Jak obliczyć natężenie prądu w obwodzie szeregowym?

Obwody szeregowe łączą rezystory w taki sposób, że prąd, mierzony amplitudą lub natężeniem, podąża jedną ścieżką w obwodzie i pozostaje stały przez cały czas. Prąd płynie w kierunku przeciwnym do elektronów przez każdy rezystor, co utrudnia przepływ elektronów jeden po drugim w jednym kierunku od dodatniego końca baterii do negatywny. Nie ma żadnych zewnętrznych odgałęzień ani ścieżek, którymi mógłby przepływać prąd, jak w przypadku obwodu równoległego.

Obwody szeregowe są powszechne w życiu codziennym. Przykłady obejmują niektóre rodzaje lampek świątecznych lub świątecznych. Innym powszechnym przykładem jest włącznik światła. Ponadto komputery, telewizory i inne domowe urządzenia elektroniczne działają w oparciu o koncepcję obwodu szeregowego.

• ​W obwodzie szeregowym natężenie lub amplituda prądu pozostaje stała i można ją obliczyć za pomocą prawa OhmaV = I/Rpodczas gdy napięcie spada na każdym rezystorze, które można zsumować, aby uzyskać całkowitą rezystancję. Natomiast w obwodzie równoległym amplituda prądu zmienia się na rezystorach rozgałęziających, podczas gdy napięcie pozostaje stałe.

  ​

Możesz obliczyć amplitudę w amperach lub amperach podaną przez zmienną A obwodu szeregowego, sumując rezystancję na każdym rezystorze w obwodzie jakoRi sumując spadki napięć jakV, a następnie rozwiązując dla I w równaniuV = I/Rw którymVto napięcie akumulatora w woltach,jajest aktualny iRto całkowita rezystancja rezystorów w omach (Ω). Spadek napięcia powinien być równy napięciu akumulatora w obwodzie szeregowym.

RównanieV = I/R, znane jako prawo Ohma, obowiązuje również dla każdego rezystora w obwodzie. Przepływ prądu w obwodzie szeregowym jest stały, co oznacza, że ​​jest taki sam na każdym rezystorze. Spadek napięcia na każdym rezystorze można obliczyć za pomocą prawa Ohma. Szeregowo napięcie akumulatorów jest zwiększane, co oznacza, że ​​działają one krócej, niż gdyby były połączone równolegle.

•••Syed Hussain Ather

W powyższym obwodzie każdy rezystor (oznaczony liniami zygzakowatymi) jest połączony szeregowo ze źródłem napięcia, baterią (oznaczoną + i - otaczającą rozłączone linie). Prąd płynie w jednym kierunku i pozostaje stały w każdej części obwodu.

Jeśli zsumujesz każdy rezystor, otrzymasz całkowitą rezystancję 18 Ω (omy, gdzie ohm jest miarą rezystancji). Oznacza to, że możesz obliczyć prąd za pomocąV = I/Rw którymRwynosi 18 Ω iVwynosi 9 V, aby uzyskać prąd I 162 A (ampery).

W obwodzie szeregowym można podłączyć kondensator o pojemnościdoi ładuj z czasem. W tej sytuacji prąd w obwodzie jest mierzony jako

w którymVjest w woltach,Rjest w omach,dojest w Faradach,tto czas w sekundach ijajest w amperach. Tutajmiodnosi się do stałej Eulerami​.

Całkowita pojemność obwodu szeregowego jest dana przez

w którym każda odwrotność każdego pojedynczego kondensatora jest sumowana po prawej stronie (1/C​​₁​, ​1/C​​₂itp.). Innymi słowy, odwrotność całkowitej pojemności jest sumą poszczególnych odwrotności każdego kondensatora. W miarę upływu czasu ładunek na kondensatorze rośnie, a prąd zwalnia i zbliża się, ale nigdy w pełni nie osiąga zera.

Podobnie możesz użyć cewki indukcyjnej do pomiaru prądu

w którym całkowita indukcyjność L jest sumą wartości indukcyjności poszczególnych cewek, mierzonych w Henrych. Gdy obwód szeregowy wytwarza ładunek w miarę przepływu prądu, cewka indukcyjna, która zwykle otacza rdzeń magnetyczny, wytwarza pole magnetyczne w odpowiedzi na przepływ prądu. Mogą być stosowane w filtrach i oscylatorach,

W przypadku obwodów równoległych, w których prąd rozgałęzia się przez różne części obwodów, obliczenia są „odwrócone”. Zamiast określać całkowity opór jako sumę poszczególnych oporów, podaje się całkowity opór przez

(ten sam sposób obliczania całkowitej pojemności obwodu szeregowego).

Napięcie, a nie prąd, jest stałe w całym obwodzie. Całkowity prąd obwodu równoległego jest równy sumie prądu w każdej gałęzi. Możesz obliczyć zarówno prąd, jak i napięcie za pomocą prawa Ohma (V = I/R​).

•••Syed Hussain Ather

W powyższym obwodzie równoległym całkowita rezystancja byłaby określona w następujących czterech krokach:

1. ​1/R_całkowity= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
2. ​1/R_całkowity​ = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
3. ​1/R_całkowity​ = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
4. ​1/R_całkowity​ = 29/20 Ω
   
5. ​R​_{​całkowity​} = 20/29 Ω lub około 0,69 Ω

W powyższej kalkulacji zwróć uwagę, że krok 5 z kroku 4 można osiągnąć tylko wtedy, gdy po lewej stronie znajduje się tylko jeden termin (1/R_całkowity ) i tylko jeden wyraz po prawej stronie (29/20 Ω).

Podobnie całkowita pojemność w obwodzie równoległym jest po prostu sumą każdego pojedynczego kondensatora, a całkowita indukcyjność jest również podana przez zależność odwrotną (1/L​​całkowity​ ​= 1/L​​1​ ​+ 1/L​​2​ ​+ …​ ).

W obwodach prąd może płynąć w sposób ciągły, jak w przypadku prądu stałego (DC), lub oscylować w sposób podobny do fali w obwodach prądu przemiennego (AC). W obwodzie prądu przemiennego prąd zmienia się między dodatnim a ujemnym kierunkiem w obwodzie.

Brytyjski fizyk Michael Faraday zademonstrował moc prądów DC za pomocą prądnicy elektrycznej w 1832, ale nie mógł przesyłać jej mocy na duże odległości, a napięcia DC wymagały skomplikowanych obwody.

Kiedy serbsko-amerykański fizyk Nikola Tesla stworzył silnik indukcyjny wykorzystujący prąd przemienny w 1887 roku, zademonstrował, jak łatwo transmitowane na duże odległości i mogą być konwertowane między wysokimi i niskimi wartościami za pomocą transformatorów, urządzenia służącego do zmiany Napięcie. Wkrótce na przełomie XIX i XX wieku gospodarstwa domowe w całej Ameryce zaczęły odchodzić od prądu stałego na rzecz prądu przemiennego.

W dzisiejszych czasach urządzenia elektroniczne używają zarówno prądu przemiennego, jak i stałego, gdy jest to właściwe. Prądy DC są używane z półprzewodnikami w mniejszych urządzeniach, które wymagają jedynie włączania i wyłączania, takich jak laptopy i telefony komórkowe. Napięcie przemienne jest transportowane długimi przewodami, zanim zostanie przekształcone w prąd stały za pomocą prostownika lub diody do zasilania tych urządzeń, takich jak żarówki i baterie.