ელექტრონიკის საფუძვლების გაცნობა ნიშნავს სქემების გაგებას, როგორ მუშაობს ისინი და როგორ უნდა გამოვთვალოთ ისეთი რამ, როგორიცაა მთლიანი წინააღმდეგობა სხვადასხვა ტიპის სქემების გარშემო. რეალურ სამყაროში სქემები შეიძლება გართულდეს, მაგრამ მათი გაგება შეგიძლიათ იმ ძირითადი ცოდნით, რომელსაც იღებთ უფრო მარტივი, იდეალიზებული სქემებიდან.
წრეების ორი ძირითადი ტიპია სერია და პარალელური. სერიულ წრეში ყველა კომპონენტი (მაგალითად, რეზისტორები) განლაგებულია ხაზში, მავთულის ერთი მარყუჟით შედის წრე. პარალელური წრე მრავალ ბილიკად იყოფა, თითოეულზე ერთი ან მეტი კომპონენტი. სერიული სქემების გაანგარიშება მარტივია, მაგრამ მნიშვნელოვანია გვესმოდეს განსხვავებები და როგორ მუშაობს ორივე ტიპთან.
ელექტრული წრეების საფუძვლები
ელექტროენერგია მხოლოდ წრეებში მიედინება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მას სჭირდება სრული მარყუჟი იმისთვის, რომ რამე იმუშაოს. თუ ამ მარყუჟს გატეხავთ გადართვით, ენერგია წყვეტს დინებას და თქვენი შუქი (მაგალითად) გამორთულია. სქემის მარტივი განმარტება არის გამტარის დახურული მარყუჟი, რომლის გარშემოც ელექტრონებს შეუძლიათ გადაადგილება, რაც ჩვეულებრივ დენისგან შედგება წყარო (ელემენტი, მაგალითად) და ელექტრო კომპონენტი ან მოწყობილობა (მაგალითად, რეზისტორი ან ნათურა) და გამტარებელი მავთული.
თქვენ უნდა გაითვალისწინოთ რამდენიმე ძირითადი ტერმინოლოგია იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს წრეები, მაგრამ ტერმინების უმეტესობას გაეცნობით ყოველდღიური ცხოვრებიდან.
"ძაბვის სხვაობა" არის ტერმინი ელექტრული პოტენციური ენერგიის სხვაობას ორ ადგილს შორის, ერთეულის მუხტზე. ელემენტები მუშაობენ იმით, რომ შექმნიან პოტენციალში სხვაობას მათ ორ ტერმინალს შორის, რაც საშუალებას აძლევს დინებას მიედინება ერთიდან მეორეში, როდესაც ისინი ჩართულია წრეში. ერთ მომენტში პოტენციალი ტექნიკურად არის ძაბვა, მაგრამ ძაბვაში განსხვავებები პრაქტიკაში მნიშვნელოვანია. 5 ვოლტიან ბატარეას აქვს პოტენციური სხვაობა 5 ვოლტს ორ ტერმინალს შორის და 1 ვოლტი = 1 ჯოული თითო კულონზე.
კონდუქტორის (მაგ. მავთულის) აკუმულატორის ორივე ტერმინალთან დაკავშირება ქმნის წრეს, მის გარშემო ელექტროენერგია მიედინება. დენის გაზომვა ხდება ამპერებით, რაც ნიშნავს კულონებს (მუხტი) წამში.
ნებისმიერ კონდუქტორს ექნება ელექტრული "წინააღმდეგობა", რაც ნიშნავს მასალის წინააღმდეგობას დენის ნაკადთან. წინააღმდეგობა იზომება ომებში (Ω) და 1 ვოლტიანი ძაბვის გადასატანი დირიჟორი 1 ომიანი წინააღმდეგობით საშუალებას მისცემს 1 ამპერი დინებას.
მათ შორის ურთიერთობა ომის კანონით არის მოცული:
V = IR
სიტყვებით, "ძაბვა ტოლია მიმდინარე, გამრავლებული წინააღმდეგობაზე".
სერია vs. პარალელური სქემები
სქემების ორი ძირითადი ტიპი გამოირჩევა იმით, თუ როგორ არის განლაგებული კომპონენტები მათში.
