Hvordan beregne spenningsfallet over en motstand i en parallell krets

•••Syed Hussain Ather

TL; DR (for lang; Leste ikke)

I det ovennevnte parallelle kretsskjemaet kan spenningsfallet bli funnet ved å summere motstandene til hver motstand og bestemme hvilken spenning som oppstår fra strømmen i denne konfigurasjonen. Disse eksemplene på parallelle kretser illustrerer begrepene strøm og spenning på tvers av forskjellige grener.

I det parallelle kretsskjemaet erSpenningfall over en motstand i en parallell krets er den samme over alle motstander i hver gren av parallellkretsen. Spenning, uttrykt i volt, måler elektromotorisk kraft eller potensialforskjell som kjører kretsen.

Når du har en krets med kjent mengdenåværende, strømmen av elektrisk ladning, kan du beregne spenningsfallet i parallelle kretsdiagrammer ved å:

1. Bestem det kombinertemotstand, eller motstand mot strømmen av parallelle motstander. Oppsummer dem som1 / R_Total = 1 / R₁ + 1 / R₂... for hver motstand. For den ovennevnte parallelle kretsen kan den totale motstanden bli funnet som:
   1. ​1 / R_Total = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω​
      
   2. ​1 / R_Total = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω​
      
   3. ​1 / R_Total = 14/30 Ω​
      
   4. ​R_Total = ​30/14 Ω = 15/7 ​Ω​
2. Multipliser strømmen med total motstand for å få spenningsfallet, ifølgeOhms lov​ ​V = IR. Dette tilsvarer spenningsfallet over hele parallellkretsen og hver motstand i parallellkretsen. For dette eksemplet er spenningsfallet gittV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.​

Denne metoden for å løse ligninger fungerer fordi strømmen som kommer inn i et hvilket som helst punkt i en parallell krets, skal være lik strømmen som går. Dette skjer pgaKirchhoffs gjeldende lov, som sier "den algebraiske summen av strømmer i et nettverk av ledere som møtes på et punkt er null." En parallell krets kalkulator ville bruke denne loven i grenene til en parallell krets.

Hvis vi sammenligner strømmen som kommer inn i de tre grenene av parallellkretsen, bør den være lik den totale strømmen som forlater grenene. Siden spenningsfallet forblir konstant over hver motstand parallelt, dette spenningsfallet, kan du oppsummer hver motstands motstand for å få total motstand og bestem spenningen ut fra det verdi. Parallelle kretseksempler viser dette.

•••Syed Hussain Ather

I en seriekrets kan du derimot beregne spenningsfallet over hver motstand, vel vitende om at i en seriekrets er strømmen konstant hele tiden. Det betyr at spenningsfallet varierer over hver motstand og avhenger av motstanden i henhold til Ohms lovV = IR. I eksemplet ovenfor er spenningsfallet over hver motstand:

Summen av hvert spenningsfall skal være lik spenningen til batteriet i seriekretsen. Dette betyr at batteriet vårt har en spenning på54 V.​

Denne metoden for å løse ligninger fungerer fordi spenningsfallene som kommer inn i alle motstandene ordnet i serie, skal oppsummere til den totale spenningen til seriekretsen. Dette skjer pgaKirchhoffs spenningslov, som sier "den dirigerte summen av potensielle forskjeller (spenninger) rundt en lukket sløyfe er null." Det betyr at kl ethvert gitt punkt i en lukket seriekrets, skal spenningen synke over hver motstand summe til den totale spenningen til krets. Fordi strømmen er konstant i en seriekrets, må spenningsfallet variere mellom hver motstand.

I en parallell krets er alle kretskomponentene koblet mellom de samme punktene på kretsen. Dette gir dem sin forgreningsstruktur der strømmen deler seg mellom hver gren, men spenningsfallet over hver gren forblir det samme. Summen av hver motstand gir en total motstand basert på det inverse av hver motstand (1 / R_Total = 1 / R₁ + 1 / R₂ ...for hver motstand).

I en seriekrets er det derimot bare en vei for strømmen å strømme. Dette betyr at strømmen forblir konstant gjennom, og i stedet varierer spenningsfallet mellom hver motstand. Summen av hver motstand gir en total motstand når den oppsummeres lineært (R_Total = R₁ + R₂ ...for hver motstand).

Du kan bruke begge Kirchhoffs lover for ethvert punkt eller sløyfe i en hvilken som helst krets og bruke dem for å bestemme spenning og strøm. Kirchhoffs lover gir deg en metode for å bestemme strøm og spenning i situasjoner der kretsens karakter som serie og parallell kanskje ikke er så grei.

Generelt, for kretser som har komponenter både serier og parallelle, kan du behandle individuelle deler av kretsen som serier eller parallelle og kombinere dem deretter.

Disse kompliserte serieparallelle kretsene kan løses på mer enn én måte. Å behandle deler av dem som parallelle eller serier er en metode. Å bruke Kirchhoffs lover for å bestemme generaliserte løsninger som bruker et ligningssystem er en annen metode. En serie-parallell kretskalkulator vil ta hensyn til kretsenes forskjellige natur.

•••Syed Hussain Ather

I eksemplet ovenfor skal det nåværende utgangspunktet A være lik det nåværende utgangspunktet A. Dette betyr at du kan skrive:

Hvis du behandler toppløkken som en lukket seriekrets og behandler spenningsfallet over hver motstand ved hjelp av Ohms lov med tilsvarende motstand, kan du skrive:

og gjør det samme for bunnsløyfen, kan du behandle hvert spenningsfall i strømretningen som avhengig av strøm og motstand mot å skrive:

Dette gir deg tre ligninger som kan løses på en rekke måter. Du kan omskrive hver av ligningene (1) - (3) slik at spenningen er på den ene siden og strøm og motstand er på den andre. På denne måten kan du behandle de tre ligningene som avhengige av tre variabler I₁, JEG₂ og jeg₃, med koeffisienter for kombinasjoner av R₁, R₂ og R₃.

Disse tre ligningene viser hvordan spenningen på hvert punkt i kretsen avhenger av strømmen og motstanden på en eller annen måte. Hvis du husker Kirchhoffs lover, kan du lage disse generaliserte løsningene for kretsproblemer og bruke matriksnotasjon for å løse dem. På denne måten kan du koble til verdier for to størrelser (mellom spenning, strøm, motstand) for å løse for den tredje.