თქვენს სახლში არსებული ელექტროგაყვანილობა, რომელიც ინახავს თქვენს ლეპტოპს, ტელეფონის დამტენს და ნაკლებად ხელსაწყოებს, როგორიცაა მაცივრები და ღუმელები, ერთმანეთთან დაკავშირებული ელექტრული სქემებისგან შედგება. ეს უკავშირდება იქ, სადაც ენერგიის წყარო თქვენს ელექტროენერგიას აწვდის.
სქემების დანიშნულებაა ელექტროენერგიისა და მისი მნიშვნელოვანი ენერგეტიკული პოტენციალის მიღება ზუსტად იქ, სადაც საჭიროა, და ამ პროცესში ელექტროენერგიის პოტენციურად მავნე ზემოქმედების შემცველობა.
რა ხდება ყველა იმ მავთულის შიგნით, რომლებიც ძირითადად თქვენი თვალთახედვიდან არ არის? საფუძვლებიდან რომ დავიწყოთ, თავისუფალი ელექტრონები გადაადგილდებიან ელექტრული ველის თანდასწრებით, ფიზიკური მიზეზების გამო, რომლებიც შემდეგ იქნება აღწერილი. თუ მათ მიეცემათ დახურული მარყუჟის გზა, რომელშიც უნდა შემოვიდნენ, შეიძლება შეიქმნას ელექტრული წრე.
მარტივი წრე შედგება მხოლოდ ძაბვის წყაროსგან (ელექტრული პოტენციალის სხვაობა); საშუალო, რომლის საშუალებითაც ელექტრონები შეიძლება შემოვიდნენ, ჩვეულებრივ მავთული; და ელექტრული წინააღმდეგობის ზოგიერთი წყარო წრეში. რეალურ მაგალითთა უმრავლესობა გაცილებით რთულია, თუმცა არსებობს მრავალი სახის ელექტრული წრე, რაც ელექტროენერგიის ეფექტური დინებისათვის აუცილებელია.
ელექტრო მუხტი და მიმდინარე
ელექტროენერგიის სამყაროს ძირითადი კონცეპტუალური ელემენტებია მიმდინარე, ძაბვა და წინააღმდეგობა. სანამ ამას შეისწავლით, საჭიროა ცოტა უფრო ღრმად გამოიყურებოდეთ, დაუბრუნდეთ თავისუფალი ელექტრონების იდეას. ელექტრონი პირობითად ატარებს უარყოფით მუხტს 1,60 × 10 მაგნიტუდით-19 კულონები, ან C. მას შემდეგ, რაც ელექტრონების ნაკადი განსაზღვრავს დენას, წრეებში მუხტი მიედინება უარყოფითი ტერმინალიდან და პოზიტიური ტერმინალის მიმართულებით.
ფიზიკაში ”ერთეული მუხტი” სტანდარტიზებულია, როგორც პოზიტიური და აქვს იგივე სიდიდე, როგორც მუხტიეელექტრონზე. პოზიტიურ მუხტს, რომელიც განთავსებულია პოზიტიურ ტერმინალთან, განიცდის "მოგერიებას" და "სურვილს" გადაადგილდეს ტერმინალიდან, მით უფრო, რომ მანძილი იხურება ნულისკენ. ამ მდგომარეობაში მუხტს უფრო მაღალი ელექტრული პოტენციალი აქვს, ვიდრე უფრო შორ მანძილზე.
ამრიგად, "მუხტი" ("პოზიტიური" იგულისხმება, თუ სხვა რამ არ არის მითითებული) მიედინება მაღალი ძაბვის უბნებიდან ქვედა ძაბვის ადგილებში. ეს არის ფიზიკაში მოხსენიებული პოტენციური განსხვავება ან ძაბვა და მისი სიდიდე ნაწილობრივ განსაზღვრავს წრეში მიმდინარე ნაკადს. ელექტროენერგია მოდის ალტერნატიული დენის ("მწვავე", ფაზური დინება) და პირდაპირი დენის (ერთგვაროვანი ნაკადის) ფორმებში; ეს არის თანამედროვე სტანდარტი, რომელიც გამოიყენება ელექტროენერგიის ქსელებში.
