Як розрахувати падіння напруги на резисторі в паралельному ланцюзі

•••Саєд Хуссейн Атер

TL; ДР (занадто довгий; Не читав)

На наведеній вище схемі паралельної схеми падіння напруги можна знайти, підсумовуючи опори кожного резистора та визначаючи, яка напруга виникає від струму в цій конфігурації. Ці приклади паралельних схем ілюструють поняття струму та напруги на різних гілках.

На схемі паралельної схеми,Напругападіння через резистор у паралельній схемі однаково для всіх резисторів у кожній гілці паралельної схеми. Напруга, виражена у вольтах, вимірює електрорушійну силу або різницю потенціалів, яка управляє ланцюгом.

Коли у вас є схема з відомою кількістюструм, витрата електричного заряду, можна розрахувати падіння напруги на паралельних схемах за допомогою:

1. Визначте поєднанеопір, або протиставлення потоку заряду паралельних резисторів. Підсумуйте їх як1 / R_усього = 1 / R₁ + 1 / R₂... для кожного резистора. Для вищезазначеної паралельної схеми загальний опір можна знайти як:
   1. ​1 / R_усього = 1/5 Ω + 1/6 Ω+ 1/10 Ω​
      
   2. ​1 / R_усього = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω​
      
   3. ​1 / R_усього = 14/30 Ω​
      
   4. ​Р_усього = ​30/14 Ω = 15/7 ​Ω​
2. Помножте струм на загальний опір, щоб отримати падіння напруги, відповідно доЗакон Ома​ ​V = ІЧ. Це дорівнює падінню напруги на всьому паралельному ланцюзі та кожному резисторі в паралельному ланцюзі. Для цього прикладу подано падіння напругиV = 5 A x 15/7 Ω = 75/7 V.​

Цей метод розв’язування рівнянь працює, оскільки струм, що входить у будь-яку точку паралельного кола, повинен дорівнювати виходу струму. Це відбувається черезЧинний закон Кірхгофа, де зазначається, що "алгебраїчна сума струмів у мережі провідників, що зустрічаються в точці, дорівнює нулю". Калькулятор паралельної схеми використовував би цей закон у гілках паралельної схеми.

Якщо порівняти струм, що надходить на три гілки паралельного кола, він повинен дорівнювати загальному струму, що виходить з гілок. Оскільки падіння напруги залишається постійним на кожному резисторі паралельно, це падіння напруги ви можете підсумуйте опір кожного резистора, щоб отримати загальний опір і визначте напругу з нього значення. Це показують приклади паралельних схем.

•••Саєд Хуссейн Атер

З іншого боку, в послідовному ланцюзі ви можете розрахувати падіння напруги на кожному резисторі, знаючи, що в послідовному ланцюзі струм постійний. Це означає, що падіння напруги різниться на кожному резисторі і залежить від опору відповідно до закону ОмаV = ІЧ. У наведеному вище прикладі падіння напруги на кожному резисторі:

Сума кожного падіння напруги повинна дорівнювати напрузі акумулятора в послідовному ланцюзі. Це означає, що наша батарея має напругу54 В.​

Цей метод розв’язання рівнянь працює, оскільки перепади напруги, що надходять на всі послідовно розташовані резистори, повинні складати загальну напругу послідовної схеми. Це відбувається черезЗакон напруги Кірхгофа, в якому зазначається, що "спрямована сума різниць потенціалів (напруг) навколо будь-якого замкнутого циклу дорівнює нулю". Це означає, що при в будь-якій заданій точці в замкнутому ланцюзі ланцюга напруга на кожному резисторі повинна складати загальну напругу ланцюга. Оскільки струм постійний у послідовному ланцюзі, перепади напруги повинні відрізнятися для кожного резистора.

У паралельній схемі всі компоненти схеми з'єднані між однаковими точками на схемі. Це дає їм їх розгалужену структуру, в якій струм ділиться на кожну гілку, але падіння напруги на кожній гілці залишається незмінним. Сума кожного резистора дає загальний опір на основі оберненого до кожного опору (1 / R_усього = 1 / R₁ + 1 / R₂ ...для кожного резистора).

Навпаки, в послідовній схемі існує лише один шлях протікання струму. Це означає, що струм залишається постійним на всьому протязі, і, натомість, падіння напруги різниться у кожного резистора. Сума кожного резистора дає загальний опір, якщо підсумувати лінійно (Р_усього = R₁ + R₂ ...для кожного резистора).

Ви можете використовувати обидва закони Кірхгофа для будь-якої точки або петлі в будь-якій схемі та застосовувати їх для визначення напруги та струму. Закони Кірхгофа дають вам метод визначення струму та напруги у ситуаціях, коли природа схеми як послідовної та паралельної може бути не такою прямолінійною.

Як правило, для схем, що мають послідовні та паралельні компоненти, можна обробляти окремі частини схеми як послідовні або паралельні та відповідно їх комбінувати.

Ці складні послідовно-паралельні схеми можуть бути вирішені більш ніж одним способом. Обробка частин їх як паралельних або послідовних - один із методів. Іншим методом є використання законів Кірхгофа для визначення узагальнених розв’язків, що використовують систему рівнянь. Калькулятор послідовно-паралельних схем враховує різну природу схем.

•••Саєд Хуссейн Атер

У наведеному вище прикладі поточна вихідна точка A повинна дорівнювати поточній вихідній точці A. Це означає, що ви можете написати:

Якщо ви ставитеся до верхньої петлі як до замкнутої послідовної схеми та обробляєте падіння напруги на кожному резисторі за допомогою закону Ома з відповідним опором, ви можете написати:

і, роблячи те ж саме для нижньої петлі, ви можете обробляти кожне падіння напруги у напрямку струму залежно від струму та опору, щоб написати:

Це дає вам три рівняння, які можна вирішити різними способами. Ви можете переписати кожне з рівнянь (1) - (3) таким чином, щоб напруга була з одного боку, а сила струму та опір - з іншого. Таким чином, ви можете розглядати три рівняння як залежні від трьох змінних I₁, Я₂ і я₃, з коефіцієнтами комбінацій R₁, Р₂ і Р₃.

Ці три рівняння демонструють, як напруга в кожній точці ланцюга певним чином залежить від струму та опору. Якщо ви пам’ятаєте закони Кірхгофа, ви можете створити ці узагальнені розв’язки задач ланцюга та використовувати матричні позначення для їх розв’язання. Таким чином, ви можете підключити значення для двох величин (серед напруги, струму, опору), щоб вирішити для третьої.