nesta página, vamos delinear os três princípios que você deve entender sobre circuitos de série:
- corrente: a quantidade de corrente é a mesma através de qualquer componente de um circuito de série.Resistência: a resistência total de qualquer circuito de série é igual à soma das resistências individuais.tensão: a tensão de alimentação num circuito de série é igual à soma das gotas de tensão individuais.,
vamos dar uma olhada em alguns exemplos de circuitos de série que demonstram estes princípios.
vamos começar com um circuito em série, composta de três resistores e uma única bateria:
O primeiro princípio para entender sobre a série de circuitos é o seguinte:
A quantidade de corrente em um circuito em série é a mesma, através de qualquer componente em um circuito.
isto é porque há apenas um caminho para o fluxo de corrente em um circuito de série., Como a carga elétrica flui através de condutores como mármores em um tubo, a taxa de fluxo (velocidade de mármore) em qualquer ponto do circuito (tubo) em qualquer ponto específico no tempo deve ser igual.usando a Lei de Ohm em circuitos de série
da forma como a bateria de 9 volts é organizada, podemos dizer que a corrente neste circuito irá fluir no sentido horário, do ponto 1 para 2 para 3 para 4 e de volta para 1. No entanto, temos uma fonte de tensão e três resistências. Como usamos a Lei de Ohm aqui?,
uma importante advertência à Lei de Ohm é que todas as quantidades (tensão, corrente, resistência e potência) devem se relacionar entre si em termos dos mesmos dois pontos em um circuito. Podemos ver este conceito em ação no exemplo do circuito de resistência único abaixo.,
Usando a Lei de Ohm em um Simples Resistor do Circuito
Com uma única bateria, único resistor do circuito, podemos facilmente calcular qualquer quantidade, porque todas elas aplicadas para os mesmos dois pontos do circuito:
Desde que os pontos 1 e 2 são conectados juntamente com o fio de resistência desprezível, como são os pontos 3 e 4, pode-se dizer que o ponto 1 é eletricamente comum para o ponto 2 e ponto 3 é eletricamente comum para o ponto 4., Uma vez que sabemos que temos 9 volts de força eletromotriz entre os pontos 1 e 4 (diretamente através da bateria), e uma vez que o ponto 2 é comum ao ponto 1 e o ponto 3 comum ao ponto 4, devemos também ter 9 volts entre os pontos 2 e 3 (diretamente através da resistência).
portanto, podemos aplicar a Lei de Ohm (I = e/R) à corrente através da resistência, porque conhecemos a tensão (E) através da resistência e a resistência (R) dessa resistência. Todos os Termos (e, I, R) aplicam-se aos mesmos dois pontos do circuito, a esse mesmo resistor, para que possamos usar a fórmula da Lei de Ohm sem reservas.,usando a Lei de Ohm em circuitos com múltiplas resistências
em circuitos que contêm mais de uma resistência, devemos ter cuidado em como aplicamos a Lei de Ohm. No circuito de exemplo de três resistores abaixo, sabemos que temos 9 volts entre os pontos 1 e 4, que é a quantidade de força eletromotriz que impulsiona a corrente através da combinação de séries de R1, R2 e R3. No entanto, não podemos pegar o valor de 9 volts e dividi-lo por 3k, 10k ou 5k Ω para tentar encontrar um valor atual, porque não sabemos quanta tensão existe em qualquer uma dessas resistências, individualmente.,
A figura de 9 volts é uma quantidade total para todo o circuito, enquanto que as figuras de 3k, 10k e 5k Ω quantidades individuais individuais resistores. Se nós conectássemos uma figura para a tensão total em uma equação da Lei de Ohm com uma figura para a resistência individual, o resultado não se relacionaria com precisão a qualquer quantidade no circuito real.,
Para R1, Lei de Ohm relaciona a quantidade de tensão em R1 com a corrente através de R1, dado R1 é a resistência, 3kΩ:
Mas, como não sabemos a tensão em R1 (apenas o total de tensão fornecida pela bateria entre os três-resistor série combinação) e não sabemos o atual através de R1, não podemos fazer os cálculos com a fórmula. O mesmo vale para R2 e R3: podemos aplicar as equações da Lei de Ohm se e somente se todos os termos são representativos de suas respectivas quantidades entre os mesmos dois pontos no circuito.,o que podemos fazer? Sabemos a tensão da fonte (9 volts) aplicada através da combinação de séries de R1, R2 e R3, e sabemos a resistência de cada resistor, mas como essas quantidades não estão no mesmo contexto, não podemos usar a Lei de Ohm para determinar a corrente do circuito. Se ao menos soubéssemos qual era a resistência total para o circuito: então poderíamos calcular a corrente total com nossa figura para a tensão total (I=e/R).,
combinando resistências múltiplas em resistências totais equivalentes
isto leva-nos ao segundo princípio dos circuitos de série:
A resistência total de qualquer circuito de série é igual à soma das resistências individuais.
isto deve fazer sentido intuitivo: quanto mais resistências em série que a corrente deve fluir, mais difícil será para a corrente fluir.,
No exemplo problema, nós tivemos 3 kΩ, 10 kΩ, e 5 kΩ resistores em série, dando-nos uma resistência total de 18 kΩ:
Em essência, nós calculamos a resistência equivalente de R1, R2 e R3 combinado.,oltages Usando a Lei de Ohm
Sabendo que a corrente é igual através de todos os componentes de um circuito em série (e nós apenas determinou a corrente através da bateria), podemos voltar para o nosso original esquema de circuito e anote a corrente através de cada componente:
Agora que sabemos o valor da corrente que passa por cada resistor, podemos usar a Lei de Ohm para determinar a queda de tensão através de cada um (aplicando a Lei de Ohm em seu contexto adequado):
Observe que as quedas de tensão em cada resistor, e como a soma das quedas de tensão (de 1.,5 + 5 + 2.5) é igual à tensão da bateria( alimentação): 9 volts.
