Obsah

• Na krok
• Časť 1 zo 4: Pochopenie základnej terminológie
• Časť 2 zo 4: Určte celkový prúd sériového obvodu
• Časť 3 zo 4: Výpočet celkového prúdu v paralelných obvodoch
• Časť 4 zo 4: Riešenie príkladu s paralelnými obvodmi
• Tipy
• Podmienky

Najjednoduchší spôsob, ako si predstaviť sériové pripojenie, je reťaz reťazcov. Komponenty sa pridávajú postupne a zarovnávajú sa. Existuje iba jedna cesta, cez ktorú môžu prúdiť elektróny a pristátia. Keď získate základnú predstavu o tom, čo znamená sériové pripojenie, môžete sa naučiť, ako vypočítať celkový prúd.

Na krok

Časť 1 zo 4: Pochopenie základnej terminológie

1. Zoznámte sa s tým, čo je tok. Prúd je pohyb elektricky nabitých nosičov, ako sú elektróny, prúd náboja za jednotku času. Čo je to však náboj a čo je elektrón? Elektrón je negatívne nabitá častica. Poplatok je vlastnosť hmoty, ktorá sa používa na označenie toho, či je niečo kladne alebo záporne nabité. Rovnako ako magnety sa rovnaké náboje navzájom odpudzujú a rozdielne náboje sa navzájom lákajú.
   • Môžeme to ilustrovať vodou. Voda sa skladá z molekuly H2O - čo znamená väzbu 2 atómov vodíka a 1 atómu kyslíka. Vieme, že atóm kyslíka a dva atómy vodíka tvoria spoločne molekulu vody (H2O).
   • Tečúca voda pozostáva z miliónov a miliónov tejto molekuly. Môžeme porovnať prúdiace množstvo vody s elektrickým prúdom; molekula s elektrónom; a náboj s atómami.
2. Pochopte, na čo sa vzťahuje napätie. Napätie je „sila“, ktorá poháňa prúd. Pre lepšiu ilustráciu napätia používame ako príklad batériu. Vo vnútri batérie je rad chemických reakcií, ktoré spôsobujú hromadenie elektrónov v kladnom póle batérie.
   • Teraz, ak pripojíme kladný bod spojenia média (napr. Drôt) k zápornému pólu batérie, elektróny sa začnú pohybovať, aby sa vzďaľovali od seba, pretože, ako sme už spomínali, rovnaké náboje sa navzájom odpudzujú.
   • Navyše, z dôvodu zákona zachovania náboja (ktorý hovorí, že čistý náboj izolovaného systému musí zostať rovnaký), elektróny sa pokúsia vyrovnať náboj prechodom z vyššej koncentrácie elektrónov na nižšiu koncentráciu. Alebo od kladného pólu k zápornému.
   • Tento pohyb vytvára potenciálny rozdiel na každom z koncov, ktorý teraz môžeme nazvať napätím.
3. Vedzte, čo je to odpor. Odpor je na druhej strane odpor určitých prvkov proti toku náboja.
   • Rezistory sú prvky so značnou odolnosťou. Sú umiestnené na určitých miestach v obvode alebo okruhu, aby regulovali tok náboja alebo elektrónov.
   • Ak nie sú k dispozícii žiadne rezistory, elektróny nebudú regulované a zariadenie môže byť preťažené a poškodené alebo sa môžu vznietiť z prehriatia.

Časť 2 zo 4: Určte celkový prúd sériového obvodu

1. Určuje celkový odpor obvodu. Predstavte si slamku, ktorá vás prinúti piť. Stlačte ho niekoľkými prstami. Čo si všímate Prietok vody sa zníži. Stlačenie vytvára odpor. Prsty blokujú vodu (čo predstavuje prietok). Pretože stlačenie sa deje v priamke, prebieha to v sérii. Z tohto príkladu vyplýva celkový odpor rezistorov v sérii:
   • R (celkom) = R1 + R2 + R3
2. Určte celkové napätie rezistora. Zvyčajne už bude dané celkové napätie, ale v prípadoch, keď sú uvedené jednotlivé napätia, môžeme použiť nasledujúcu rovnicu:
   • V (celkom) = V1 + V2 + V3
   • Ale prečo je to tak? Čo znova použijete slamenú analógiu, čo si myslíte, že sa stane, keď slamku stlačíte? Potom je potrebné vyvinúť väčšie úsilie, aby sa voda dostala cez slamu. Celkové úsilie, ktoré musíte vyvinúť, je výsledkom individuálnej sily potrebnej pre jednotlivé medzery.
   • „Sila“, ktorú vyžaduje, sa nazýva napätie, pretože poháňa tok vody. Preto je len prirodzené, že celkové napätie je výsledkom sčítania jednotlivých napätí na každom rezistore.
3. Vypočítajte celkový prúd v systéme. Opäť použijeme analógiu slamy: Zmenilo sa niečo na množstve vody napriek tomu, že ste slamku stlačili? Č. Aj keď sa rýchlosť, ktorou ste vodu prijímali, menila, množstvo vody, ktoré ste mohli vypiť, zostalo rovnaké. A ak sa bližšie pozriete na množstvo vody vstupujúcej a odchádzajúcej, štipce sú rovnaké, pretože rýchlosť vody je konštantná, takže môžeme povedať, že:
   • I1 = I2 = I3 = I (spolu)
4. Pamätajte na Ohmov zákon. Ale ty tam ešte nie si! Pamätajte, že nemáme žiadne z týchto údajov, ale môžeme použiť Ohmov zákon, pomer napätia, prúdu a odporu:
   • V = IR
5. Skúste si vypracovať príklad. Tri odpory, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω a R3 = 9Ω, sú zapojené do série. Na obvode je napätie 2,5V. Vypočítajte celkový prúd v obvode. Najprv vypočítajme celkový odpor:
   • R (celkom) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • Teda R (celkový) = 21 Ω
6. Použite Ohmov zákon na výpočet celkového prúdu:
   • V (celkom) = I (celkom) x R (celkom)
   • I (celkom) = V (celkom) / R (celkom)
   • I (celkom) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (celkom) = 0,1190 A.

