Hoe de stroomsterkte in een serieschakeling te berekenen?

Serieschakelingen verbinden weerstanden zodanig dat de stroom, gemeten door amplitude of stroomsterkte, één pad in het circuit volgt en overal constant blijft. De stroom vloeit in de tegenovergestelde richting van elektronen door elke weerstand, wat de stroom belemmert van elektronen, de een na de ander in een enkele richting van het positieve uiteinde van de batterij naar de negatief. Er zijn geen externe takken of paden waardoor de stroom kan lopen, zoals in een parallelle schakeling.

Serieschakelingen zijn gebruikelijk in het dagelijks leven. Voorbeelden hiervan zijn sommige soorten kerst- of vakantieverlichting. Een ander bekend voorbeeld is een lichtschakelaar. Bovendien werken computers, televisies en andere huishoudelijke elektronische apparaten allemaal via het concept van een serieschakeling.

• ​In een serieschakeling blijft de stroomsterkte of amplitude constant en kan deze worden berekend met behulp van de wet van OhmV = I/Rterwijl de spanning over elke weerstand daalt die kan worden opgeteld om de totale weerstand te krijgen. In een parallelle schakeling daarentegen verandert de amplitude van een stroom over de vertakkende weerstanden terwijl de spanning constant blijft.

  ​

U kunt de amplitude, in ampère of ampère gegeven door de variabele A, van het seriecircuit berekenen door de weerstand bij elke weerstand in het circuit op te tellen alsRen het optellen van de spanningsdalingen als:V, dan oplossen voor I in de vergelijkingV = I/RwaarinVis de spanning van de batterij in volt,ikis actueel, enRis de totale weerstand van de weerstanden in ohm (Ω). De spanningsval moet gelijk zijn aan de spanning van de batterij in een serieschakeling.

De vergelijkingV = I/R, bekend als de wet van Ohm, geldt ook voor elke weerstand in het circuit. De stroom door een serieschakeling is constant, wat betekent dat deze bij elke weerstand hetzelfde is. U kunt de spanningsval bij elke weerstand berekenen met behulp van de wet van Ohm. In serie wordt de spanning van de batterijen verhoogd, wat betekent dat ze een kortere tijd meegaan dan wanneer ze parallel zouden staan.

•••Syed Hussain Ather

In het bovenstaande circuit is elke weerstand (aangegeven door zigzaglijnen) in serie verbonden met de spanningsbron, de batterij (aangeduid met de + en - rond de losgekoppelde lijnen). Stroom vloeit in één richting en blijft constant in elk deel van het circuit.

Als je elke weerstand zou optellen, zou je een totale weerstand krijgen van 18 (ohm, waarbij ohm de maat voor weerstand is). Dit betekent dat u de stroom kunt berekenen met:V = I/RwaarinRis 18 Ω enVis 9 V om een ​​stroom I van 162 A (ampère) te krijgen.

In een serieschakeling kun je een condensator met een capaciteit aansluitenCen laat het na verloop van tijd opladen. In deze situatie wordt de stroom over het circuit gemeten als:

waarinVis in volt,Ris in ohm,Cligt in Farads,tis tijd in seconden, enikis in versterkers. Hiereverwijst naar de Euler-constantee​.

De totale capaciteit van een serieschakeling wordt gegeven door

waarin elk de inverse van elke individuele condensator wordt opgeteld aan de rechterkant (1/C​​₁​, ​1/C​​₂, enz.). Met andere woorden, de inverse van de totale capaciteit is de som van de individuele inverse van elke condensator. Naarmate de tijd toeneemt, neemt de lading op de condensator toe en neemt de stroom af en nadert, maar bereikt nooit helemaal nul.

Op dezelfde manier kunt u een inductor gebruiken om stroom te meten

waarbij de totale inductantie L de som is van de inductantiewaarden van de individuele inductoren, gemeten in Henries. Wanneer een serieschakeling lading opbouwt terwijl een stroom vloeit, genereert de inductor, een draadspoel die gewoonlijk een magnetische kern omringt, een magnetisch veld als reactie op de stroomstroom. Ze kunnen worden gebruikt in filters en oscillatoren,

Bij het omgaan met parallelle circuits, waarbij de stroom zich door verschillende delen van de circuits vertakt, zijn de berekeningen: zijn "omgedraaid". In plaats van de totale weerstand te bepalen als de som van individuele weerstanden, wordt de totale weerstand gegeven door

(dezelfde manier om de totale capaciteit van een serieschakeling te berekenen).

De spanning, niet de stroom, is constant in het hele circuit. De totale parallelle circuitstroom is gelijk aan de som van de stroom over elke tak. U kunt zowel stroom als spanning berekenen met behulp van de wet van Ohm (V = I/R​).

•••Syed Hussain Ather

In het bovenstaande parallelle circuit zou de totale weerstand worden gegeven door de volgende vier stappen:

1. ​1/R_totaal= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
2. ​1/R_totaal​ = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
3. ​1/R_totaal​ = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
4. ​1/R_totaal​ = 29/20 Ω
   
5. ​R​_​totaal​ = 20/29 of ongeveer 0,69 Ω

Houd er in de bovenstaande berekening rekening mee dat u stap 5 alleen kunt bereiken vanaf stap 4 als er slechts één term aan de linkerkant staat (1/R_totaal ) en slechts één term aan de rechterkant (29/20 Ω).

Evenzo is de totale capaciteit in een parallelle schakeling eenvoudigweg de som van elke afzonderlijke condensator, en de totale inductantie wordt ook gegeven door een inverse relatie (1/L​​totaal​ ​= 1/L​​1​ ​+ 1/L​​2​ ​+ …​ ).

In circuits kan de stroom ofwel constant vloeien, zoals het geval is in een gelijkstroom (DC), of fluctueren in een golfachtig patroon, in wisselstroomcircuits (AC). In een wisselstroomcircuit verandert de stroom tussen een positieve en negatieve richting in het circuit.

De Britse natuurkundige Michael Faraday demonstreerde de kracht van gelijkstroom met de dynamo-generator in 1832, maar hij kon zijn vermogen niet over lange afstanden overbrengen en de DC-spanningen waren ingewikkeld circuits.

Toen de Servisch-Amerikaanse natuurkundige Nikola Tesla in 1887 een inductiemotor creëerde met wisselstroom, demonstreerde hij hoe gemakkelijk verzonden over lange afstanden en kunnen worden omgezet tussen hoge en lage waarden met behulp van transformatoren, een apparaat dat wordt gebruikt om te veranderen Spanning. Al snel begonnen rond de eeuwwisseling van de 20e-eeuwse huishoudens in heel Amerika gelijkstroom te beëindigen ten gunste van wisselstroom.

Tegenwoordig gebruiken elektronische apparaten indien nodig zowel AC als DC. Gelijkstroom wordt gebruikt met halfgeleiders voor kleinere apparaten die alleen aan en uit hoeven te worden gezet, zoals laptops en mobiele telefoons. Wisselspanning wordt via lange draden getransporteerd voordat het wordt omgezet in gelijkstroom met behulp van een gelijkrichter of diode om deze apparaten, zoals gloeilampen en batterijen, van stroom te voorzien.