•••Сайед Хуссейн Атер
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
На приведенной выше схеме параллельной цепи падение напряжения можно найти, суммируя сопротивления каждого резистора и определив, какое напряжение получается из тока в этой конфигурации. Эти примеры параллельных цепей иллюстрируют концепции тока и напряжения в разных ветвях.
На схеме параллельной цепиНапряжениепадение на резисторе в параллельной цепи одинаково для всех резисторов в каждой ветви параллельной цепи. Напряжение, выраженное в вольтах, измеряет электродвижущую силу или разность потенциалов в цепи.
Когда у вас есть схема с известным количествомТекущий, поток электрического заряда, вы можете рассчитать падение напряжения в параллельных схемах по:
- Определить комбинированныйсопротивлениеили противодействие потоку заряда параллельных резисторов. Суммируйте их как1 / Rобщее = 1 / R1 + 1 / R2... для каждого резистора. Для приведенной выше параллельной цепи полное сопротивление можно найти как:
- 1 / Rобщее = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- 1 / Rобщее = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1 / Rобщее = 14/30 Ω
- робщее = 30/14 Ω = 15/7 Ω
- 1 / Rобщее = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- Умножьте ток на общее сопротивление, чтобы получить падение напряжения в соответствии сЗакон Ома V = ИК. Это равно падению напряжения во всей параллельной цепи и на каждом резисторе в параллельной цепи. Для этого примера дано падение напряженияV = 5 А x 15/7 Ом = 75/7 В.
Этот метод решения уравнений работает, потому что ток, входящий в любую точку параллельной цепи, должен равняться току на выходе. Это происходит из-заДействующий закон Кирхгофа, который гласит: «алгебраическая сумма токов в сети проводников, встречающихся в одной точке, равна нулю». Калькулятор параллельной цепи использовал бы этот закон в ветвях параллельной цепи.
Если мы сравним ток, входящий в три ветви параллельной цепи, он должен равняться общему току, выходящему из ветвей. Поскольку падение напряжения на каждом параллельном резисторе остается постоянным, это падение напряжения может суммируйте сопротивление каждого резистора, чтобы получить общее сопротивление, и определите напряжение из этого значение. Примеры параллельных цепей показывают это.
Падение напряжения в последовательной цепи
•••Сайед Хуссейн Атер
С другой стороны, в последовательной цепи вы можете рассчитать падение напряжения на каждом резисторе, зная, что в последовательной цепи ток постоянен на всем протяжении. Это означает, что падение напряжения на каждом резисторе разное и зависит от сопротивления в соответствии с законом Ома.V = ИК. В приведенном выше примере падение напряжения на каждом резисторе составляет:
V_1 = R_1I = 3 \ times 3 = 9 \ text {V} \\ V_2 = R_2I = 10 \ times 3 = 30 \ text {V} \\ V_3 = R_3I = 5 \ times 3 = 15 \ text {V}
Сумма каждого падения напряжения должна быть равна напряжению батареи в последовательной цепи. Это означает, что наша батарея имеет напряжение54 В.
Этот метод решения уравнений работает, потому что падения напряжения на всех резисторах, включенных последовательно, должны в сумме равняться общему напряжению последовательной цепи. Это происходит из-заЗакон напряжения Кирхгофа, который гласит: «Направленная сумма разностей потенциалов (напряжений) вокруг любого замкнутого контура равна нулю». Это означает, что при В любой данной точке замкнутой последовательной цепи падение напряжения на каждом резисторе должно равняться общему напряжению схема. Поскольку ток в последовательной цепи постоянный, падение напряжения должно различаться на каждом резисторе.
Параллельный vs. Цепи серии
В параллельной схеме все компоненты схемы подключаются между одними и теми же точками на схеме. Это дает им их разветвленную структуру, в которой ток разделяется между каждой ветвью, но падение напряжения на каждой ветви остается неизменным. Сумма каждого резистора дает общее сопротивление, обратное каждому сопротивлению (1 / Rобщее = 1 / R1 + 1 / R2 ...для каждого резистора).
Напротив, в последовательной цепи ток протекает только по одному пути. Это означает, что ток остается постоянным на всем протяжении, а падение напряжения на каждом резисторе отличается. Сумма каждого резистора дает общее сопротивление при линейном суммировании (робщее = R1 + R2 ...для каждого резистора).
Последовательно-параллельные схемы
Вы можете использовать оба закона Кирхгофа для любой точки или петли в любой цепи и применять их для определения напряжения и тока. Законы Кирхгофа дают вам метод определения тока и напряжения в ситуациях, когда природа цепи как последовательной и параллельной может быть не такой простой.
Как правило, для цепей, в которых есть как последовательные, так и параллельные компоненты, вы можете рассматривать отдельные части схемы как последовательные или параллельные и соответственно комбинировать их.
Эти сложные последовательно-параллельные схемы можно решить несколькими способами. Один из методов - рассматривать их части как параллельные или последовательные. Другой метод - использование законов Кирхгофа для определения обобщенных решений, использующих систему уравнений. Калькулятор последовательно-параллельных цепей учитывает различную природу цепей.
•••Сайед Хуссейн Атер
В приведенном выше примере текущая точка выхода A должна равняться текущей точке выхода A. Это означает, что вы можете написать:
(1). I_1 = I_2 + I_3 \ text {или} I_1-I_2-I_3 = 0
Если вы рассматриваете верхний контур как замкнутую последовательную цепь и обрабатываете падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома с соответствующим сопротивлением, вы можете написать:
(2). V_1-R_1I_1-R_2I_2 = 0
и, проделав то же самое с нижним контуром, вы можете обрабатывать каждое падение напряжения в направлении тока в зависимости от тока и сопротивления, чтобы записать:
(3). V_1 + V_2 + R_3I_3-R_2I_2 = 0
Это дает вам три уравнения, которые можно решить разными способами. Вы можете переписать каждое из уравнений (1) - (3) так, чтобы напряжение было с одной стороны, а ток и сопротивление - с другой. Таким образом, вы можете рассматривать три уравнения как зависимые от трех переменных I1, Я2 и я3, с коэффициентами комбинаций R1, Р2 и R3.
\ начало {выровнено} & (1). I_1-I_2-I_3 = 0 \\ & (2). R_1I_1 + R_2I_2 + 0 \ times I_3 = V_1 \\ & (3). 0 \ times I_1 + R_2I_2-R_3I_3 = V_1 + V_2 \ end {выровнено}
Эти три уравнения демонстрируют, как напряжение в каждой точке цепи каким-то образом зависит от тока и сопротивления. Если вы помните законы Кирхгофа, вы можете создать эти обобщенные решения схемных задач и использовать матричную нотацию для их решения. Таким образом, вы можете подставить значения для двух величин (среди которых напряжение, ток, сопротивление), чтобы найти третью.