Sériové obvody pripájajú odpory tak, že prúd meraný amplitúdou alebo prúdom sleduje jednu cestu v obvode a po celý čas zostáva konštantný. Prúd preteká v opačnom smere elektrónov cez každý odpor, ktorý bráni toku elektrónov, jeden za druhým v jednom smere od kladného konca batérie k negatívny. Neexistujú žiadne vonkajšie vetvy alebo cesty, cez ktoré môže prúd prechádzať, ako by to bolo v paralelnom okruhu.
Príklady sériových obvodov
Sériové obvody sú bežné v každodennom živote. Príklady zahŕňajú niektoré druhy vianočných alebo sviatočných svetiel. Ďalším bežným príkladom je spínač svetiel. Počítače, televízory a ďalšie domáce elektronické zariadenia navyše fungujú prostredníctvom konceptu sériového obvodu.
Tipy
V sériovom obvode zostáva prúd alebo amplitúda prúdu konštantná a dá sa vypočítať pomocou Ohmovho zákonaV = I / Rzatiaľ čo napätie klesá na každom odpore, ktorý sa dá sčítať, aby sa získal celkový odpor. Naproti tomu v paralelnom obvode sa amplitúda prúdu mení cez rozvetvujúce sa rezistory, zatiaľ čo napätie zostáva konštantné.
Prúd (alebo zosilňovač) v sériovom obvode
Môžete vypočítať amplitúdu sériového obvodu v ampéroch alebo ampéroch danú premennou A tak, že sčítate odpor každého odporu v obvode akoRa súčet úbytkov napätia akoV., potom riešenie pre I v rovniciV = I / Rv ktoromV.je napätie batérie vo voltoch,Jaje aktuálny aRje celkový odpor rezistorov v ohmoch (Ω). Pokles napätia by sa mal rovnať napätiu batérie v sériovom obvode.
RovnicaV = I / R, známy ako Ohmov zákon, platí tiež pre každý rezistor v obvode. Tok prúdu v sériovom obvode je konštantný, čo znamená, že je rovnaký pre každý odpor. Pokles napätia na každom rezistore môžete vypočítať pomocou Ohmovho zákona. V sérii sa zvyšuje napätie batérií, čo znamená, že vydržia kratšiu dobu, ako keby boli paralelné.
Sériový obvodový diagram a vzorec
•••Syed Hussain Ather
Vo vyššie uvedenom obvode je každý rezistor (označený kľukatými čiarami) zapojený do zdroja napätia, batérie (označeného + a - v okolí odpojených vedení), do série. Prúd preteká jedným smerom a zostáva konštantný v každej časti obvodu.
Ak by ste spočítali každý odpor, dostali by ste celkový odpor 18 Ω (ohmy, kde ohm je miera odporu). To znamená, že môžete vypočítať prúd pomocouV = I / Rv ktoromRje 18 Ω aV.je 9 V na získanie prúdu I 162 A (ampérov).
Kondenzátory a tlmivky
V sériovom obvode môžete pripojiť kondenzátor s kapacitouC.a nech sa to casom nabije. V tejto situácii sa prúd v obvode meria ako
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
v ktoromV.je vo voltoch,Rje v ohmoch,C.je vo Farads,tje čas v sekundách aJaje v zosilňovačoch. Tueoznačuje Eulerovu konštantue.
Celková kapacita sériového obvodu je daná vzťahom
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
v ktorej je inverzná hodnota každého jednotlivého kondenzátora zhrnutá na pravej strane (1 / C.1, 1 / C.2, atď.). Inými slovami, inverzia celkovej kapacity je súčtom jednotlivých inverzií každého kondenzátora. S pribúdajúcim časom sa náboj na kondenzátore zvyšuje a prúd sa spomaľuje a približuje sa, ale nikdy nedosahuje úplne nulovú hodnotu.
Podobne môžete na meranie prúdu použiť induktor
I = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
v ktorom je celková indukčnosť L súčtom hodnôt indukčnosti jednotlivých tlmiviek, meraných v Henriesových metódach. Keď sériový obvod vytvára prúd, keď prúd prúdi, induktor, cievka drôtu, ktorá zvyčajne obklopuje magnetické jadro, generuje magnetické pole v reakcii na tok prúdu. Môžu byť použité vo filtroch a oscilátoroch,
Séria vs. Paralelné obvody
Pri paralelných prácach s obvodmi, v ktorých sa prúd rozvetvuje rôznymi časťami obvodov, výpočty sú „prevrátené“. Namiesto určenia celkového odporu ako súčtu jednotlivých odporov sa uvádza celkový odpor od
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(rovnaký spôsob výpočtu celkovej kapacity sériového obvodu).
Napätie, nie prúd, je v celom obvode konštantné. Celkový prúd paralelného obvodu sa rovná súčtu prúdu v každej vetve. Prúd aj napätie môžete vypočítať pomocou Ohmovho zákona (V = I / R).
•••Syed Hussain Ather
V paralelnom obvode vyššie by bol celkový odpor daný nasledujúcimi štyrmi krokmi:
- 1 / PCelkom= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / PCelkom = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / PCelkom = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / PCelkom = 29/20 Ω
- RCelkom = 20/29 Ω alebo približne 0,69 Ω
Vo vyššie uvedenom výpočte nezabudnite, že od kroku 4 môžete prejsť iba na krok 5, keď je na ľavej strane iba jeden výraz (1 / PCelkom ) a iba jeden výraz na pravej strane (29/20 Ω).
Rovnako tak je celková kapacita v paralelnom obvode jednoducho súčtom každého jednotlivého kondenzátora a celková indukčnosť je tiež daná inverzným vzťahom (1 / lCelkom = 1 / l1 + 1 / l2 + … ).
Jednosmerný prúd vs. Striedavý prúd
V obvodoch môže prúd prúdiť buď neustále, ako je to v prípade jednosmerného prúdu (DC), alebo v obvodoch striedavého prúdu (AC) kolísať vo vlnovom tvare. V striedavom obvode sa prúd mení v obvode medzi kladným a záporným smerom.
Britský fyzik Michael Faraday demonštroval silu jednosmerných prúdov s elektrickým generátorom dynama vo vnútri 1832, ale nemohol preniesť svoju energiu na veľké vzdialenosti a bolo potrebné komplikované jednosmerné napätie obvodov.
Keď v roku 1887 srbsko-americký fyzik Nikola Tesla vytvoril indukčný motor pomocou striedavého prúdu, predviedol, ako ľahko prenášané na veľké vzdialenosti a je možné ich prevádzať medzi vysokými a nízkymi hodnotami pomocou transformátorov, ktoré sa používajú na zmenu Napätie. Na prelome domácností v 20. storočí v celej Amerike začali čoskoro prerušovať jednosmerný prúd v prospech striedavého prúdu.
V dnešnej dobe elektronické zariadenia podľa potreby používajú striedavý prúd aj ss. Jednosmerné prúdy sa používajú s polovodičmi pre menšie zariadenia, ktoré je potrebné iba zapínať a vypínať, napríklad notebooky a mobilné telefóny. Striedavé napätie sa prenáša dlhými vodičmi predtým, ako sa prevedie na jednosmerný prúd pomocou usmerňovača alebo diódy na napájanie týchto zariadení, ako sú žiarovky a batérie.