მარტივი სერიის სქემის განმარტებაა: ”წრე კომპონენტებით, რომლებიც განლაგებულია სწორ ხაზზე, ასე რომ ყველა მიმდინარე თავის მხრივ მიედინება თითოეულ კომპონენტში.” თუკი თქვენ გააკეთეთ ძირითადი მარყუჟის სქემა ბატარეასთან, რომელიც დაკავშირებულია ორ რეზისტორთან და შემდეგ უკავშირდებით ბატარეას, ორი რეზისტორი იქნება სერიები. ასე რომ, მიმდინარეობა ბატარეის პოზიტიური ტერმინალიდან მიდიოდა (კონვენციის მიხედვით თქვენ ისე განიხილავთ დენს, როგორც ეს გამოდის პოზიტიური ბოლოდან) პირველ რეზისტორში, იქიდან მეორე რეზისტორში და შემდეგ ისევ აკუმულატორი
პარალელური წრე განსხვავებულია. წრე ორი რეზისტორით პარალელურად გაიყოფა ორ ბილიკად, თითოეულზე თითო რეზისტორი. როდესაც მიმდინარე მიაღწევს კვანძს, იმავე რაოდენობის მიმდინარეობა, რომელიც შედის კვანძში, უნდა დატოვოს კვანძიც. ეს ეწოდება ბრალდების შენარჩუნებას, ან კონკრეტულად ელექტრონიკისთვის, კირხოფის ამჟამინდელ კანონს. თუ ორ ბილიკს თანაბარი წინააღმდეგობა აქვს, თანაბარი დინება შემოვა მათ ქვემოთ, ასე რომ, თუ 6 ამპერი დინება მიაღწევს თანაბარი წინააღმდეგობის კვანძს ორივე ბილიკზე, თითოეულზე 3 ამპერი შემოვა. შემდეგ ბილიკები კვლავ შეუერთდება ბატარეასთან ხელახლა დაკავშირებამდე, რომ დასრულდეს წრე.
გაანგარიშება წინააღმდეგობა სერიული წრეზე
მრავალჯერადი რეზისტორებისგან მთლიანი წინააღმდეგობის გაანგარიშება ხაზს უსვამს განასხვავებს სერიებს vs. პარალელური სქემები. სერიული წრისთვის, მთლიანი წინააღმდეგობა (რსულ) არის ინდივიდუალური წინააღმდეგობების ჯამი, ასე რომ:
R_ {სულ} = R_1 + R_2 + R_3 + ...
ის ფაქტი, რომ ეს სერიული წრეა, ნიშნავს, რომ მთლიან წინააღმდეგობას ბილიკზე წარმოადგენს მხოლოდ ინდივიდუალური წინააღმდეგობების ჯამი.
პრაქტიკის პრობლემისთვის წარმოიდგინეთ სერიული წრე სამი წინააღმდეგობით:რ1 = 2 Ω, რ2 = 4 Ω დარ3 = 6 Ω. გამოთვალეთ მთლიანი წინააღმდეგობა წრეში.
ეს უბრალოდ ინდივიდუალური წინააღმდეგობების ჯამია, ამიტომ გამოსავალია:
\ დაწყება {გასწორებული} R_ {სულ} & = R_1 + R_2 + R_3 \\ & = 2 \; \ ომეგა \; + 4 \; \ ომეგა \; +6 \; \ ომეგა \\ & = 12 \; \ ომეგა \ ბოლო {გასწორებული}
წინააღმდეგობის გაანგარიშება პარალელური წრისთვის
პარალელური სქემებისთვის, გაანგარიშებარსულ ცოტა უფრო რთულია. ფორმულაა:
{1 \ ზემოთ {2pt} R_ {სულ}} = {1 \ ზემოთ {2pt} R_1} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_2} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_3}
გახსოვდეთ, რომ ეს ფორმულა გაძლევთ წინააღმდეგობის რეაქციას (ანუ, ის იყოფა წინააღმდეგობაზე). ასე რომ, თქვენ უნდა გაყოთ ერთი პასუხი, რომ მიიღოთ სრული წინააღმდეგობა.
წარმოიდგინეთ, რომ იმავე სამი რეზისტორი წინა პარალელურად იყო განლაგებული. მთლიანი წინააღმდეგობა იქნება მოცემული:
\ დაწყება {გასწორება} {1 \ ზემოთ {2pt} R_ {სულ}} & = {1 \ ზემოთ {2pt} R_1} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_2} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_3} \\ & = {1 \ ზემოთ {2pt} 2 \; Ω} + {1 \ ზემოთ {2pt} 4 \; Ω} + {1 \ ზემოთ {2pt} 6 \; Ω} \\ & = {6 \ ზემოთ {2pt} 12 \; Ω} + {3 \ ზემოთ {2pt} 12 \; Ω} + {2 \ ზემოთ {2pt} 12 \; Ω} \\ & = {11 \ ზემოთ {2pt} 12Ω} \\ & = 0.917 \; Ω ^ {- 1} \ ბოლო {გასწორებული}
მაგრამ ეს არის 1 /რსულ, ასე რომ პასუხია:
\ დაწყება {გასწორებული} \ R_ {სულ} & = {1 \ ზემოთ {2pt} 0.917 \; Ω^{-1}}\\ &= 1.09 \; \ ომეგა \ ბოლო {გასწორებული}
როგორ გადავწყვიტოთ სერია და პარალელური კომბინირებული სქემა
შეგიძლიათ დაანგრიოთ ყველა სქემა სერიული და პარალელური სქემების კომბინაციებად. პარალელური წრის ფილიალს შეიძლება სერიულად ჰქონდეს სამი კომპონენტი, ხოლო წრე შეიძლება შედგებოდეს ზედიზედ სამი პარალელური, განშტოების განყოფილებისგან.
