•••Syed Hussain Ather
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
V zgornjem diagramu vzporednega vezja lahko padec napetosti najdemo s seštevanjem uporov vsakega upora in določanjem napetosti, ki izhaja iz toka v tej konfiguraciji. Ti primeri vzporednih vezij ponazarjajo koncepte toka in napetosti na različnih vejah.
V diagramu vzporednega vezja jeNapetostpadec preko upora v vzporednem vezju je enak pri vseh uporih v vsaki veji vzporednega vezja. Napetost, izražena v voltih, meri elektromotorno silo ali potencialno razliko, ki vodi vezje.
Ko imate vezje z znano količinotrenutno, pretok električnega naboja, lahko izračun padca napetosti v vzporednih diagramih vezja izvedete tako:
- Določite kombiniranoodpornost, ali nasprotovanje toku naboja vzporednih uporov. Povzemite jih kot1 / Rskupaj = 1 / R1 + 1 / R2... za vsak upor. Za zgornji vzporedni krog lahko skupni upor najdemo kot:
- 1 / Rskupaj = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- 1 / Rskupaj = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1 / Rskupaj = 14/30 Ω
- Rskupaj = 30/14 Ω = 15/7 Ω
- 1 / Rskupaj = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω
- Pomnožite tok s celotnim uporom, da dobite padec napetosti, v skladu sOhmov zakon V = IR. To je enako padcu napetosti na celotnem vzporednem vezju in vsakem uporu v vzporednem vezju. V tem primeru je podan padec napetostiV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.
Ta metoda reševanja enačb deluje, ker mora biti tok, ki vstopi v katero koli točko v vzporednem vezju, enak izhodu toka. To se zgodi zaradiKirchhoffov trenutni zakon, ki navaja, da je "algebraična vsota tokov v mreži vodnikov, ki se sestajajo v točki, enaka nič." Kalkulator vzporednega vezja bi ta zakon uporabil v vejah vzporednega vezja.
Če primerjamo tok, ki vstopa v tri veje vzporednega vezja, mora biti enak skupnemu toku, ki zapusti veje. Ker padec napetosti ostane konstanten na vsakem uporu vzporedno, lahko ta padec napetosti tudi pade seštejte upor vsakega upora, da dobite skupni upor in iz njega določite napetost vrednost. Primeri vzporednih vezij to kažejo.
Padec napetosti v serijskem vezju
•••Syed Hussain Ather
Po drugi strani lahko v serijskem vezju izračunate padec napetosti na vsakem uporu, saj veste, da je v serijskem vezju tok ves čas konstanten. To pomeni, da se padec napetosti razlikuje na vsakem uporu in je odvisen od upora po Ohmovem zakonuV = IR. V zgornjem primeru je padec napetosti na vsakem uporu:
V_1 = R_1I = 3 \ krat 3 = 9 \ besedilo {V} \\ V_2 = R_2I = 10 \ krat 3 = 30 \ besedilo {V} \\ V_3 = R_3I = 5 \ krat 3 = 15 \ besedilo {V}
Vsota vsakega padca napetosti mora biti enaka napetosti akumulatorja v serijskem vezju. To pomeni, da ima naša baterija napetost54 V.
Ta metoda reševanja enačb deluje, ker bi morali padci napetosti, ki vstopajo v vse zaporedno razporejene upore, sešteti do skupne napetosti serijskega vezja. To se zgodi zaradiKirchhoffov napetostni zakon, ki pravi, da je "usmerjena vsota potencialnih razlik (napetosti) okoli katere koli zaprte zanke enaka nič." To pomeni, da ob v kateri koli točki v zaprtem zaporednem tokokrogu naj pade napetost na vsakem uporu na skupno napetost vezje. Ker je tok v serijskem vezju konstanten, se morajo padci napetosti med upori razlikovati.
Vzporedna vs. Serijska vezja
V vzporednem vezju so vse komponente vezja povezane med enakimi točkami na vezju. To jim daje njihovo razvejeno strukturo, pri kateri se tok deli med vsako vejo, vendar padec napetosti na vsaki veji ostane enak. Vsota vsakega upora daje skupni upor glede na inverzno vrednost vsakega upora (1 / Rskupaj = 1 / R1 + 1 / R2 ...za vsak upor).
Nasprotno pa v serijskem vezju tok teče samo ena. To pomeni, da ostane tok ves čas konstanten in da se napetostni padci razlikujejo med posameznimi upori. Vsota vsakega upora daje celotni upor, če je linearno povzeta (Rskupaj = R1 + R2 ...za vsak upor).
Serijsko-vzporedna vezja
Oba Kirchhoffova zakona lahko uporabite za katero koli točko ali zanko v katerem koli vezju in ju uporabite za določanje napetosti in toka. Kirchhoffovi zakoni vam dajo metodo za določanje toka in napetosti v situacijah, ko narava vezja kot zaporedna in vzporedna morda ni tako enostavna.
Na splošno lahko pri vezjih, ki imajo serijske in vzporedne komponente, posamezne dele vezja obravnavate kot zaporedne ali vzporedne in jih ustrezno kombinirate.
Ta zapletena zaporedno vzporedna vezja je mogoče rešiti na več načinov. Ena izmed metod je, da se njihovi deli obravnavajo kot vzporedni ali zaporedni. Druga metoda je uporaba Kirchhoffovih zakonov za določanje splošnih rešitev, ki uporabljajo sistem enačb. Kalkulator zaporedno vzporednih vezij bi upošteval različno naravo vezij.
•••Syed Hussain Ather
V zgornjem primeru mora biti trenutna izhodna točka A enaka trenutni izhodni točki A. To pomeni, da lahko pišete:
(1). I_1 = I_2 + I_3 \ text {ali} I_1-I_2-I_3 = 0
Če zgornjo zanko obravnavate kot zaprto zaporedno vezje in padec napetosti na vsakem uporu z Ohmovim zakonom obravnavate z ustreznim uporom, lahko napišete:
(2). V_1-R_1I_1-R_2I_2 = 0
in enako za spodnjo zanko lahko vsak padec napetosti obravnavate v smeri toka, odvisno od toka in upora, da zapišete:
(3). V_1 + V_2 + R_3I_3-R_2I_2 = 0
Tako dobite tri enačbe, ki jih je mogoče rešiti na več načinov. Vsako od enačb (1) - (3) lahko prepišete tako, da je napetost na eni strani, tok in upor pa na drugi. Tako lahko tri enačbe obravnavate kot odvisne od treh spremenljivk I1, JAZ2 in jaz3, s koeficienti kombinacij R1, R2 in R3.
\ začeti {poravnano} & (1). I_1-I_2-I_3 = 0 \\ & (2). R_1I_1 + R_2I_2 + 0 \ krat I_3 = V_1 \\ & (3). 0 \ krat I_1 + R_2I_2-R_3I_3 = V_1 + V_2 \ konec {poravnano}
Te tri enačbe dokazujejo, kako je napetost na vsaki točki vezja na nek način odvisna od toka in upora. Če se spomnite Kirchhoffovih zakonov, lahko ustvarite te splošne rešitve problemov vezja in zanje uporabite matrični zapis. Na ta način lahko priklopite vrednosti za dve količini (med napetostjo, tokom, uporom), ki jih želite rešiti za tretjo.