Схеми серії з'єднують резистори таким чином, що струм, виміряний амплітудою або силою струму, проходить один шлях у ланцюзі і залишається постійним протягом усього. Струм протікає в протилежному напрямку електронів через кожен резистор, які перешкоджають потоку електронів, один за одним в одному напрямку від позитивного кінця батареї до негативний. Немає зовнішніх гілок або шляхів, по яких би могла проходити струм, як це було б у паралельному колі.
Приклади ланцюгів серії
Серійні схеми поширені в повсякденному житті. Прикладами є деякі типи різдвяних або святкових вогнів. Інший поширений приклад - вимикач світла. Крім того, комп’ютери, телевізори та інші побутові електронні пристрої працюють за принципом послідовної схеми.
Поради
У послідовному ланцюзі сила струму або амплітуда струму залишається постійною і може бути обчислена за допомогою закону ОмаV = I / Rпри цьому напруга падає на кожному резисторі, що можна підсумувати, щоб отримати загальний опір. На відміну від цього, в паралельному ланцюзі амплітуда струму змінюється на розгалужувальних резисторах, тоді як напруга залишається постійною.
Сила струму (або ампер) в ланцюзі серії
Ви можете розрахувати амплітуду, в амперах або амперах, заданій змінною А, послідовної схеми, підсумовуючи опір кожного резистора в схемі якРі підсумовуючи падіння напруги якV, то розв'язуючи для I у рівнянніV = I / Rв якійV- напруга акумулятора у вольтах,Яє поточним, іР- загальний опір резисторів в Омах (Ом). Падіння напруги повинно дорівнювати напрузі акумулятора в послідовному ланцюзі.
РівнянняV = I / R, відомий як закон Ома, також справедливий для кожного резистора в ланцюзі. Потік струму в послідовній схемі постійний, що означає, що він однаковий на кожному резисторі. Ви можете розрахувати падіння напруги на кожному резисторі, використовуючи закон Ома. Послідовно напруга акумуляторів збільшується, тобто триває коротший час, ніж якщо вони паралельно.
Схема і формула серії
•••Саєд Хуссейн Атер
У наведеній вище схемі кожен резистор (позначений зигзагоподібними лініями) послідовно підключений до джерела напруги, акумулятора (позначеного знаками + і - навколо роз'єднаних ліній). Струм тече в одному напрямку і залишається постійним у кожній частині кола.
Якщо підсумувати кожен резистор, ви отримаєте загальний опір 18 Ом (Ом, де Ом є мірою опору). Це означає, що ви можете розрахувати струм за допомогоюV = I / Rв якійРдорівнює 18 Ом іVстановить 9 В, щоб отримати струм I 162 А (ампер).
Конденсатори та індуктори
У послідовну схему можна підключити конденсатор ємністюC.і нехай заряджається з часом. У цій ситуації струм по ланцюгу вимірюється як
I = \ frac {V} {R} e ^ {- t / (RC)}
в якійVу вольтах,Рзнаходиться в Омах,C.знаходиться у Фараді,т- час у секундах, іЯзнаходиться в амперах. Осьeвідноситься до константи Ейлераe.
Загальна ємність послідовної схеми визначається як
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + ...
в якому кожен, обернений до кожного окремого конденсатора, підсумовується з правого боку (1 / С1, 1 / С2тощо). Іншими словами, обернена до загальної ємності є сумою окремих обернених значень кожного конденсатора. З часом збільшення заряду на конденсаторі наростає, а струм сповільнюється і наближається, але ніколи не досягає повністю нуля.
Подібним чином для вимірювання струму можна використовувати індуктор
I = \ frac {V} {R} e ^ {- tR / L}
в якому загальна індуктивність L - це сума значень індуктивності окремих індукторів, виміряних в Генрі. Коли послідовна схема створює заряд у міру протікання струму, індуктор, котушка дроту, яка зазвичай оточує магнітне ядро, генерує магнітне поле у відповідь на потік струму. Вони можуть бути використані у фільтрах та генераторах,
Серія проти Паралельні схеми
Маючи справу з ланцюгами паралельно, в яких струм розгалужується через різні частини ланцюгів, проводяться розрахунки "перевернуті". Замість того, щоб визначити загальний опір як суму окремих опорів, наводиться загальний опір від
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + ...
(той самий спосіб обчислення загальної ємності послідовного кола).
Напруга, а не сила струму, постійна по всьому контуру. Загальний струм паралельної схеми дорівнює сумі струму на кожній гілці. Ви можете розрахувати як струм, так і напругу, використовуючи закон Ома (V = I / R).
•••Саєд Хуссейн Атер
У паралельній схемі вище загальний опір буде заданий наступними чотирма кроками:
- 1 / Rусього= 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
- 1 / Rусього = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
- 1 / Rусього = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
- 1 / Rусього = 29/20 Ω
- Русього = 20/29 Ом або близько, 69 Ом
У наведеному вище розрахунку зауважте, що крок 5 можна досягти лише з кроку 4, коли на лівій стороні є лише один термін (1 / Rусього ) і лише один доданок з правого боку (29/20 Ом).
Подібним чином загальна ємність у паралельній схемі є просто сумою кожного окремого конденсатора, а загальна індуктивність також задається оберненою залежністю (1 / лусього = 1 / л1 + 1 / л2 + … ).
Постійний струм проти Змінний струм
У ланцюгах струм може або постійно протікати, як це має місце в постійному струмі (постійному струмі), або коливатися у хвилеподібному візерунку в ланцюгах змінного струму (змінного струму). У ланцюзі змінного струму струм змінюється між позитивним і негативним напрямком у ланцюзі.
Британський фізик Майкл Фарадей продемонстрував потужність постійних струмів за допомогою динамо-електричного генератора в 1832, але він не міг передавати його потужність на великі відстані, і напруга постійного струму вимагала ускладнення ланцюгів.
Коли сербсько-американський фізик Нікола Тесла створив асинхронний двигун за допомогою змінного струму в 1887 році, він продемонстрував, як це легко передаються на великі відстані і можуть бути перетворені між високими та низькими значеннями за допомогою трансформаторів, пристрою, що використовується для зміни Напруга. Досить скоро, на рубежі домогосподарств 20-го століття по всій Америці почали припиняти постійний струм на користь змінного струму.
В даний час електронні пристрої використовують як змінний, так і постійний струм, коли це доречно. Струми постійного струму використовуються з напівпровідниками для невеликих пристроїв, які потрібно лише вмикати та вимикати, таких як ноутбуки та мобільні телефони. Напруга змінного струму передається через довгі дроти, перш ніж вона перетворюється в постійний струм за допомогою випрямляча або діода для живлення таких приладів, як лампочки та акумулятори.