Este é o terceiro princípio dos circuitos de série:
A tensão de alimentação num circuito de série é igual à soma das gotas de tensão individuais.
analisando circuitos de série simples com o “método de tabela” e a Lei de Ohm
No entanto, o método que acabamos de usar para analisar este circuito de série simples pode ser racionalizado para uma melhor compreensão., Usando uma tabela para lista de todas as tensões, correntes e resistência do circuito, torna-se muito fácil ver que essas quantidades podem ser devidamente relacionados, de qualquer Lei de Ohm equação:
A regra com essa tabela é aplicar a Lei de Ohm apenas para os valores dentro de cada coluna vertical. Por exemplo, ER1 apenas com IR1 e R1; ER2 apenas com IR2 e R2; etc., Você começa a sua análise preenchendo os elementos da tabela que são dadas a você desde o começo:
Como você pode ver a partir da combinação dos dados, não podemos aplicar a 9 volts de ET (tensão total) para qualquer uma das resistências (R1, R2 ou R3) em qualquer Lei de Ohm fórmula, porque eles estão em diferentes colunas. Os 9 volts de tensão da bateria não são aplicados diretamente entre R1, R2 ou R3. No entanto, podemos usar nossas “regras” de circuitos de série para preencher pontos em branco em uma linha horizontal.,t de 500 µA:
Então, sabendo que a corrente é compartilhada igualmente por todos os componentes de um circuito em série (outra “regra” da série de circuitos), podemos preencher as correntes para cada resistor a partir do actual valor justo calculado:
Finalmente, podemos usar a Lei de Ohm para determinar a queda de tensão em cada resistor, uma coluna de cada vez:
Verificar os Cálculos com Análise de Computador (SPICE)
Apenas por diversão, podemos usar um computador para analisar este mesmo circuito automaticamente., Será uma boa maneira de verificar nossos cálculos e também tornar-se mais familiarizado com a análise de computador. Primeiro, temos que descrever o circuito para o computador em um formato reconhecível pelo software.
O programa SPICE que vamos usar requer que todos os pontos eletricamente únicos em um circuito sejam numerados, e a colocação de componentes é entendida por qual desses pontos numerados, ou “nós”, eles compartilham. Para clareza, numerei os quatro cantos do nosso circuito de exemplo 1 a 4., SPICE, no entanto, exige que haja um nó zero em algum lugar no circuito, então eu vou redesenhar o circuito, alterando o esquema de numeração um pouco:
Tudo o que eu tenho feito aqui é re-numerados canto inferior esquerdo do circuito de 0 em vez de 4. Agora, eu posso inserir várias linhas de texto em um arquivo de computador que descreve o circuito em termos que SPICE vai entender, completo com um par de linhas extras de código direcionando o programa para exibir voltagem e dados atuais para o nosso prazer de visualização., Este arquivo de computador é conhecido como o netlist no SPICE terminologia:
series circuit v1 1 0 r1 1 2 3k r2 2 3 10k r3 3 0 5k .dc v1 9 9 1 .print dc v(1,2) v(2,3) v(3,0) .end
Agora, tudo o que eu tenho a fazer é executar o programa SPICE para processar a netlist e a saída de resultados:
| v1 | v(1,2) | v(2,3) | v(3) | i(v1) |
|---|---|---|---|---|
| 9.000 E+00 | 1.500 E+00 | 5.000 E+00 | 2.500 E+00 | -5.,000E-04 |
Esta impressão está nos dizendo a tensão da bateria é de 9 volts, e as quedas de tensão em R1, R2 e R3 são de 1,5 volts, 5 volts, e 2,5 volts, respectivamente. As quedas de tensão em qualquer componente do SPICE são referenciadas pelos números de nós entre os quais o componente se encontra, então v(1,2) está referenciando a tensão entre os nós 1 e 2 no circuito, que são os pontos entre os quais o R1 está localizado.,
A Ordem dos números dos nós é importante: quando a SPICE produz uma figura para v(1,2), considera a polaridade da mesma forma como se estivéssemos segurando um voltímetro com o chumbo de ensaio vermelho no nó 1 e o chumbo de teste preto no nó 2. Temos também um visor que mostra a corrente (embora com um valor negativo) a 0,5 miliamperes ou 500 microamps. A nossa análise matemática foi confirmada pelo computador. Esta figura aparece como um número negativo na análise da especiaria, devido a uma peculiaridade na forma como a especiaria lida com os cálculos atuais.,
em resumo, um circuito de série é definido como tendo apenas um caminho através do qual a corrente pode fluir. A partir desta definição, seguem-se três regras de circuitos de série: todos os componentes partilham a mesma corrente; resistências adicionam-se a uma resistência total Maior; e quedas de tensão adicionam-se a uma tensão total maior. Todas estas regras encontram raiz na definição de um circuito de série. Se compreenderem bem essa definição, então as regras não passam de notas de rodapé à definição.
revisão:
- componentes de um circuito de série partilham a mesma corrente: ITotal = I1 = I2 = . . ., In
- The total resistance in a series circuit is equal to the sum of the individual resistances: RTotal = R1 + R2 + . . . Rn
- tensão Total em um circuito de série é igual à soma das gotas de tensão individuais ETotal = E1 + E2 + . . . En
experimente a Calculadora de leis da nossa Ohm na secção de ferramentas.
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