uključuju brojne točke razgrananja i ponovnog spajanja.

• Napon (V) mjeri se u voltima (simbol je također V); struja (I) mjeri se u amperima ili "amperima" (A); a otpor (R) se mjeri u ohmima (Ω).

Uz grane, a ponekad i uz glavni trup kruga, postavljaju se predmeti poput kućanskih aparata (lampe, hladnjaci, televizori), od kojih svaka crta struju da bi se održala. Ali što se točno događa s naponom i strujom unutar određenog električnog kruga s fizičkog stajališta kada se naiđe na svaki otpor i napon "padne"?

Ohmov zakon navodi da je protok struje napon podijeljen s otporom. To se može primijeniti na sklop u cjelini, izolirani skup grana ili na jedan otpor, kao što ćete vidjeti. Najčešći oblik ovog zakona je napisan:

Krugovi se mogu urediti na dva osnovna načina.

Serijski krug: Ovdje struja teče u cijelosti jednim putem, kroz jednu žicu. Koji god otpori struja naiđe na tom putu, jednostavno zbrojite kako biste dobili ukupni otpor sklopa u cjelini:

R_S = R₁ + R₂ +... + R_N (serijski krug)

Paralelni krug: U ovom se slučaju primarna žica grana (prikazuje se pod pravim kutom) na dvije ili više drugih žica, svaka sa svojim otpornikom. U ovom slučaju, ukupni otpor daje:

1 / R_Str = 1 / R₁ + 1 / R₂ +... + 1 / R_N (paralelni krug)

Ako istražite ovu jednadžbu, ustanovit ćete da dodavanjem otpora iste veličine smanjujete otpor sklopa u cjelini. (Odabir 1 ohma ili 1 Ω olakšava matematiku.) Prema Ohmovu zakonu ovo zapravo povećava struju!

Ako se ovo čini nerazumljivim, zamislite protok automobila na prometnoj autocesti koju opslužuje jedna naplatna kućica podupire promet na milju, a zatim zamislite isti scenarij s još četiri naplatne kućice identične onom prvi. To će očito povećati protok automobila unatoč tehnički dodanom otporu.

Ako želite pronaći padove napona na pojedinim otpornicima u nizu, postupite na sljedeći način:

1. Izračunajte ukupni otpor dodavanjem pojedinačnih vrijednosti R.
2. Izračunajte struju u krugu, koja je jednaka na svakom otporu, jer u krugu postoji samo jedna žica.
   
3. Izračunajte pad napona na svakom otporu koristeći Ohmov zakon.

Primjer: spojeni su izvor napajanja od 24 V i tri otpornika u serijama s R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω i R₃ = 6 Ω. Koliki je pad napona na svakom otporniku?
Prvo izračunajte ukupni otpor: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

Zatim izračunajte struju: 24 V / 12 Ω = 2 A

Sada upotrijebite struju za izračun pada napona na svakom otporu. Koristeći V = IR za svaku vrijednost R₁, R₂ i R₃ su 8 V, 4 V i 12 V.

Primjer: spojeni su izvor napajanja od 24 V i tri otpornika paralelno s R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω i R₃ = 6 Ω, kao i prije. Koliki je pad napona na svakom otporniku?

U ovom je slučaju priča jednostavnija: bez obzira na vrijednost otpora, pad napona na svakom otporu je jednak, što struju čini varijablom koja se u ovom slučaju razlikuje na otpornicima. To znači da je pad napona na svakom samo ukupni napon kruga podijeljen s brojem otpornika u krugu ili 24 V / 3 = 8 V.

Pogledajte Resurse za primjer instance u kojoj možete koristiti automatski alat za izračunavanje pada napona u vrsti sklopa koji se naziva razdjelnik napona.