Последовательные цепи подключают резисторы так, чтобы ток, измеряемый по амплитуде или силе тока, проходил по одному пути в цепи и оставался постоянным на всем протяжении. Ток течет через каждый резистор в направлении, противоположном электронам, которые препятствуют прохождению тока. электронов, один за другим в одном направлении от положительного конца батареи к отрицательный. Нет внешних ветвей или путей, по которым может проходить ток, как в параллельной цепи.
Примеры последовательной цепи
Последовательные схемы распространены в повседневной жизни. Примеры включают некоторые типы рождественских или праздничных огней. Другой распространенный пример - выключатель света. Кроме того, компьютеры, телевизоры и другие бытовые электронные устройства работают по концепции последовательной цепи.
Советы
В последовательной цепи сила тока или амплитуда тока остается постоянной и может быть рассчитана по закону Ома.V = I / Rв то время как напряжение падает на каждом резисторе, которое можно суммировать, чтобы получить общее сопротивление. Напротив, в параллельной цепи амплитуда тока изменяется на резисторах разветвления, в то время как напряжение остается постоянным.
Сила тока (или амперы) в последовательной цепи
Вы можете рассчитать амплитуду в амперах или амперах, заданную переменной A, последовательной цепи, суммируя сопротивление на каждом резисторе в цепи какри суммируя падения напряжения какV, затем решая относительно I в уравненииV = I / Rв которомVнапряжение аккумулятора в вольтах,яв настоящее время, ирполное сопротивление резисторов в Ом (Ом). Падение напряжения должно быть равно напряжению батареи в последовательной цепи.
УравнениеV = I / R, известный как закон Ома, также выполняется на каждом резисторе в цепи. Ток в последовательной цепи постоянный, что означает, что он одинаков на каждом резисторе. Вы можете рассчитать падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома. При последовательном включении напряжение батарей увеличивается, что означает, что они служат меньше времени, чем если бы они были подключены параллельно.
Схема последовательной цепи и формула
•••Сайед Хуссейн Атер
В приведенной выше схеме каждый резистор (обозначенный зигзагообразными линиями) последовательно подключен к источнику напряжения, батарее (обозначен знаком + и -, окружающими отключенные линии). Ток течет в одном направлении и остается постоянным в каждой части цепи.
Если вы просуммируете каждый резистор, вы получите общее сопротивление 18 Ом (Ом, где Ом - это мера сопротивления). Это означает, что вы можете рассчитать ток, используяV = I / Rв которомрсоставляет 18 Ом иVсоставляет 9 В, чтобы получить ток I, равный 162 А (амперы).
Конденсаторы и индукторы
В последовательную схему можно подключить конденсатор емкостьюCи пусть со временем заряжается. В этой ситуации ток в цепи измеряется как
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
в которомVв вольтах,рв омах,Cнаходится в фарадах,твремя в секундах, ияв амперах. Здесьеотносится к постоянной Эйлерае.
Полная емкость последовательной цепи определяется выражением
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
в котором каждая инверсия каждого отдельного конденсатора суммируется с правой стороны (1 / С1, 1 / С2, так далее.). Другими словами, обратная величина полной емкости - это сумма отдельных обратных величин каждого конденсатора. По мере увеличения времени заряд конденсатора нарастает, а ток замедляется и приближается к нулю, но никогда не достигает его полностью.
Точно так же вы можете использовать индуктор для измерения тока.
I = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
в котором общая индуктивность L является суммой значений индуктивностей отдельных катушек индуктивности, измеренных в Генри. Когда последовательная цепь накапливает заряд по мере протекания тока, катушка индуктивности, которая обычно окружает магнитный сердечник, генерирует магнитное поле в ответ на протекание тока. Их можно использовать в фильтрах и генераторах,
Серия vs. Параллельные схемы
При работе с параллельными цепями, в которых ток разветвляется через разные части цепей, вычисления "перевернуты". Вместо того, чтобы определять общее сопротивление как сумму отдельных сопротивлений, дается общее сопротивление. от
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(аналогично расчету общей емкости последовательной цепи).
Напряжение, а не ток, постоянно во всей цепи. Общий ток параллельной цепи равен сумме токов в каждой ветви. Вы можете рассчитать как ток, так и напряжение, используя закон Ома (V = I / R).
•••Сайед Хуссейн Атер
В приведенной выше параллельной схеме полное сопротивление определяется следующими четырьмя шагами:
- 1 / Rобщее= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / Rобщее = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / Rобщее = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / Rобщее = 29/20 Ω
- робщее = 20/29 Ом или около 0,69 Ом
В приведенном выше расчете обратите внимание, что вы можете перейти к шагу 5 из шага 4 только тогда, когда слева есть только один член (1 / Rобщее ) и только один член справа (29/20 Ом).
Аналогичным образом, общая емкость в параллельной цепи - это просто сумма каждого отдельного конденсатора, а общая индуктивность также определяется обратной зависимостью (1 / лобщее = 1 / л1 + 1 / л2 + … ).
Постоянный ток vs. Переменный ток
В цепях ток может либо течь постоянно, как в случае постоянного тока (DC), либо колебаться волнообразно в цепях переменного тока (AC). В цепи переменного тока ток в цепи меняется с положительного на отрицательное.
Британский физик Майкл Фарадей продемонстрировал силу постоянного тока с динамо-электрическим генератором в 1832 г., но он не мог передавать свою мощность на большие расстояния, а напряжение постоянного тока требовало сложных схемы.
Когда в 1887 году сербско-американский физик Никола Тесла создал асинхронный двигатель, работающий на переменном токе, он продемонстрировал, как легко это сделать. передаются на большие расстояния и могут быть преобразованы между высокими и низкими значениями с помощью трансформаторов, устройства, используемого для изменения Напряжение. Достаточно скоро, примерно на рубеже 20-го века, домашние хозяйства по всей Америке начали отказываться от постоянного тока в пользу переменного тока.
В настоящее время в электронных устройствах используются как переменный, так и постоянный ток, когда это необходимо. Постоянный ток используется с полупроводниками для небольших устройств, которые нужно только включать и выключать, таких как ноутбуки и сотовые телефоны. Напряжение переменного тока передается по длинным проводам, прежде чем преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя или диода для питания таких приборов, как лампочки и батареи.
