Дефиниција једноставног електричног кола

Упознавање основа електронике значи разумевање кола, како они раде и како израчунати ствари попут укупног отпора око различитих врста кола. Стварни кругови могу се закомпликовати, али можете их разумети основним знањем које преузмете из једноставнијих, идеализованих склопова.

Два главна типа кола су серијска и паралелна. У серијском колу, све компоненте (попут отпорника) су поређане у линију, а круг чини једна петља жице. Паралелни круг се раздваја на више путања са по једном или више компоненти на свакој. Израчунавање серијских кола је једноставно, али важно је разумети разлике и начин рада са обе врсте.

Електрична енергија тече само у струјним круговима. Другим речима, потребна му је комплетна петља да би нешто функционисало. Ако прекинете ту петљу прекидачем, напајање престаје да тече и ваше светло (на пример) ће се искључити. Једноставна дефиниција кола је затворена петља проводника по којој се електрони могу кретати, обично се састоји од снаге извор (батерија, на пример) и електрична компонента или уређај (попут отпорника или сијалице) и проводне жице.

Мораћете да се упознате са неком основном терминологијом да бисте разумели како кола функционишу, али биће вам познати већина појмова из свакодневног живота.

„Разлика напона“ је израз за разлику у електричној потенцијалној енергији између два места, по јединици наелектрисања. Батерије раде стварањем разлике у потенцијалу између њихова два терминала, што омогућава струји да тече од једне до друге када су повезане у коло. Потенцијал у једном тренутку је технички напон, али разлике у напону су најважнија ствар у пракси. Батерија од 5 волти има потенцијалну разлику од 5 волти између два терминала и 1 волт = 1 џул по кулону.

Повезивањем проводника (као што је жица) на оба терминала батерије ствара се круг, око кога тече електрична струја. Струја се мери у амперима, што значи кулонама (набоја) у секунди.

Сваки проводник ће имати електрични „отпор“, што значи противљење материјала протоку струје. Отпор се мери у охима (Ω), а проводник са отпором од 1 охма повезан преко напона од 1 волта омогућио би проток струје од 1 амп.

Однос између њих обухваћен је Омовим законом:

Речима, „напон је једнак струји помноженој са отпором“.

Два главна типа кола разликују се по томе како су у њима распоређене компоненте.

Једноставна дефиниција серијског кола је: „Коло са компонентама распоређеним у равну линију, тако да сва струја заузврат пролази кроз сваку компоненту.“ Ако направили сте основно коло петље са батеријом повезаном на два отпорника, а затим имате везу која се враћа на батерију, два отпорника би била у серија. Дакле, струја би ишла са позитивног прикључка батерије (према договору се према струји понашате као да је она излази из позитивног краја) на први отпорник, са тог на други отпорник, а затим назад на батерија.

Паралелни круг је другачији. Коло са два отпорника паралелно раздвојило би се на два колосека, са отпорником на сваком. Када струја дође до споја, иста количина струје која улази у спој такође мора напустити спој. Ово се назива очување наелектрисања, или посебно за електронику, Кирцххофф-ов тренутни закон. Ако две путање имају једнак отпор, једнака струја ће тећи низ њих, па ако 6 ампера струје дође до споја са једнаким отпором на обе стазе, 3 ампера ће тећи низ сваку. Стазе се затим поново спајају пре поновног повезивања са батеријом како би се коло завршило.

Израчунавање укупног отпора више отпорника наглашава разлику између серија вс. паралелних кола. За серијско коло, укупни отпор (Р.​_укупно) је само збир појединачних отпора, па:

Чињеница да је то серијско коло значи да је укупни отпор на путу само збир појединачних отпора на њему.

За практични проблем замислите серијско коло са три отпора:Р.​₁ = 2 Ω, ​Р.​₂ = 4 Ω иР.​₃ = 6 Ω. Израчунајте укупан отпор у колу.

Ово је једноставно збир појединачних отпора, па је решење:

За паралелне кругове израчунавањеР.​_укупно је мало компликованије. Формула је:

Запамтите да вам ова формула даје реципрочну вредност отпора (тј. Онај подељен отпором). Дакле, потребно је да поделите једну са одговором да бисте добили укупан отпор.

Замислите да су та иста три отпорника од раније уместо њих била постављена паралелно. Укупан отпор би дао:

Али ово је 1 /Р.​_укупно, па је одговор:

Све кругове можете раставити на комбинације серијских и паралелних кола. Грана паралелног кола може имати три компоненте у низу, а коло може бити састављено од низа од три паралелна, гранања секције у низу.

Решавање оваквих проблема само значи растављање кола на секције и њихово разрађивање заузврат. Размотримо једноставан пример, где на паралелном колу постоје три гране, али једна од тих грана има прикључен низ од три отпорника.

Трик у решавању проблема је укључивање прорачуна серијског отпора у већи за цело коло. За паралелни круг морате користити израз:

Али прва грана,Р.​₁, заправо је направљен од три различита отпорника у серији. Дакле, ако се прво усредсредите на ово, знаћете следеће:

ЗамислиР.​₄ = 12 Ω, ​Р.​₅ = 5 Ω иР.​₆ = 3 Ω. Укупни отпор је:

Са овим резултатом за прву грану можете прећи на главни проблем. Реците то једним отпорником на свакој од преосталих путањаР.​₂ = 40 Ω иР.​₃ = 10 Ω. Сада можете израчунати:

Дакле, то значи:

Отпор је много лакше израчунати на серијском колу него на паралелном колу, али то није увек случај. Једначине за капацитет (Ц.) у серији и паралелним круговима у основи раде обрнуто. За серијско коло имате једначину реципрочне вредности капацитета, па израчунавате укупни капацитет (Ц.​_укупно) са:

А онда морате да поделите једну са овим резултатом да бисте пронашлиЦ.​_укупно.

За паралелни круг имате једноставнију једначину:

Међутим, основни приступ решавању проблема са серијама вс. паралелни кругови су исти.