- დენის დინება იზომება მოწყობილობის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება anამპერმეტრი. ჩვეულებრივ, იგივე მოწყობილობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორცვოლტმეტრიპოტენციური განსხვავების გასაზომად.
ომის კანონი
წინა განყოფილება ძირითადად შეიძლება შეჯამდეს მარტივი მათემატიკური კანონით, რომელსაც ეწოდება ომის კანონი:
I = \ frac {V} {R}
სადმეაქტუალურიაამპერები(C / s), V არის ძაბვა, ან პოტენციური განსხვავება,ვოლტი(joules თითო C, ან J / C; აღინიშნოს ენერგეტიკული ტერმინი მნიშვნელში) დარარის წინააღმდეგობაომი (Ω).
სერიულ წრეში ინდივიდუალური წინააღმდეგობებირეზისტორებიმთლიანობაში ემატება წრიული წინააღმდეგობის გაანგარიშება. პარალელური სქემების პარალელურად, რომელზეც მალე წაიკითხავთ, წესია:
\ frac {1} {R_ {tot}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} +... + \ frac {1} {R_n}
სადრ1რ2და ა.შ. ინდივიდუალური ღირებულებებიანრეზისტორები პარალელურ წრეში.
წრის განმარტება
წრე არის დახურული მარყუჟი, რომლის მეშვეობითაც ელექტრული მუხტი მიედინება მამოძრავებელი ძაბვის შედეგად. მიმდინარე არის დინების სიჩქარე, იზომება როგორც მუხტის თანხა, რომელიც გადის წრეში მოცემულ წერტილს ერთეულის დროზე.
ზოგჯერ სასარგებლოა მავთულის წრეში მიმდინარე დენის მოფიქრება, როგორც მილების წყალში მიედინება წყლის ანალოგი. წყალი შემოვა მაღალი პოტენციური ენერგიის რეგიონებიდან დაბალი პოტენციური ენერგიის რეგიონებში. ამის შემდეგ ზოგიერთ წყაროს უნდა გამოიყენოს ენერგია წყლის ასამაღლებლად ისე, რომ იგი ჩამოდის ქვემოთ. იმისათვის, რომ წყლის უწყვეტი ნაკადი გქონდეთ, მას შემდეგ რაც წყალი მიაღწევს ფსკერზე, ის უნდა აიწიოს ზემოთ.წყლის ზევით აწევის ეს მოქმედება არსებითად არის ელემენტის ან ენერგიის წყაროს ელექტრული წრეში.
წრის მიზანია სასარგებლო რამის გაკეთება მუხტის ამ დინების საშუალებით. ყველა სქემა შეიცავს ერთგვარ რეზისტენტულ ელემენტს, რომელიც ანელებს მუხტის ნაკადს, ისევე როგორც კაშხალი ანელებს წყლის ნაკადს წყალსაცავიდან. მაგალითად, თუ ელექტრულ ბოლს დაემატება წრე, ის ანელებს მუხტის ნაკადს და მასთან დაკავშირებული ენერგია გარდაქმნის სინათლედ.
წრიული დიაგრამები და წრიული ელემენტები
ხშირად სასარგებლოა სქემის სქემის ესკიზირება, თუ თქვენ მოგცემთ კომბინაციასV, მედარდა სთხოვა გაერკვნენ უცნობი რაოდენობით. ამისათვის გამოიყენეთ სიმბოლოების ნაკრები ესკიზის გასამარტივებლად.
•••დანა ჩენი | მეცნიერება
შემდეგ ეს სიმბოლოები უკავშირდება სწორ ხაზებს, წრიული სქემის შესაქმნელად.
•••დანა ჩენი | მეცნიერება
სქემების ტიპები
ასერიის წრეაქვს ელემენტები სერიულად დაკავშირებული, ან ერთმანეთის მიყოლებით მავთულის განშტოების გარეშე. მიმდინარე სერია, რომელიც დაკავშირებულია სერიულად დაკავშირებულ ყველა ელემენტზე, იგივეა, არ აქვს მნიშვნელობა რამდენი რეზისტორი გვხვდება გზაზე.
აპარალელური წრეაქვს პარალელურად დაკავშირებული ელემენტები - ეს არის წრიული ტოტების ერთი წერტილი, ხაზები მიდის ორ განსხვავებულ ელემენტამდე, შემდეგ კი ტოტები ისევ უერთდება.პარალელურად დაკავშირებული თითოეული ელემენტის ძაბვა იგივეა.
