Ako vypočítať pokles napätia naprieč rezistorom v paralelnom obvode

•••Syed Hussain Ather

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Vo vyššie uvedenej schéme paralelných obvodov možno pokles napätia zistiť súčtom odporov každého odporu a určením, aké napätie vyplýva z prúdu v tejto konfigurácii. Tieto príklady paralelných obvodov ilustrujú koncepty prúdu a napätia v rôznych vetvách.

V schéme paralelného zapojenia jeNapätiepokles cez rezistor v paralelnom obvode je rovnaký vo všetkých rezistoroch v každej vetve paralelného obvodu. Napätie, vyjadrené vo voltoch, meria elektromotorickú silu alebo rozdiel potenciálov, ktoré vedú obvod.

Keď máte okruh so známym počtomprúd, tok elektrického náboja, môžete vypočítať pokles napätia v schémach paralelných obvodov podľa:

1. Určite kombinovanéodporalebo opozícia voči toku náboja paralelných rezistorov. Zhrňte ich ako1 / P_Celkom = 1 / R.₁ + 1 / prav₂... pre každý odpor. Pre vyššie uvedený paralelný obvod možno celkový odpor nájsť ako:
   1. ​1 / P_Celkom = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω​
      
   2. ​1 / P_Celkom = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω​
      
   3. ​1 / P_Celkom = 14/30 Ω​
      
   4. ​R_Celkom = ​30/14 Ω = 15/7 ​Ω​
instagram story viewer
2. Vynásobte prúd celkovým odporom, aby ste dosiahli pokles napätia podľaOhmov zákon​ ​V = IR. To sa rovná poklesu napätia v celom paralelnom obvode a v každom rezistore v paralelnom obvode. V tomto príklade je uvedený pokles napätiaV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.​

Táto metóda riešenia rovníc funguje, pretože prúd vstupujúci do ľubovoľného bodu v paralelnom obvode by sa mal rovnať odchádzajúcemu prúdu. K tomu dochádza v dôsledkuKirchhoffov súčasný zákon, kde sa uvádza „algebraický súčet prúdov v sieti vodičov stretávajúcich sa v bode je nula“. Kalkulačka paralelných obvodov by využívala tento zákon vo vetvách paralelného obvodu.

Ak porovnáme prúd vstupujúci do troch vetiev paralelného obvodu, mal by sa rovnať celkovému prúdu opúšťajúcemu vetvy. Pretože pokles napätia zostáva konštantný na každom rezistore paralelne, je tento pokles napätia možný spočítajte odpor každého odporu, aby ste dostali celkový odpor a z toho určte napätie hodnotu. Ukazujú to príklady paralelných obvodov.

•••Syed Hussain Ather

Na druhej strane v sériovom obvode môžete vypočítať pokles napätia na každom rezistore s vedomím, že v sériovom obvode je prúd po celú dobu konštantný. To znamená, že pokles napätia sa líši naprieč každým odporom a závisí od odporu podľa Ohmovho zákonaV = IR. Vo vyššie uvedenom príklade je pokles napätia na každom rezistore:

Súčet každého poklesu napätia by sa mal rovnať napätiu batérie v sériovom obvode. To znamená, že naša batéria má napätie54 V.​

Táto metóda riešenia rovníc funguje, pretože poklesy napätia vstupujúce do všetkých rezistorov usporiadaných do série by sa mali sčítať s celkovým napätím sériového obvodu. K tomu dochádza v dôsledkuKirchhoffov zákon o napätí, kde sa uvádza „smerovaný súčet rozdielov potenciálov (napätí) okolo ľubovoľnej uzavretej slučky je nulový.“ To znamená, že v v ktoromkoľvek danom bode uzavretého sériového obvodu, poklesy napätia na každom rezistore by sa mali súčtom celkového napätia obvodu obvod. Pretože prúd je v sériovom obvode konštantný, poklesy napätia sa musia medzi jednotlivými rezistormi líšiť.

V paralelnom obvode sú všetky komponenty obvodu zapojené medzi rovnakými bodmi v obvode. To im dáva ich vetviacu štruktúru, v ktorej sa prúd delí medzi každú vetvu, ale pokles napätia v každej vetve zostáva rovnaký. Súčet každého odporu dáva celkový odpor založený na inverznej hodnote každého odporu (1 / P_Celkom = 1 / R.₁ + 1 / prav₂ ...pre každý odpor).

Naproti tomu v sériovom obvode existuje iba jedna cesta pre prúdenie. To znamená, že prúd zostáva konštantný po celý čas a namiesto toho sa poklesy napätia líšia medzi jednotlivými odpormi. Súčet každého odporu dáva celkový odpor, keď sa sčíta lineárne (R_Celkom = R₁ + R.₂ ...pre každý odpor).

Môžete použiť oba Kirchhoffove zákony pre akýkoľvek bod alebo slučku v ľubovoľnom obvode a použiť ich na určenie napätia a prúdu. Kirchhoffove zákony vám dávajú metódu určovania prúdu a napätia v situáciách, keď charakter obvodu ako sériový a paralelný nemusí byť taký jednoznačný.

Všeobecne pre obvody, ktoré majú sériové aj paralelné komponenty, môžete jednotlivé časti obvodu považovať za sériové alebo paralelné a podľa toho ich kombinovať.

Tieto komplikované sériovo-paralelné obvody je možné vyriešiť viacerými spôsobmi. Jednou z metód je ich paralelné alebo sériové spracovanie. Ďalšou metódou je použitie Kirchhoffových zákonov na určenie zovšeobecnených riešení, ktoré používajú systém rovníc. Sériový paralelný obvodový kalkulátor by zohľadňoval rozdielnu povahu obvodov.

•••Syed Hussain Ather

Vo vyššie uvedenom príklade by sa aktuálny východiskový bod A mal rovnať aktuálnemu výstupnému bodu A. To znamená, že môžete napísať:

Ak zaobchádzate s hornou slučkou ako s uzavretým obvodom a s poklesom napätia na každom rezistore pomocou Ohmovho zákona so zodpovedajúcim odporom, môžete napísať:

a tým istým spôsobom aj pre spodnú slučku môžete s každým poklesom napätia v smere prúdu zaobchádzať podľa toho, aký prúd a odpor chcete napísať:

Získate tak tri rovnice, ktoré je možné vyriešiť niekoľkými spôsobmi. Každú z rovníc (1) - (3) môžete prepísať tak, aby na jednej strane bolo napätie a na druhej strane prúd a odpor. Týmto spôsobom môžete považovať tieto tri rovnice za závislé od troch premenných I.₁, Ja₂ a ja₃, s koeficientmi kombinácií R₁, R₂ a R.₃.

Tieto tri rovnice demonštrujú, ako napätie v každom bode obvodu nejakým spôsobom závisí od prúdu a odporu. Ak si pamätáte Kirchhoffove zákony, môžete vytvoriť tieto zovšeobecnené riešenia problémov s obvodmi a na ich riešenie použiť maticovú notáciu. Týmto spôsobom môžete pripojiť hodnoty pre dve veličiny (medzi napätie, prúd, odpor) a vyriešiť tak tretiu veličinu.