単純な電気直列回路の定義

電子機器の基本を理解するということは、回路、それらがどのように機能するか、そしてさまざまなタイプの回路の周りの総抵抗などを計算する方法を理解することを意味します。 実世界の回路は複雑になる可能性がありますが、より単純で理想的な回路から得た基本的な知識でそれらを理解することができます。

回路の2つの主なタイプは、直列と並列です。 直列回路では、すべてのコンポーネント（抵抗など）が一列に配置され、1つのワイヤループが回路を構成します。 並列回路は、それぞれに1つ以上のコンポーネントがある複数のパスに分割されます。 直列回路の計算は簡単ですが、違いと両方のタイプの操作方法を理解することが重要です。

電気は回路にのみ流れます。 つまり、何かが機能するためには完全なループが必要です。 スイッチでそのループを壊すと、電源が流れなくなり、ライト（たとえば）がオフになります。 簡単な回路の定義は、電子が移動できる導体の閉ループであり、通常は電力で構成されます。 ソース（バッテリーなど）と電気部品またはデバイス（抵抗器や電球など）および導線。

回路がどのように機能するかを理解するには、いくつかの基本的な用語を理解する必要がありますが、日常生活のほとんどの用語に精通しているはずです。

「電圧差」とは、単位電荷あたりの2か所間の電位エネルギーの差を表す用語です。 バッテリーは、2つの端子間に電位差を生じさせることで機能します。これにより、バッテリーが回路に接続されているときに、一方から他方に電流が流れるようになります。 ある時点での電位は技術的には電圧ですが、実際には電圧の違いが重要です。 5ボルトのバッテリーは、2つの端子間で5ボルトの電位差があり、1ボルト= 1クーロンあたり1ジュールです。

導体（ワイヤーなど）をバッテリーの両方の端子に接続すると、回路が作成され、その周りに電流が流れます。 電流はアンペアで測定されます。これは、1秒あたりの（電荷の）クーロンを意味します。

どの導体にも電気的な「抵抗」があります。これは、電流の流れに対する材料の反対を意味します。 抵抗はオーム（Ω）で測定され、1ボルトの電圧の両端に接続された1オームの抵抗を持つ導体は1アンペアの電流を流すことができます。

これらの間の関係は、オームの法則によってカプセル化されています。

つまり、「電圧は電流に抵抗を掛けたものに等しい」ということです。

2つの主要なタイプの回路は、コンポーネントがどのように配置されているかによって区別されます。

簡単な直列回路の定義は、「コンポーネントが一直線に配置されているため、すべての電流が各コンポーネントを順番に流れる回路」です。 場合 バッテリーを2つの抵抗器に接続して基本的なループ回路を作成し、接続をバッ​​テリーに戻すと、2つの抵抗器が接続されます。 シリーズ。 したがって、電流はバッテリーのプラス端子から流れます（慣例により、電流はあたかもそれであるかのように扱います 正の端から最初の抵抗器に出て、それから2番目の抵抗器に出て、次に戻って 電池。

並列回路が違います。 2つの抵抗が並列に接続されている回路は、それぞれに抵抗が付いた2つのトラックに分割されます。 電流がジャンクションに到達すると、ジャンクションに流入するのと同じ量の電流がジャンクションからも流出する必要があります。 これは、電荷保存則、または特に電子機器の場合、キルヒホッフの現行法と呼ばれます。 2つのパスの抵抗が等しい場合、等しい電流が流れます。したがって、6アンペアの電流が両方のパスで等しい抵抗の接合部に到達すると、それぞれ3アンペアが流れます。 その後、パスは再結合してからバッテリーに再接続して回路を完成させます。

複数の抵抗器から総抵抗を計算すると、直列抵抗と直列抵抗の違いが強調されます。 並列回路。 直列回路の場合、総抵抗（R​_合計）は個々の抵抗の合計であるため、次のようになります。

直列回路であるという事実は、パス上の総抵抗が、パス上の個々の抵抗の合計にすぎないことを意味します。

練習問題の場合、3つの抵抗を持つ直列回路を想像してください。R​₁ = 2 Ω, ​R​₂ =4ΩおよびR​₃ = 6 Ω. 回路の総抵抗を計算します。

これは単に個々の抵抗の合計であるため、解決策は次のとおりです。

並列回路の場合、R​_合計 もう少し複雑です。 式は次のとおりです。

この式は、抵抗の逆数（つまり、抵抗で割ったもの）を与えることを忘れないでください。 したがって、総抵抗を得るには、1を答えで割る必要があります。

代わりに、以前と同じ3つの抵抗が並列に配置されていると想像してください。 総抵抗は次の式で与えられます。

しかし、これは1 /ですR​_合計、したがって、答えは次のとおりです。

すべての回路を直列回路と並列回路の組み合わせに分解できます。 並列回路の分岐には、直列の3つのコンポーネントがあり、回路は、連続した3つの並列分岐セクションのシリーズで構成されている場合があります。

このような問題を解決するということは、回路をセクションに分割し、順番に解決することを意味します。 並列回路に3つの分岐があり、それらの分岐の1つに一連の3つの抵抗が接続されている簡単な例を考えてみます。

この問題を解決する秘訣は、直列抵抗の計算を回路全体の大きい方の計算に組み込むことです。 並列回路の場合、次の式を使用する必要があります。

しかし、最初のブランチ、R​₁は、実際には直列の3つの異なる抵抗で構成されています。 したがって、最初にこれに焦点を当てると、次のことがわかります。

想像してみろR​₄ = 12 Ω, ​R​₅ =5ΩおよびR​₆ = 3 Ω. 総抵抗は次のとおりです。

最初のブランチのこの結果で、主な問題に進むことができます。 残りの各パスに1つの抵抗を使用して、次のように言います。R​₂ =40ΩおよびR​₃ = 10 Ω. これで、以下を計算できます。

つまり、次のことを意味します。

抵抗は、並列回路よりも直列回路の方がはるかに簡単に計算できますが、常にそうであるとは限りません。 静電容量の方程式（C）直列および並列回路では、基本的に逆の方法で動作します。 直列回路の場合、静電容量の逆数の式があるので、総静電容量を計算します（C​_合計）with：

そして、あなたは見つけるためにこの結果で1つを割る必要がありますC​_合計.

並列回路の場合、より単純な方程式があります。

ただし、シリーズとの問題を解決するための基本的なアプローチ。 並列回路は同じです。