ანგახსნილი წრეარის ის, რომელშიც ვერანაირი დენა ვერ შემოვა, რადგან ციკლი რაღაც მომენტში გატეხილია. ადახურული წრეარის ის, რომელშიც იქმნება სრული მარყუჟი და მიმდინარეობა შეიძლება შემოვიდეს. ცხადია, ეს უკანასკნელი უფრო საინტერესო შესასწავლია.
ამოკლე ჩართვაარის ის, რომელშიც ხდება რეზისტენტული ელემენტების გვერდის ავლით და დინების დინება ძალიან მაღალია. ეს ზოგადად არასასურველია და წრედში დამონტაჟებულია მოწყობილობები, რომლებსაც წრიული ამომრთველები უწოდებენ, რომ "გატეხონ" (გახსნან) წრიული და შეჩერებული დენის ნაკადის დაცვა მიკროსქემის და ელექტრო მოწყობილობების დაზიანებისგან და დასაცავად ხანძრები.
ელექტრული წრის მაგალითები
1. სერიული წრე მოიცავს 9-V ენერგიის წყაროს (ამ შემთხვევაში აკუმულატორი) და ოთხ რეზისტორს 1.5, 4.5, 2 და 1 Ω წინააღმდეგობის მნიშვნელობებით. რა არის მიმდინარე ნაკადი?
პირველი, გამოთვალეთ მთლიანი წინააღმდეგობა. გავიხსენოთ წინა განყოფილებაში მოცემული წესი, ეს არის უბრალოდ 1.5 + 4.5 + 2 + 1 = 9 Ω. ამრიგად, მიმდინარე დინებაა
I = \ frac {V} {R_ {tot}} = \ frac {9} {9} = 1 \ ტექსტი {A}
2. ახლა წარმოიდგინეთ იგივე ძაბვა და ოთხი რეზისტორი, მაგრამ პარალელურად განთავსებული 1.5-Ω და 4.5-Ω რეზისტორებით და სხვები განლაგებულია ისევე, როგორც ადრე. რა არის მიმდინარე ნაკადი?
ამჯერად, გამოთვალეთ წინააღმდეგობა წრის პარალელურ ნაწილში. ამას იძლევა 1 /რ = 1/1.5 + 1/4.5 = 8/9 = 0.89. არ დაგავიწყდეთ ამ ნომრის საპასუხო ფაქტორის აღება, რომ მიიღოთრ!ამას იძლევა 1 / 0.89 = 1.13 Ω.
ახლა შეგიძლიათ სქემის ამ ნაწილს განიხილოთ, როგორც ერთი რეზისტენტული ელემენტი, 0.89 Ω წინააღმდეგობით, და მთელი პრობლემა მოგვარებულია, როგორც სერიული სქემით: Rტოტ = 1.125 + 2 + 1 = 4.13 Ω. ეს საშუალებას გაძლევთ კიდევ ერთხელ გადაწყვიტოთ მიმდინარეობა:V / Rტოტ= 9 ვ / 4,13 Ω =2.18 ა.
3. დაბოლოს, წინა მაგალითზე დაყენების საფუძველზე, შეაერთეთ 2-Ω და 1-Ω რეზისტორები პარალელურ წრეში, გამოიღეთ ორი პარალელური სქემა, რომლებიც თვითონ არიან განლაგებული სერიულად. ახლა რა მიმდინარეობაა?
ამოხსენით ახალი პარალელური წრის წინააღმდეგობა: 1 /რ= 1/1 + 1/2 = 1.5; R = 2/3 = 0,67 Ω. ამრიგად, მთლიანი წინააღმდეგობაა 1.13 + 0.67 = 1.79 Ω. ამრიგად, კვლავ განახლებულ წრეში მიმდინარე დენი არის 9 V / 1.79 Ω =5.03 ა.
ეს მაგალითები აჩვენებს, რომ წინააღმდეგობის განაწილება პარალელურ რეზისტორებზე ზრდის მიმდინარე დინების რაოდენობას მთლიანი წინააღმდეგობის შემცირებით, ვინაიდან ძაბვა არ იცვლება.
