Na této stránce, budeme nastínit tři zásad, které byste měli pochopit, pokud jde o sérii obvodů:
- Aktuální: množství proudu je stejný prostřednictvím jakékoliv součásti v sérii obvodu.
- odpor: celkový odpor jakéhokoli sériového obvodu se rovná součtu jednotlivých odporů.
- Napětí: napájecí napětí v sérii obvodu se rovná součtu jednotlivých napětí klesne.,
podívejme se na některé příklady sériových obvodů, které tyto principy demonstrují.
začneme s sériový obvod skládající se ze tří rezistorů a jednoho baterie:
první princip pochopit, o sérii obvodů je následující:
množství proudu v sérii obvodu je stejné přes jakékoliv komponenty v obvodu.
je to proto, že existuje pouze jedna cesta pro proudový tok v sériovém obvodu., Protože elektrický náboj protéká vodiči, jako jsou kuličky v trubici, musí být rychlost průtoku (rychlost mramoru) v kterémkoli bodě obvodu (trubice) v jakémkoli konkrétním časovém bodě stejná.
Použití ohmův Zákon v Sérii Obvodů
Z tak, že 9-volt baterie je uspořádán, můžeme říct, že proud v tomto obvodu bude proudit ve směru hodinových ručiček, od bodu 1 do 2 do 3 do 4 a zpět do 1. Máme však jeden zdroj napětí a tři odpory. Jak tady použijeme Ohmův zákon?,
důležitým upozorněním na Ohmův zákon je, že všechna množství (napětí, proud, odpor a výkon) se musí navzájem vztahovat, pokud jde o stejné dva body v obvodu. Tento koncept můžeme vidět v akci v příkladu jednoho rezistorového obvodu níže.,
Použití ohmův Zákon v Jednoduchých, Jeden Rezistor v Obvodu
single-baterie, single-odpor obvodu, můžeme snadno vypočítat jakémkoliv množství, protože jsou všechny aplikovány na stejné dva body v obvodu:
Jelikož body 1 a 2 jsou spojeny s vodičem o zanedbatelném odporu, jako jsou body 3 a 4, můžeme říci, že bod 1 je elektricky společné pro bod 2 a bod 3 je elektricky společného bodu 4., Protože víme, máme 9 voltů elektromotorické napětí mezi body 1 a 4 (přímo přes baterie), a od bodu 2 je společná pro bod 1 a bod 3 společný bod 4, také musíme mít 9 voltů mezi body 2 a 3 (přímo přes rezistor).
Proto můžeme použít ohmův Zákon (I = E/R), proud přes rezistor, protože víme, že napětí (E) přes odpor a odpor (R), že rezistor. Všechny pojmy (e, i, R) se vztahují na stejné dva body v obvodu, na stejný odpor, takže můžeme použít Ohmův zákonný vzorec bez výhrad.,
pomocí Ohmova zákona v obvodech s více rezistory
v obvodech obsahujících více než jeden odpor musíme být opatrní v tom, jak aplikujeme Ohmův zákon. V tři-rezistor příklad obvodu níže, víme, že máme 9 voltů mezi body 1 a 4, což je množství elektromotorická síla hnací proud přes řadu kombinací R1, R2 a R3. Nicméně, nemůžeme mít hodnotu 9 voltů, a rozdělit je do 3k, 10k nebo 5k Ω, aby se pokusili najít aktuální hodnotu, protože nevíme, kolik napětí je přes některý z těchto rezistorů, individuálně.,
obrázek 9 voltů, je celkové množství pro celý obvod, vzhledem k tomu, že postavy 3k, 10k a 5k Ω jsou jednotlivé veličiny pro jednotlivé rezistory. Pokud bychom měli připojit údaj pro celkové napětí do ohmův Zákon rovnice s postavou pro jednotlivé odpor, výsledek by nebyl vztahují přesně k jakékoliv množství v reálném obvodu.,
Pro R1, ohmův Zákon se bude týkat množství napětí na R1 s proud přes R1, vzhledem k tomu, R1 je odpor 3kΩ:
Ale, protože nevíme, napětí na R1 (pouze celkové napětí dodávané baterií přes tři řady odporů kombinace) a nevíme, proud přes R1, nemůžeme dělat žádné výpočty ani s vzorec. Totéž platí pro R2 a R3: můžeme použít Ohmovy právní rovnice, pokud a pouze pokud jsou všechny pojmy reprezentativní pro jejich příslušná množství mezi stejnými dvěma body v obvodu.,
takže co můžeme dělat? Víme, že napětí zdroje (9 v) použita v celé řadě kombinací R1, R2 a R3, a víme, že odpor každého rezistoru, ale jelikož tato množství nejsou ve stejném kontextu, nemůžeme pomocí ohmova Zákona určit proud obvodu. Kdybychom jen věděli, co celkový odpor obvodu: pak bychom mohli vypočítat celkový proud s naší údaj pro celkové napětí (I=E/R).,
Kombinace Více Rezistorů na odpovídající Celkový Odpor
To nás přivádí k druhé zásadě řady obvodů:
celkový odpor série obvod je roven součtu jednotlivých odporů.
to by mělo mít intuitivní smysl:čím více odporů v sérii musí proudit, tím obtížnější bude proudit.,
V příkladu problém, měli jsme 3 kΩ, 10 kΩ, 5 kΩ rezistorů v sérii, což nám dává celkem odporu 18 kΩ:
V podstatě, jsme vypočítali, ekvivalent odporu R1, R2 a R3 dohromady.,oltages Pomocí ohmova Zákona
s Vědomím, že proud se rovná přes všechny komponenty z řady obvod (a my jsme jen určili proud přes baterie), se můžeme vrátit k naší původní schéma obvodu a vědomí, proud přes každou složku:
Nyní, že víme, že množství proudu přes každý odpor, můžeme použít ohmův Zákon pro určení poklesu napětí na každý z nich (použití ohmův Zákon v jeho správném kontextu):
Všimněte si poklesu napětí na každém rezistoru, a jak součet napětí kapek (1.,5 + 5 + 2.5) se rovná napětí baterie (napájení): 9 voltů.