ამგვარი პრობლემების გადაჭრა უბრალოდ გულისხმობს სქემის მონაკვეთებად დაყოფას და მათი რიგრიგობით დამუშავებას. განვიხილოთ მარტივი მაგალითი, სადაც პარალელურ წრეზე არის სამი განშტოება, მაგრამ ერთ-ერთ განშტოებას ერთვის სამი რეზისტორი.
პრობლემის გადაჭრის ხრიკია სერიული წინააღმდეგობის გაანგარიშება უფრო დიდში მთელი წრისთვის. პარალელური სქემისთვის უნდა გამოიყენოთ გამოთქმა:
{1 \ ზემოთ {2pt} R_ {სულ}} = {1 \ ზემოთ {2pt} R_1} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_2} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_3}
მაგრამ პირველი ფილიალი,რ1, სინამდვილეში სერიულად სამი განსხვავებული რეზისტორისგან არის დამზადებული. ასე რომ, თუ პირველ რიგში აქცენტს გააკეთებთ, ეს იცით:
R_1 = R_4 + R_5 + R_6
Წარმოიდგინე რომრ4 = 12 Ω, რ5 = 5 Ω დარ6 = 3 Ω. საერთო წინააღმდეგობაა:
\ დაწყება {გასწორება} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 \\ & = 12 \; \ ომეგა \; + 5 \; \ ომეგა \; + 3 \; \ ომეგა \\ & = 20 \; \ ომეგა \ ბოლო {გასწორებული}
პირველი ფილიალისთვის ამ შედეგის მისაღწევად შეგიძლიათ გადადეთ მთავარ პრობლემაზე. დარჩენილ ბილიკზე ერთი რეზისტორით თქვითრ2 = 40 Ω დარ3 = 10 Ω. ახლა შეგიძლიათ გამოთვალოთ:
\ დაწყება {გასწორება} {1 \ ზემოთ {2pt} R_ {სულ}} & = {1 \ ზემოთ {2pt} R_1} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_2} + {1 \ ზემოთ {2pt} R_3} \\ & = {1 \ ზემოთ {2pt} 20 \; Ω} + {1 \ ზემოთ {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ ზემოთ {2pt} 10 \; Ω} \\ & = {2 \ ზემოთ {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ ზემოთ {2pt} 40 \; Ω} + {4 \ ზემოთ {2pt} 40 \; Ω} \\ & = {7 \ ზემოთ {2pt} 40 \; Ω}\\ &= 0.175 \; Ω ^ {- 1} \ ბოლო {გასწორებული}
ეს ნიშნავს:
\ დაწყება {გასწორებული} \ R_ {სულ} & = {1 \ ზემოთ {2pt} 0.175 \; Ω^{-1}}\\ &= 5.7 \; \ ომეგა \ ბოლო {გასწორებული}
სხვა გათვლები
წინააღმდეგობის გაანგარიშება სერიულ წრეზე ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე პარალელური წრე, მაგრამ ეს ყოველთვის ასე არ არის. სიმძლავრის განტოლებები (გ) სერიულ და პარალელურ სქემებში ძირითადად მუშაობს პირიქით. სერიული წრისთვის, თქვენ გაქვთ განტოლება სიმძლავრის საპასუხისმგებლობისთვის, ასე რომ, თქვენ გამოთვალეთ მთლიანი მოცულობა (გსულ) ერთად:
{1 \ ზემოთ {2pt} C_ {total}} = {1 \ ზემოთ {2pt} C_1} + {1 \ ზემოთ {2pt} C_2} + {1 \ ზემოთ {2pt} C_3} + ...
შემდეგ თქვენ უნდა გაყოთ ეს შედეგი ამ შედეგზეგსულ.
პარალელური წრისთვის თქვენ გაქვთ უფრო მარტივი განტოლება:
C_ {სულ} = C_1 + C_2 + C_3 + ...
ამასთან, პრობლემების გადაჭრის ძირითადი მიდგომა სერიებით v. პარალელური სქემები იგივეა.
