מעגלי סדרה מחברים נגדים כך שהזרם, שנמדד על ידי משרעת או אמפר, עוקב אחר נתיב אחד במעגל ונשאר קבוע לאורך כל הדרך. הזרם זורם בכיוון ההפוך של האלקטרונים דרך כל נגד, אשר מעכב את הזרימה אלקטרונים, בזה אחר זה בכיוון אחד מהקצה החיובי של הסוללה אל ה- שלילי. אין ענפים חיצוניים או נתיבים שדרכם הזרם יכול לנוע, כפי שהיה במעגל מקביל.
דוגמאות למעגל הסדרה
מעגלי סדרות נפוצים בחיי היומיום. דוגמאות כוללות כמה סוגים של אורות חג המולד או חג. דוגמה נפוצה נוספת היא מתג תאורה. בנוסף, מחשבים, טלוויזיות ומכשירים אלקטרוניים ביתיים אחרים פועלים באמצעות המושג מעגל סדרתי.
טיפים
במעגל סדרתי, אמפר, או משרעת, של הזרם נשאר קבוע וניתן לחשב אותם באמצעות חוק אוהםV = I / Rבעוד שהמתח צונח על פני כל הנגד שניתן לסכם כדי לקבל את ההתנגדות הכוללת. לעומת זאת, במעגל מקביל, משרעת הזרם משתנה על פני הנגדים המסתעפים בעוד המתח נשאר קבוע.
אמפרפר (או מגברים) במעגל סדרתי
ניתן לחשב את המשרעת, במגברים או אמפר הניתנים על ידי המשתנה A, של מעגל הסדרה על ידי סיכום ההתנגדות בכל נגן במעגל כרולסיכום ירידות המתח כוואז לפתור עבור אני במשוואהV = I / Rבווהוא המתח של הסוללה בוולט,
המשוואהV = I / Rהמכונה חוק אוהם, תקף גם בכל נגן במעגל. הזרימה הנוכחית במעגל הסדרה קבועה, כלומר זהה בכל נגד. ניתן לחשב את ירידת המתח בכל נגד באמצעות חוק אוהם. בסדרה, מתח הסוללות מוגבר, כלומר הם נמשכים זמן קצר יותר מאשר אם הם היו במקביל.
תרשים מעגל סדרה ונוסחה
•••סייד חוסיין את'ר
במעגל הנ"ל, כל נגד (המסומן על ידי קווי זיג-זג) מחובר למקור המתח, הסוללה (המסומנת על ידי ה- + ו- - המקיפה את הקווים המנותקים), בסדרה. זרם זורם לכיוון אחד ונשאר קבוע בכל חלק במעגל.
אם תסכם כל נגד, היית מקבל התנגדות כוללת של 18 Ω (אוהם, כאשר אוהם הוא מדד ההתנגדות). זה אומר שאתה יכול לחשב זרם באמצעותV = I / Rבורהוא 18 Ω ו-והוא 9 V כדי לקבל זרם I של 162 A (אמפר).
קבלים ומשרנים
במעגל סדרתי ניתן לחבר קבלים עם קיבולגותן לו להיטען לאורך זמן. במצב זה, הזרם על פני המעגל נמדד כ-
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
בוונמצא בוולטים,רנמצא באוהם,גנמצא בפאראדס,tהוא זמן בשניות, ואנינמצא במגברים. פההמתייחס לקבוע אוילרה.
הקיבול הכולל של מעגל סדרתי ניתן על ידי
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
שבו כל ההיפך של כל קבלים מסוכם בצד ימין (1 / C1, 1 / C2, וכו.). במילים אחרות, ההפך של הקיבולת הכוללת הוא סכום ההפכים האישיים של כל קבלים. ככל שהזמן עולה, המטען על הקבל מצטבר והזרם מאט ומתקרב, אך לעולם אינו מגיע לאפס.
באופן דומה, ניתן להשתמש במשרן למדידת זרם
I = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
בו סך ההשראות L הוא סכום ערכי ההשראות של המשרנים הבודדים, הנמדדים בהנריס. כאשר מעגל סדרתי בונה מטען כשזרם זרם, המשרן, סליל חוט המקיף בדרך כלל ליבה מגנטית, מייצר שדה מגנטי בתגובה לזרימת הזרם. ניתן להשתמש בהם במסננים ומתנדים,
סדרה נגד מעגלים מקבילים
כאשר עוסקים במעגלים במקביל, בהם הזרם מסתעף בחלקים שונים של המעגלים, החישובים הם "התהפכו". במקום לקבוע את ההתנגדות הכוללת כסכום ההתנגדויות האישיות, ניתן ההתנגדות הכוללת על ידי
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(אותה דרך לחישוב הקיבול הכולל של מעגל סדרתי).
המתח, לא הזרם, קבוע בכל המעגל. זרם המעגל המקביל הכולל שווה לסכום הזרם בכל ענף. אתה יכול לחשב גם זרם וגם מתח באמצעות חוק אוהם (V = I / R).
•••סייד חוסיין את'ר
במעגל המקביל לעיל, ההתנגדות הכוללת תינתן בארבעת השלבים הבאים:
- 1 / Rסך הכל= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / Rסך הכל = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / Rסך הכל = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / Rסך הכל = 29/20 Ω
- רסך הכל = 20/29 Ω או בערך .69 Ω
בחישוב לעיל, שים לב שאתה יכול להגיע לשלב 5 רק משלב 4 כשיש מונח אחד בלבד בצד שמאל (1 / Rסך הכל ) ורק מונח אחד בצד ימין (29/20 Ω).
כמו כן, הקיבול הכולל במעגל מקביל הוא פשוט הסכום של כל קבלים בודדים, וההשראה הכוללת ניתנת גם על ידי קשר הפוך (1 / ליטרסך הכל = 1 / ליטר1 + 1 / ליטר2 + … ).
זרם ישר לעומת זרם חליפין
במעגלים, הזרם יכול לזרום כל הזמן, כפי שקורה בזרם ישר (DC), או להשתנות בתבנית דמוית גל, במעגלי זרם חילופין (AC). במעגל זרם זרם משתנה בין כיוון חיובי לשלילי במעגל.
הפיזיקאי הבריטי מייקל פאראדיי הפגין את כוחם של זרמי DC עם הגנרטור החשמלי של הדינמו 1832, אך הוא לא יכול היה להעביר את כוחו למרחקים ארוכים ומתחי DC נדרשים מסובכים מעגלים.
כאשר הפיזיקאי הסרבי-אמריקאי ניקולה טסלה יצר מנוע אינדוקציה באמצעות זרם זרם חילופי בשנת 1887, הוא הדגים כיצד זה היה קל מועבר למרחקים ארוכים וניתן להמיר אותו בין ערכים גבוהים ונמוכים באמצעות שנאים, מכשיר המשמש לשינוי מתח. די מהר, בסביבות תחילת משקי הבית של המאה העשרים ברחבי אמריקה החלו להפסיק את זרם הזרם לטובת חיל האוויר.
בימינו מכשירים אלקטרוניים משתמשים בזרם AC וגם ב- DC במידת הצורך. זרמי DC משמשים עם מוליכים למחצה למכשירים קטנים יותר שיש להדליק ולכבות רק כמו מחשבים ניידים וטלפונים סלולריים. מתח AC מועבר דרך חוטים ארוכים לפני שהוא מומר ל DC באמצעות מיישר או דיודה להפעלת מכשירים אלה כמו נורות וסוללות.