Ako vypočítať pokles napätia naprieč rezistormi

Jednoduchý elektrický obvod obsahuje zdroj Napätie (napájací zdroj, ako je batéria, generátor alebo sieťové káble prichádzajúce do vašej budovy), kábel na prenášanie prúd vo forme elektrónov a zdroja elektrickej energie odpor. V skutočnosti sú takéto obvody zriedka jednoduché a zahŕňajú množstvo rozvetvovacích a opätovných spojovacích bodov.

• Napätie (V) sa meria vo voltoch (symbol je tiež V); prúd (I) sa meria v ampéroch alebo „zosilňovačoch“ (A); a odpor (R) sa meria v ohmoch (Ω).

Pozdĺž pobočiek a niekedy aj pozdĺž hlavného kmeňa okruhu sú umiestnené predmety ako domáce spotrebiče (žiarovky, chladničky, televízory), z ktorých každý odoberá prúd, aby udržal v chode. Čo sa však presne stane s napätím a prúdom v rámci daného nastavenia elektrického obvodu z hľadiska fyziky, keď dôjde k stretnutiu každého odporu a „poklesu napätia“?

Ohmov zákon uvádza, že tok prúdu je napätie delené odporom. To sa môže týkať obvodu ako celku, izolovanej sady vetví alebo jedného odporu, ako uvidíte. Najbežnejšia forma tohto zákona je napísaná:

Obvody je možné usporiadať dvoma základnými spôsobmi.

Sériový obvod: Tu prúd preteká úplne pozdĺž jednej cesty, cez jediný drôt. Bez ohľadu na to, s akými odpormi sa súčasný prúd stretne, jednoducho sa sčítajte a získate celkový odpor obvodu ako celku:

R_S = R₁ + R.₂ +... + R._N (sériový obvod)

Paralelný obvod: V takom prípade sa primárny vodič rozvetvuje (zobrazuje sa ako pravé uhly) na dva alebo viac ďalších drôtov, každý s vlastným rezistorom. V tomto prípade je celkový odpor daný:

1 / P_P = 1 / R.₁ + 1 / prav₂ +... + 1 / prav_N (paralelný obvod)

Ak preskúmate túto rovnicu, zistíte, že pridaním odporov rovnakej veľkosti znížite odpor obvodu ako celku. (Matematika uľahčuje výber 1 ohmu alebo 1 Ω.) Podľa Ohmovho zákona to vlastne zvyšuje prúd!

Ak sa to zdá byť neintuitívne, predstavte si prúdenie automobilov po rušnej diaľnici obsluhovanej jediným mýtnym boxom zálohuje prevádzku na míľu a potom si predstavte rovnaký scenár so štyrmi ďalšími mýtnymi automatmi identickými s najprv. To jednoznačne zvýši tok automobilov napriek technickému zvýšeniu odporu.

Ak chcete zistiť poklesy napätia na jednotlivých rezistoroch v sérii, postupujte nasledovne:

1. Vypočítajte celkový odpor pridaním jednotlivých hodnôt R.
2. Vypočítajte prúd v obvode, ktorý je rovnaký v každom rezistore, pretože v obvode je iba jeden vodič.
   
3. Vypočítajte pokles napätia na každom rezistore pomocou Ohmovho zákona.

Príklad: Je pripojený zdroj napájania 24 V a tri odpory v sérii s R.₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω a R₃ = 6 Ω. Aký je pokles napätia na každom rezistore?
Najskôr vypočítajte celkový odpor: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

Ďalej vypočítajte prúd: 24 V / 12 Ω = 2 A

Teraz pomocou prúdu vypočítajte pokles napätia na každom rezistore. Pri použití V = IR pre každú z hodnôt R₁, R₂ a R.₃ sú 8 V, 4 V a 12 V.

Príklad: Je pripojený zdroj napájania 24 V a tri odpory paralelne s R.₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω a R₃ = 6 Ω, ako predtým. Aký je pokles napätia na každom rezistore?

V tomto prípade je príbeh jednoduchší: Bez ohľadu na hodnotu odporu je pokles napätia na každom rezistore rovnaký, vďaka čomu je prúd v tomto prípade premennou, ktorá sa líši medzi rezistormi. To znamená, že pokles napätia na každom z nich je iba celkové napätie obvodu delené počtom rezistorov v obvode alebo 24 V / 3 = 8 V.

Pozrite si Zdroje pre príklad príkladu, v ktorom môžete pomocou automatického nástroja vypočítať pokles napätia v akomsi usporiadaní obvodov, ktoré sa nazýva delič napätia.