Časť 3 zo 4: Výpočet celkového prúdu v paralelných obvodoch

1. Pochopte, čo je to paralelný obvod. Ako už z názvu vyplýva, paralelný obvod sa skladá z komponentov usporiadaných paralelne. Používa sa viacnásobné zapojenie, ktoré vytvára cesty na vedenie prúdu.
2. Vypočítajte celkové napätie. Pretože sme sa už rozličným pojmom venovali v predchádzajúcej časti, môžeme teraz pokračovať priamo k výpočtom. Napríklad vezmite potrubie s dvoma vetvami, z ktorých každá má iný priemer. Aby mohla voda tiecť v obidvoch rúrach, musíte v každej z rúrok používať nerovnaké sily? Č. Potrebujete iba dostatok energie na to, aby mohla voda tiecť. Preto pri použití analógie, že voda je prúd a sila je napätie, môžeme povedať, že:
   • V (celkom) = V1 + V2 + V3
3. Vypočítajte celkový odpor. Predpokladajme, že chcete regulovať vodu pretekajúcu oboma rúrkami. Ako blokujete potrubie? Umiestnite iba blok do každej vetvy alebo umiestnite viac blokov za sebou, aby ste mohli riadiť tok vody? Budete musieť urobiť to druhé. Rovnaká analógia platí pre rezistory. Rezistory zapojené do série regulujú prúd oveľa lepšie ako paralelne usporiadané rezistory. Rovnica pre celkový odpor v paralelnom obvode je:
   • 1 / R (celkom) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Vypočítajte celkový prietok. Keď sa vrátime k nášmu príkladu, voda, ktorá tečie zo zdroja na vidličku, je rozdelená. To isté platí pre elektrickú energiu. Pretože existuje niekoľko ciest, cez ktoré môže prúdiť náboj, môžete povedať, že je to rozdelené. Cesty nemusia nevyhnutne dostávať rovnaké sumy poplatkov. Závisí to od odporov a materiálov komponentov v každej vetve. Preto je celková rovnica prúdu jednoducho súčtom všetkého prúdu na všetkých cestách:
   • I (celkom) = I1 + I2 + I3
   • To samozrejme ešte nemôžeme použiť, pretože zatiaľ nepoznáme jednotlivé prúdy. V takom prípade je možné použiť aj Ohmov zákon.

Časť 4 zo 4: Riešenie príkladu s paralelnými obvodmi

1. Vyskúšajte príklad. 4 odpory sú rozdelené na dve vetvy alebo cesty zapojené paralelne. Vo vetve 1 nájdeme R1 = 1 Ω a R2 = 2 Ω a vo vetve dva nájdeme R3 = 0,5 Ω a R4 = 1,5 Ω. Rezistory v každej podložke sú zapojené do série. Aplikované napätie na vetve 1 je 3 V. Určuje celkový prúd.
2. Najskôr určte celkový odpor. Pretože rezistory v každej vetve sú zapojené do série, najskôr určíme celkový odpor v každej vetve.
   • R (spolu 1 a 2) = R1 + R2
   • R (celkom 1 a 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (celkom 1 a 2) = 3 Ω
   • R (spolu 3 a 4) = R3 + R4
   • R (celkom 3 a 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (celkom 3 a 4) = 2 Ω
3. Zadajte to do rovnice pre paralelné pripojenie. Teraz, keď sú vetvy spojené paralelne, použijeme rovnicu pre paralelné pripojenie
   • (1 / P (celkom)) = (1 / P (celkom 1 a 2)) + (1 / P (celkom 3 a 4))
   • (1 / P (celkom)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / P (celkom)) = ⅚
   • R (celkový) = 1,2 Ω
4. Určte celkové napätie. Teraz vypočítajte celkové napätie. Pretože celkové napätie sa rovná každému jednotlivému napätiu:
   • V (celkom) = V1 = 3 V.
5. Na určenie celkového prúdu použite Ohmov zákon. Teraz môžeme vypočítať celkový prúd pomocou Ohmovho zákona.
   • V (celkom) = I (celkom) x R (celkom)
   • I (celkom) = V (celkom) / R (celkom)
   • I (celkom) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (celkom) = 2,5 A.

Tipy

• Celkový odpor paralelného obvodu je vždy menší ako ŽIADNY jednotlivý odpor.

Podmienky

• Obvod - pozostáva z komponentov (napríklad rezistorov, kondenzátorov a cievok) spojených vodičmi, cez ktoré môže pretekať prúd.
• Rezistory - súčasti, ktoré môžu znižovať alebo odolávať prúdu
• Prúd - tok náboja cez drôty; jednotka Ampér (A)
• Napätie - práca na jednotku zaťaženia; jednotkové napätie (V)
• Odpor - miera odporu súčasti voči elektrickému prúdu; jednotka Ohm (Ω)