Toto je třetí princip série obvodů:
napájecí napětí v sérii obvodu se rovná součtu jednotlivých napětí klesne.
Analyzuje Jednoduché sériové Obvody s „Metoda Tabulky“ a ohmův Zákon
Nicméně, tato metoda použili jsme k analýze tento jednoduchý sériový obvod lze zjednodušit pro lepší pochopení., Pomocí tabulky seznamu všech napětí, proud a odpor v obvodu, to se stává velmi snadné zjistit, které z těchto veličin může být správně v žádném ohmův Zákon rovnice:
pravidlo se taková tabulka se použije ohmův Zákon pouze hodnot v každém svislém sloupci. Například ER1 pouze s IR1 a R1; ER2 pouze s IR2 a R2; atd., Začnete svou analýzu tím, že vyplní ty části tabulky, které jsou uvedeny na vás od začátku:
Jak můžete vidět z uspořádání dat, nemůžeme použít 9 v ET (celkové napětí) na každém z odporů (R1, R2, nebo R3) v každém ohmův Zákon vzorec, protože jsou v různých sloupcích. Napětí baterie 9 voltů není aplikováno přímo přes R1, R2 nebo R3. Můžeme však použít naše „pravidla“ sériových obvodů k vyplnění prázdných míst v horizontální řadě.,t 500 µA:
Pak, s vědomím, že proud je rovnoměrně sdílena všemi komponenty řady obvod (další „pravidlo“, ze série obvodů), můžeme vyplnit proudy pro každý rezistor z aktuální obrázek jen vypočítat:
a Konečně, můžeme pomocí ohmova Zákona určete úbytek napětí na každém rezistoru, jeden sloupec v době,
Ověření Výpočtů s Počítačovou Analýzu (KOŘENÍ)
Jen tak pro zábavu, můžeme použít počítač analyzovat tento velmi stejný obvod automaticky., Bude to dobrý způsob, jak ověřit naše výpočty a také se seznámit s počítačovou analýzou. Nejprve musíme popsat obvod k počítači ve formátu rozpoznatelném softwarem.
KOŘENÍ programu budeme používat, vyžaduje, aby všechny elektricky jedinečné body v obvodu být očíslovány, a umístění komponent je zřejmé, o které z těch očíslovaných bodů, nebo „uzly“, které sdílejí. Pro přehlednost jsem očísloval čtyři rohy našeho příkladu obvod 1 až 4., KOŘENÍ, nicméně, vyžaduje, aby tam být uzel zero někde v obvodu, takže budu překreslení obvodu, změna schématu číslování mírně:
Všechno, co jsem udělal tady je re-číslované do levého dolního rohu obvodu 0 místo 4. Nyní, můžete zadat několik řádků textu do počítače soubor s popisem obvodu v oblasti KOŘENÍ se pochopit, kompletní s pár řádků kódu režie program pro zobrazení napětí a proudu data pro naše potěšení., Tento počítač soubor je známý jako netlist SPICE terminologie:
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
Teď, vše, co musíte udělat, je spustit program SPICE zpracovat netlist a výstup výsledků:
| 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 |
Tento výpis nám říká, napětí baterie je 9 v a napětí klesne přes R1, R2, a R3 jsou 1,5 v, napětí 5 v, a 2,5 v, resp. Poklesy napětí přes jakoukoli složku v KOŘENÍ jsou odkazovány pomocí uzlu čísla součásti leží mezi, takže v(1,2) je odkazování napětí mezi uzly 1 a 2 v obvodu, což jsou body, mezi kterými R1 se nachází.,
pořadí uzlu čísla je důležité: když KOŘENÍ výstupy postava pro v(1,2), jde o polaritu stejným způsobem, jako když se budeme držet voltmetr s červená test vést v uzlu 1 a černý měřicí kabel na uzel 2. Máme také displej zobrazující aktuální (byť s negativní hodnota) na 0,5 ma nebo 500 mikroampérů. Takže naše Matematická analýza byla potvrzena počítačem. Toto číslo se v analýze koření jeví jako záporné číslo, kvůli vtípku ve způsobu, jakým SPICE zpracovává aktuální výpočty.,
v souhrnu je sériový obvod definován tak, že má pouze jednu cestu, kterou může proudit proud. Z této definice, následují tři pravidla sériových obvodů: všechny komponenty sdílejí stejný proud; odpory se rovnají většímu, celkový odpor; a poklesy napětí se rovnají většímu, celkové napětí. Všechna tato pravidla najdou kořen v definici sériového obvodu. Pokud tuto definici plně pochopíte, pak pravidla nejsou ničím jiným než poznámkami pod čarou k definici.
RECENZE:
- Komponenty v sérii obvodu sdílet stejný proud: Icelkem = I1 = I2 = . . ., V
- je celkový odpor v sériovém obvodu roven součtu jednotlivých odporů: RTotal = R1 + R2+. . . Rn
- Celkové napětí v sérii obvodu se rovná součtu jednotlivých napětí klesne ETotal = E1 + E2 + . . . En
Vyzkoušejte naši Ohmovu kalkulačku v sekci Nástroje.
související listy:
- série DC obvody praxe List s odpověďmi listu
- algebraické rovnice manipulace pro elektrické obvody listu