Просто электрическая цепь содержит источник Напряжение (источник питания, такой как аккумулятор, генератор или электрические провода, идущие в ваше здание), провод для переноски Текущий в виде электронов, а источник электрического сопротивление. В действительности такие схемы редко бывают простыми и включают в себя несколько точек разветвления и повторного соединения.
- Напряжение (В) измеряется в вольтах (обозначение также В); ток (I) измеряется в амперах или «амперах» (A); сопротивление (R) измеряется в омах (Ом).
Вдоль ветвей, а иногда и вдоль главной магистрали цепи, размещаются такие предметы, как бытовая техника (лампы, холодильники, телевизоры), каждая из которых потребляет ток, чтобы поддерживать свою работу. Но что именно происходит с напряжением и током в данной электрической схеме с точки зрения физики, когда встречается каждый резистор и напряжение «падает»?
Основы электрических схем
Закон Ома утверждает, что текущий ток делится на напряжение, деленное на сопротивление. Как вы увидите, это может относиться к цепи в целом, изолированному набору ветвей или к одному резистору. Самая распространенная форма этого закона записывается:
V = ИК
Схемы могут быть организованы двумя основными способами.
Последовательная схема: Здесь ток полностью протекает по одному пути, по одному проводу. Независимо от того, какие сопротивления тока встречаются на этом пути, просто суммируйте, чтобы получить общее сопротивление цепи в целом:
рS = R1 + R2 +... + RN (последовательная цепь)
Параллельная схема: В этом случае первичный провод разветвляется (показано как прямые углы) на два или более других провода, каждый со своим собственным резистором. В этом случае полное сопротивление определяется как:
1 / Rп = 1 / R1 + 1 / R2 +... + 1 / RN (параллельная схема)
Если вы исследуете это уравнение, вы обнаружите, что, добавляя сопротивления одинаковой величины, вы уменьшаете сопротивление цепи в целом. (Выбор 1 Ом или 1 Ом упрощает вычисления.) По закону Ома это фактически увеличивает ток!
Если это кажется нелогичным, представьте себе поток автомобилей на оживленной автомагистрали, обслуживаемой единственной платой за проезд. резервное копирование трафика на милю, а затем представьте тот же сценарий с еще четырьмя платными будками, идентичными первый. Это явно увеличит поток машин, несмотря на технически добавленное сопротивление.
Падение напряжения: последовательная цепь
Если вы хотите найти падение напряжения на отдельных резисторах в серии, выполните следующие действия:
- Рассчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
- Вычислите ток в цепи, который одинаков для всех резисторов, поскольку в цепи только один провод.
- Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.
Пример: подключены источник питания 24 В и три резистора. последовательно с R1= 4 Ом, R2= 2 Ом и R3 = 6 Ω. Какое падение напряжения на каждом резисторе?
Сначала рассчитайте общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
Далее рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
Теперь используйте ток, чтобы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя V = IR для каждого, значения R1, Р2 и R3 составляют 8 В, 4 В и 12 В.
Падение напряжения: параллельная цепь
Пример: подключены источник питания 24 В и три резистора. в параллели с R1= 4 Ом, R2= 2 Ом и R3 = 6 Ом, как и раньше. Какое падение напряжения на каждом резисторе?
В этом случае все проще: независимо от значения сопротивления падение напряжения на каждом резисторе одинаково, что делает ток переменной, которая в данном случае различается между резисторами. Это означает, что падение напряжения на каждом из них - это просто общее напряжение цепи, деленное на количество резисторов в цепи, или 24 В / 3 = 8 В.
Калькулятор падения напряжения на резисторе
См. В Ресурсах пример случая, в котором вы можете использовать автоматический инструмент для расчета падения напряжения в такой схеме, которая называется схемой. делитель напряжения.