Seriekretser kobler motstander slik at strømmen, målt ved amplitude eller strømstyrke, følger en bane i kretsen og forblir konstant gjennom hele. Strømmen strømmer i motsatt retning av elektroner gjennom hver motstand, noe som hindrer strømmen av elektroner, den ene etter den andre i en enkelt retning fra den positive enden av batteriet til batteriet negativ. Det er ingen eksterne grener eller stier som strømmen kan bevege seg gjennom, slik det ville være i en parallell krets.
Seriekretseksempler
Seriekretser er vanlige i hverdagen. Eksempler inkluderer noen typer jule- eller høytidslys. Et annet vanlig eksempel er en lysbryter. I tillegg fungerer datamaskiner, TV-apparater og andre elektroniske husholdningsapparater gjennom konseptet med en seriekrets.
Tips
I en seriekrets forblir strømstyrken eller amplituden av strømmen konstant og kan beregnes ved hjelp av Ohms lovV = I / Rmens spenningen faller over hver motstand som kan oppsummeres for å få total motstand. I kontrast, i en parallell krets, endres amplituden til en strøm over forgreningsmotstandene mens spenningen forblir konstant.
Strøm (eller forsterkere) i en seriekrets
Du kan beregne amplituden, i ampere eller ampere gitt av variabelen A, til seriekretsen ved å oppsummere motstanden ved hver motstand i kretsen somRog oppsummere spenningsfallet somV, og deretter løse for jeg i ligningenV = I / RderVer spenningen til batteriet i volt,Jeger aktuell, ogRer motstandenes totale motstand i ohm (Ω). Spenningsfallet skal være lik spenningen til batteriet i en seriekrets.
LigningenV = I / R, kjent som Ohms lov, gjelder også ved hver motstand i kretsen. Strømmen gjennom en seriekrets er konstant, noe som betyr at den er den samme for hver motstand. Du kan beregne spenningsfallet ved hver motstand ved hjelp av Ohms 'Law. I serie økes spenningen til batteriene, noe som betyr at de varer kortere tid enn om de var parallelle.
Seriekretsdiagram og formel
•••Syed Hussain Ather
I kretsen ovenfor er hver motstand (betegnet med sikksakklinjer) koblet til spenningskilden, batteriet (betegnet med + og - rundt de frakoblede linjene), i serie. Strøm flyter i en retning og forblir konstant i hver del av kretsen.
Hvis du oppsummerte hver motstand, ville du få en total motstand på 18 Ω (ohm, der ohm er målingen på motstanden). Dette betyr at du kan beregne strøm ved hjelp avV = I / RderRer 18 Ω ogVer 9 V for å få en strøm I på 162 A (ampere).
Kondensatorer og induktorer
I en seriekrets kan du koble en kondensator med en kapasitansCog la den lade seg over tid. I denne situasjonen måles strøm over kretsen som
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
derVer i volt,Rer i ohm,Cer i Farads,ter tid i sekunder, ogJeger i forsterkere. Hererefererer til Euler-konstantene.
Den totale kapasitansen til en seriekrets er gitt av
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
der hver omvendt av hver enkelt kondensator er oppsummert på høyre side (1 / C1, 1 / C2, etc.). Med andre ord er det inverse av den totale kapasitansen summen av de individuelle inversene til hver kondensator. Når tiden øker, bygger ladningen på kondensatoren og strømmen bremser og nærmer seg, men når aldri helt, null.
På samme måte kan du bruke en induktor til å måle strøm
I = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
der den totale induktansen L er summen av induktansverdiene til de enkelte induktorene, målt i Henries. Når en seriekrets bygger ladning når en strøm strømmer, genererer induktoren, en trådspole som vanligvis omgir en magnetisk kjerne, et magnetfelt som svar på strømmen. De kan brukes i filtre og oscillatorer,
Serie vs. Parallelle kretser
Når du arbeider med kretser parallelt, der strømmen forgrener seg gjennom forskjellige deler av kretsene, beregningene er "snudd". I stedet for å bestemme total motstand som summen av individuelle motstander, blir total motstand gitt av
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(samme måte å beregne total kapasitans for en seriekrets).
Spenningen, ikke strømmen, er konstant gjennom hele kretsen. Den totale parallelle kretsstrømmen er lik summen av strømmen over hver gren. Du kan beregne både strøm og spenning ved hjelp av Ohms lov (V = I / R).
•••Syed Hussain Ather
I parallellkretsen ovenfor vil total motstand bli gitt av følgende fire trinn:
- 1 / RTotal= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / RTotal = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / RTotal = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / RTotal = 29/20 Ω
- RTotal = 20/29 Ω eller omtrent 0,69 Ω
Merk deg i beregningen ovenfor at du bare kan komme til trinn 5 fra trinn 4 når det bare er ett begrep på venstre side (1 / RTotal ) og bare ett begrep på høyre side (29/20 Ω).
På samme måte er den totale kapasitansen i en parallell krets ganske enkelt summen av hver enkelt kondensator, og den totale induktansen er også gitt av et omvendt forhold (1 / L.Total = 1 / L.1 + 1 / L.2 + … ).
Likestrøm vs. Vekselstrøm
I kretser kan strøm enten flyte konstant, slik det er i likestrøm (DC), eller svinge i et bølgelignende mønster, i vekselstrømskretser (AC). I en vekselstrømskrets skifter strøm mellom en positiv og negativ retning i kretsen.
Den britiske fysikeren Michael Faraday demonstrerte kraften i DC-strømmer med dynamo-generatoren i 1832, men han kunne ikke overføre kraften over lange avstander, og likestrømspenningene krevde kompliserte kretser.
Da den serbisk-amerikanske fysikeren Nikola Tesla opprettet en induksjonsmotor ved bruk av vekselstrøm i 1887, demonstrerte han hvordan det lett overført over lange avstander og kan konverteres mellom høye og lave verdier ved hjelp av transformatorer, en enhet som brukes til å endre seg Spenning. Snart nok, rundt begynnelsen av det 20. århundre begynte husholdninger over hele Amerika å avvikle likestrøm til fordel for AC.
I dag bruker elektroniske enheter både AC og DC når det er hensiktsmessig. DC-strømmer brukes med halvledere for mindre enheter som bare må slås på og av, for eksempel bærbare datamaskiner og mobiltelefoner. AC-spenning transporteres gjennom lange ledninger før den konverteres til DC ved hjelp av en likeretter eller diode for å drive disse apparatene som lyspærer og batterier.