Kako izračunati jačinu struje u krugu serije

Serijski krugovi povezuju otpore tako da struja, izmjerena amplitudom ili amperažom, slijedi jedan put u krugu i ostaje cijela konstantna. Kroz svaki otpor struja teče u suprotnom smjeru elektrona koji ometaju protok elektrona, jedan za drugim u jednom smjeru od pozitivnog kraja baterije do negativan. Ne postoje vanjski krakovi ili staze kojima struja može putovati, kao što bi to bilo u paralelnom krugu.

Serijski sklopovi uobičajeni su u svakodnevnom životu. Primjeri uključuju neke vrste božićnih ili blagdanskih lampica. Drugi uobičajeni primjer je prekidač za svjetlo. Uz to, računala, televizori i ostali elektronički uređaji za kućanstvo funkcioniraju kroz koncept serijskog sklopa.

• ​U serijskom krugu jačina struje ili amplituda struje ostaje konstantna i može se izračunati pomoću Ohmovog zakonaV = I / Rdok napon pada na svakom otporu koji se može zbrojiti da se dobije ukupni otpor. Suprotno tome, u paralelnom krugu, amplituda struje mijenja se na granatim otporima, dok napon ostaje konstantan.​

Možete izračunati amplitudu, u amperima ili amperima zadanim promjenljivom A, serijskog kruga zbrajanjem otpora na svakom otporu u krugu kaoRi zbrajanje pada napona kaoV, zatim rješavanje za I u jednadžbiV = I / Ru kojemVje napon baterije u voltima,Jaje trenutna iRje ukupni otpor otpornika u ohima (Ω). Pad napona trebao bi biti jednak naponu baterije u serijskom krugu.

JednadžbaV = I / R, poznat kao Ohmov zakon, također vrijedi za svaki otpornik u krugu. Protok struje kroz serijski krug je konstantan, što znači da je isti na svakom otporu. Pad napona na svakom otporu možete izračunati pomoću Ohmovog zakona. U seriji se napon baterija povećava, što znači da traju kraće vrijeme nego da su paralelne.

•••Syed Hussain Ather

U gornjem je krugu svaki otpor (označen cik-cak linijama) povezan u izvor napona, bateriju (označen sa + i - koji okružuje nepovezane vodove), u seriju. Struja teče u jednom smjeru i ostaje konstantna na svakom dijelu kruga.

Ako zbrojite svaki otpor, dobili biste ukupni otpor od 18 Ω (ohm, gdje je ohm mjera otpora). To znači da možete izračunati struju pomoćuV = I / Ru kojemRje 18 Ω iVje 9 V da se dobije struja I od 162 A (pojačala).

U serijski krug možete spojiti kondenzator s kapacitetomCi neka se puni s vremenom. U ovoj se situaciji struja na krugu mjeri kao

u kojemVje u voltima,Rje u ohima,Cje u Faradsu,tje vrijeme u sekundama, iJaje u pojačalima. Ovdjeeodnosi se na Eulerovu konstantue​.

Ukupni kapacitet serijskog kruga daje se sa

u kojem se svaka inverzna vrijednost svakog pojedinačnog kondenzatora zbraja na desnoj strani (1 / C​​₁​, ​1 / C​​₂itd.). Drugim riječima, inverzna ukupna kapacitivnost zbroj je pojedinačnih inverzija svakog kondenzatora. Kako se vrijeme povećava, naboj na kondenzatoru raste, a struja usporava i približava se, ali nikad ne doseže u potpunosti, nulu.

Slično tome, induktor možete koristiti za mjerenje struje

u kojoj je ukupna induktivnost L zbroj vrijednosti induktiviteta pojedinih prigušnica, izmjerenih u Henriesu. Kada serijski krug gradi naboj tijekom prolaska struje, induktor, zavojnica žice koja obično okružuje magnetsku jezgru, stvara magnetsko polje kao odgovor na protok struje. Mogu se koristiti u filtrima i oscilatorima,

Kad se paralelno radi s krugovima, u kojima se struja grani kroz različite dijelove krugova, izračuni su "okrenuti". Umjesto da se ukupni otpor odredi kao zbroj pojedinačnih otpora, daje se ukupni otpor po

(isti način izračuna ukupnog kapaciteta serijskog kruga).

Napon, a ne struja, konstantan je u cijelom krugu. Ukupna struja paralelnog kruga jednaka je zbroju struje na svakoj grani. Možete izračunati i struju i napon koristeći Ohmov zakon (V = I / R​).

•••Syed Hussain Ather

U paralelnom krugu gore, ukupni otpor dao bi se u sljedeća četiri koraka:

1. ​1 / R_ukupno= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
2. ​1 / R_ukupno​ = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
3. ​1 / R_ukupno​ = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
4. ​1 / R_ukupno​ = 29/20 Ω
   
5. ​R​_​ukupno​ = 20/29 Ω ili oko, 69 Ω

U gornjem izračunu imajte na umu da do koraka 5 možete doći samo iz koraka 4 samo ako je na lijevoj strani samo jedan pojam (1 / R_ukupno ) i samo jedan član na desnoj strani (29/20 Ω).

Isto tako, ukupni kapacitet u paralelnom krugu jednostavno je zbroj svakog pojedinog kondenzatora, a ukupna induktivnost također se daje inverznim odnosom (1 / L​​ukupno​ ​= 1 / L​​1​ ​+ 1 / L​​2​ ​+ …​ ).

U krugovima struja može ili neprestano teći, kao što je slučaj kod istosmjerne struje (DC), ili fluktuirati u valovitom obrascu u krugovima izmjenične struje (AC). U izmjeničnom krugu, struja se mijenja između pozitivnog i negativnog smjera u krugu.

Britanski fizičar Michael Faraday demonstrirao je snagu istosmjernih struja s dinamo električnim generatorom u 1832, ali nije mogao prenijeti njegovu snagu na velike udaljenosti, a istosmjerni naponi zahtijevali su komplicirano sklopovi.

Kada je srpsko-američki fizičar Nikola Tesla 1887. godine stvorio indukcijski motor pomoću izmjenične struje, pokazao je kako to lako prenose se na velike udaljenosti i mogu se pretvoriti između visokih i niskih vrijednosti pomoću transformatora, uređaja koji se koristi za promjenu napon. Ubrzo je na prijelazu kućanstava iz 20. stoljeća širom Amerike počelo ukidati istosmjernu struju u korist izmjeničnog napona.

Danas elektronički uređaji koriste i izmjenični i istosmjerni tok kada je to prikladno. Istosmjerne struje koriste se s poluvodičima za manje uređaje koje je potrebno samo uključiti i isključiti, poput prijenosnih računala i mobitela. Izmjenični napon se prenosi kroz duge žice prije nego što se pretvori u istosmjernu pomoću ispravljača ili diode za napajanje ovih uređaja poput žarulja i baterija.