כיצד לחשב ירידת מתח על פני נגדים

פשוט מעגל חשמלי מכיל מקור של מתח (ספק כוח, כמו סוללה, גנרטור או חוטי השירות שנכנסים לבניין שלך), חוט לנשיאה נוֹכְחִי בצורה של אלקטרונים, ומקור חשמל הִתנַגְדוּת. במציאות, מעגלים כאלה הם לעתים רחוקות פשוטים וכוללים מספר נקודות הסתעפות והצטרפות מחודשת.

• מתח (V) נמדד בוולט (הסמל הוא גם V); זרם (I) נמדד באמפר או "אמפר" (A); והתנגדות (R) נמדדת באום (Ω).

לאורך הענפים, ולעיתים לאורך תא המטען הראשי של המעגל, מוצבים פריטים כמו מכשירי חשמל ביתיים (מנורות, מקררים, מכשירי טלוויזיה), כל אחד מהם שואב זרם כדי לשמור על עצמו. אך מה בדיוק קורה למתח ולזרם בתוך מערך מעגל חשמלי נתון מנקודת מבט של פיזיקה כאשר כל נגד נתקל והמתח "יורד"?

חוק אוהם קובע כי זרימת הזרם היא מתח חלקי התנגדות. זה יכול לחול על מעגל בכללותו, על סט ענפים מבודד או על נגד יחיד, כפי שתראו. הצורה הנפוצה ביותר של חוק זה נכתבת:

ניתן לארגן מעגלים בשתי דרכים בסיסיות.

מעגל סדרה: כאן, הזרם זורם כולו לאורך נתיב אחד, דרך חוט יחיד. לא משנה מה המפגשים הנוכחיים בהתנגדות בדרך פשוט מצטברים כדי לתת את ההתנגדות הכוללת של המעגל בכללותו:

ר_ס = R₁ + R₂ +... + R_נ (מעגל סדרתי)

מעגל מקביל: במקרה זה, חוט ראשוני מסתעף (מוצג כזווית ישרה) לשני חוטים אחרים או יותר, כל אחד עם הנגד שלו. במקרה זה, ההתנגדות הכוללת ניתנת על ידי:

1 / R_פ = 1 / R₁ + 1 / R₂ +... + 1 / R_נ (מעגל מקביל)

אם אתה בוחן משוואה זו, אתה מגלה שעל ידי הוספת התנגדות באותו גודל, אתה מקטין את התנגדות המעגל בכללותו. (בחירת אוהם 1, או 1 Ω, מקלה על המתמטיקה.) על פי חוק אוהם, זה למעשה מגביר את הזרם!

אם זה נראה מנוגד לאינטואיציה, דמיין את זרימת המכוניות על כביש מהיר סואן המשרת על ידי תא אגרה יחיד מגבה את התנועה במשך קילומטר, ואז דמיין את אותו התרחיש עם ארבע תאי אגרה זהים יותר ל- ראשון. זה יגביר באופן ברור את זרימת המכוניות למרות הוספת התנגדות טכנית.

אם ברצונך למצוא טיפות מתח על פני נגדים בודדים בסדרה, המשך באופן הבא:

1. חשב את ההתנגדות הכוללת על ידי הוספת ערכי R בודדים.
2. חשב את הזרם במעגל, שהוא זהה על פני כל נגדים מכיוון שיש רק חוט אחד במעגל.
   
3. חשב את ירידת המתח על פני כל נגדים על פי חוק אוהם.

דוגמה: מחובר מקור כוח 24 וולט ושלושה נגדים בסדרה עם ר₁= 4 Ω, R.₂= 2 Ω ו- R.₃ = 6 Ω. מהי ירידת המתח על פני כל נגד?
ראשית, חישב את ההתנגדות הכוללת: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

לאחר מכן, חישב את הזרם: 24 V / 12 Ω = 2 A.

כעת, השתמש בזרם כדי לחשב את ירידת המתח על כל נגד. שימוש ב- V = IR לכל אחד, הערכים של R.₁, ר₂ ו- ר₃ הם 8 וולט, 4 וולט ו 12 וולט.

דוגמה: מחובר מקור כוח 24 וולט ושלושה נגדים במקביל עם ר₁= 4 Ω, R.₂= 2 Ω ו- R.₃ = 6 Ω, כמו קודם. מהי ירידת המתח על פני כל נגד?

במקרה זה, הסיפור פשוט יותר: ללא קשר לערך ההתנגדות, ירידת המתח על פני כל הנגד זהה, מה שהופך את הזרם למשתנה השונה על פני הנגדים במקרה זה. משמעות הדבר היא כי ירידת המתח בכל אחד מהם היא רק המתח הכולל של המעגל חלקי מספר הנגדים במעגל, או 24 וולט / 3 = 8 וולט.

עיין במשאבים לדוגמא למופע בו תוכל להשתמש בכלי אוטומטי לחישוב ירידת המתח במעין סידור מעגלים הנקרא מחלק מתח.