Kako izračunati pad napona na otporniku u paralelnom krugu

•••Syed Hussain Ather

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

U gornjoj shemi paralelnih spojeva pad napona može se pronaći zbrajanjem otpora svakog otpora i određivanjem napona koji proizlazi iz struje u ovoj konfiguraciji. Ovi primjeri paralelnih krugova ilustriraju koncepte struje i napona na različitim granama.

U dijagramu paralelnih sklopova,naponpad na otporniku u paralelnom krugu jednak je na svim otpornicima u svakoj grani paralelnog kruga. Napon, izražen u voltima, mjeri elektromotornu silu ili potencijalnu razliku koja pokreće krug.

Kada imate sklop s poznatom količinomTrenutno, protok električnog naboja, pad napona u paralelnim shemama krugova možete izračunati na sljedeći način:

1. Odredi kombiniranootpornost, ili suprotnost protoku naboja paralelnih otpornika. Zbrojite ih kao1 / R_ukupno = 1 / R₁ + 1 / R₂... za svaki otpornik. Za gornji paralelni krug ukupni otpor može se naći kao:
   1. ​1 / R_ukupno = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω​
      
   2. ​1 / R_ukupno = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω​
      
   3. ​1 / R_ukupno = 14/30 Ω​
      
   4. ​R_ukupno = ​30/14 Ω = 15/7 ​Ω​
instagram story viewer
2. Pomnožite struju s ukupnim otporom da biste dobili pad napona, premaOhmov zakon​ ​V = IR. To je jednako padu napona na cijelom paralelnom krugu i svakom otporu u paralelnom krugu. Za ovaj je primjer dan pad naponaV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.​

Ova metoda rješavanja jednadžbi djeluje jer bi struja koja ulazi u bilo koju točku u paralelnom krugu trebala biti jednaka izlaznoj struji. To se događa zbogKirchhoffov trenutni zakon, koji navodi "algebarski zbroj struja u mreži vodiča koji se sastaju u točki jednak je nuli." Kalkulator paralelnih krugova koristio bi ovaj zakon u granama paralelnog kruga.

Ako usporedimo struju koja ulazi u tri grane paralelnog kruga, trebala bi biti jednaka ukupnoj struji koja napušta grane. Budući da pad napona ostaje konstantan paralelno na svakom otporniku, možete i taj pad napona zbrojite otpor svakog otpora da biste dobili ukupni otpor i odredite napon iz njega vrijednost. Primjeri paralelnih krugova to pokazuju.

•••Syed Hussain Ather

S druge strane, u serijskom krugu možete izračunati pad napona na svakom otporu znajući da je u serijskom krugu struja cijelo vrijeme konstantna. To znači da se pad napona razlikuje na svakom otporniku i ovisi o otporu prema Ohmovu zakonuV = IR. U gornjem primjeru pad napona na svakom otporu je:

Zbroj svakog pada napona trebao bi biti jednak naponu baterije u serijskom krugu. To znači da naša baterija ima napon od54 V.​

Ova metoda rješavanja jednadžbi djeluje jer bi padovi napona koji ulaze u sve serijski raspoređene otpore trebali zbrojiti ukupni napon serijskog kruga. To se događa zbogKirchhoffov zakon napona, koji navodi "usmjereni zbroj potencijalnih razlika (napona) oko bilo koje zatvorene petlje jednak je nuli." To znači da, u bilo koja točka u krugu zatvorene serije, pad napona na svakom otporniku trebao bi se zbrojiti na ukupni napon sklop. Budući da je struja konstantna u serijskom krugu, padovi napona moraju se razlikovati među svakim otpornicima.

U paralelnom krugu sve su komponente kruga povezane između istih točaka na krugu. To im daje strukturu grananja u kojoj se struja dijeli između svake grane, ali pad napona na svakoj grani ostaje isti. Zbroj svakog otpora daje ukupni otpor na temelju inverzne vrijednosti svakog otpora (1 / R_ukupno = 1 / R₁ + 1 / R₂ ...za svaki otpornik).

Nasuprot tome, u serijskom krugu postoji samo jedan put za protok struje. To znači da struja ostaje konstantna tijekom cijelog postupka, a padovi napona razlikuju se među otpornicima. Zbroj svakog otpora daje ukupni otpor kad se linearno zbraja (R_ukupno = R₁ + R₂ ...za svaki otpornik).

Možete koristiti oba Kirchhoffova zakona za bilo koju točku ili petlju u bilo kojem krugu i primijeniti ih za određivanje napona i struje. Kirchhoffovi zakoni daju vam metodu određivanja struje i napona u situacijama kada priroda sklopa kao serijska i paralelna možda neće biti tako izravna.

Općenito, za krugove koji imaju serijske i paralelne komponente, možete pojedinačne dijelove kruga tretirati kao serijske ili paralelne i prema tome ih kombinirati.

Ovi složeni serijski paralelni krugovi mogu se riješiti na više načina. Tretiranje njihovih dijelova kao paralelnih ili nizova jedna je od metoda. Korištenje Kirchhoffovih zakona za određivanje generaliziranih rješenja koja koriste sustav jednadžbi je druga metoda. Kalkulator serijski paralelnih krugova uzeo bi u obzir različitu prirodu krugova.

•••Syed Hussain Ather

U gornjem primjeru, trenutna izlazna točka A trebala bi biti jednaka trenutnoj izlaznoj točki A. To znači da možete napisati:

Ako gornju petlju tretirate kao krug zatvorene serije i pad napona na svakom otporu primjenjujete Ohmov zakon s odgovarajućim otporom, možete napisati:

i radeći isto za donju petlju, svaki pad napona možete tretirati u smjeru struje, ovisno o struji i otporu da biste napisali:

To vam daje tri jednadžbe koje se mogu riješiti na više načina. Možete prepisati svaku jednadžbu (1) - (3) tako da je napon s jedne, a struja i otpor s druge strane. Na taj način možete tri jednadžbe tretirati kao ovisne o tri varijable I₁, Ja₂ i ja₃, s koeficijentima kombinacija R₁, R₂ i R₃.

Te tri jednadžbe pokazuju kako napon u svakoj točki kruga na neki način ovisi o struji i otporu. Ako se sjećate Kirchhoffovih zakona, možete stvoriti ta generalizirana rješenja za probleme u krugovima i koristiti matrični zapis da biste ih riješili. Na taj način možete uključiti vrijednosti za dvije veličine (između napona, struje, otpora) koje ćete riješiti za treću.