Pe această pagină, vom sublinia cele trei principii ar trebui să înțeleagă ceea ce privește circuitele serie:
- Curent: valoarea curentului este aceeași prin orice componentă într-un circuit serie.
- rezistență: rezistența totală a oricărui circuit de serie este egală cu suma rezistențelor individuale.
- tensiune: tensiunea de alimentare într-un circuit de serie este egală cu suma căderilor de tensiune individuale.,să aruncăm o privire la câteva exemple de circuite de serie care demonstrează aceste principii.
Vom începe cu un circuit serie format din trei rezistori și o singură baterie:
primul principiu pentru a înțelege despre circuitele serie este după cum urmează:
cantitatea de curent într-un circuit serie este același prin orice componentă din circuit. acest lucru se datorează faptului că există o singură cale pentru fluxul de curent într-un circuit de serie., Deoarece sarcina electrică curge prin conductori precum marmura într-un tub, rata de curgere (viteza marmurei) în orice punct al circuitului (tubului) în orice moment specific trebuie să fie egală.
folosind Legea lui Ohm în circuitele de serie
Din modul în care este aranjată bateria de 9 volți, putem spune că curentul din acest circuit va curge în sensul acelor de ceasornic, de la punctul 1 la 2 la 3 la 4 și înapoi la 1. Cu toate acestea, avem o sursă de tensiune și trei rezistențe. Cum folosim Legea lui Ohm aici?,un avertisment important pentru Legea lui Ohm este că toate cantitățile (tensiune, curent, rezistență și putere) trebuie să se raporteze între ele în termeni de aceleași două puncte într-un circuit. Putem vedea acest concept în acțiune în exemplul circuitului cu un singur rezistor de mai jos.,
Folosind Legea lui Ohm într-un mod Simplu, cu un Singur Rezistor în Circuit
Cu o singură baterie, cu un singur rezistor în circuit, putem calcula cu ușurință orice cantitate, pentru că toți au aplicat aceleași două puncte din circuit:
Din moment ce punctele 1 și 2 sunt conectate împreună cu fir de rezistență neglijabilă, ca sunt punctele 3 și 4, putem spune că punctul 1 este electric comun la punctul 2, și că punctul 3 este electric comun la punctul 4., Din moment ce știm că avem 9 volți de forță electromotoare între punctele 1 și 4 (direct peste baterie) și din moment ce punctul 2 este comun punctului 1 și punctului 3 comun punctului 4, trebuie să avem și 9 volți între punctele 2 și 3 (direct peste rezistor).prin urmare, putem aplica legea lui Ohm (I = E/R) curentului prin rezistor, deoarece cunoaștem tensiunea (E) pe rezistor și rezistența (R) a acelui rezistor. Toți termenii (E, I, R) se aplică acelorași două puncte din circuit, aceluiași rezistor, astfel încât să putem folosi formula Legii lui Ohm fără nicio rezervare.,
folosind Legea lui Ohm în circuitele cu rezistențe Multiple
în circuitele care conțin mai mult de un rezistor, trebuie să fim atenți la modul în care aplicăm Legea lui Ohm. În circuitul de exemplu cu trei rezistențe de mai jos, știm că avem 9 volți între punctele 1 și 4, care este cantitatea de forță electromotoare care conduce curentul prin combinația de serie R1, R2 și R3. Cu toate acestea, nu putem lua valoarea de 9 volți și să o împărțim cu 3k, 10k sau 5k Ω pentru a încerca să găsim o valoare curentă, deoarece nu știm câtă tensiune este pe oricare dintre aceste rezistențe, individual.,
cifra de 9 volți este o cantitate totală pentru întregul circuit, în timp ce cifrele de 3k, 10k și 5k Ω sunt cantități individuale pentru rezistențe individuale. Dacă ar fi să conectăm o cifră pentru tensiunea totală în ecuația Legii unui Ohm cu o cifră pentru rezistența individuală, rezultatul nu s-ar referi cu exactitate la nicio cantitate din circuitul real.,
Pentru R1, Legea lui Ohm se va referi la cantitatea de tensiune pe R1 cu curentul prin R1, având R1 este rezistenta, 3kΩ:
Dar, din moment ce nu știm tensiunea pe R1 (doar tensiunea totală furnizată de bateria peste trei-rezistor serie combinație) și nu știm curentul prin R1, nu putem face orice calcule cu formula. Același lucru este valabil și pentru R2 și R3: putem aplica ecuațiile Legii lui Ohm dacă și numai dacă toți termenii sunt reprezentativi pentru cantitățile lor respective între aceleași două puncte din circuit.,deci, ce putem face? Cunoaștem tensiunea sursei (9 volți) aplicată în combinația de serii R1, R2 și R3 și cunoaștem rezistența fiecărui rezistor, dar din moment ce aceste cantități nu sunt în același context, nu putem folosi legea lui Ohm pentru a determina curentul circuitului. Dacă am ști doar care este rezistența totală pentru circuit: atunci am putea calcula curentul total cu cifra noastră pentru tensiunea totală (I=E/R).,
combinarea mai multor rezistențe într-un rezistor Total echivalent
acest lucru ne aduce la al doilea principiu al circuitelor de serie:
rezistența totală a oricărui circuit de serie este egală cu suma rezistențelor individuale.acest lucru ar trebui să aibă sens intuitiv: cu cât sunt mai multe rezistențe în serie pe care trebuie să le treacă curentul, cu atât va fi mai dificil să curgă curentul.,
În exemplul de problema, am avut un 3 kΩ, 10 kΩ și 5 kΩ rezistoare în serie, oferindu-ne o rezistență totală de 18 kΩ:
În esență, am calculat rezistența echivalentă a R1, R2, și R3 combinate.,oltages Folosind Legea lui Ohm
Știind că curentul este egal prin toate componentele unui circuit serie (și am determinat curentul prin baterie), putem să ne întoarcem original circuitul schematic și notați curentului prin fiecare component:
Acum, că știm valoarea curentului prin fiecare rezistor, putem folosi Legea lui Ohm pentru a determina căderea de tensiune pe fiecare (aplicând Legea lui Ohm în context adecvat):
Observați picături de tensiune pe fiecare rezistor, și cum suma căderilor de tensiune (1.,5 + 5 + 2.5) este egală cu tensiunea bateriei (alimentare): 9 volți.acesta este al treilea principiu al circuitelor de serie:
tensiunea de alimentare într-un circuit de serie este egală cu suma căderilor de tensiune individuale.
analizând circuitele Simple de serie cu „metoda tabelului” și Legea lui Ohm
cu toate acestea, metoda pe care tocmai am folosit-o pentru a analiza acest circuit simplu de serie poate fi simplificată pentru o mai bună înțelegere., Prin utilizarea unui tabel pentru a lista toate tensiuni, curenți, și rezistență în circuit, devine foarte ușor pentru a vedea care dintre aceste cantități pot fi în mod corespunzător legate in orice fel de Legea lui Ohm ecuația:
regula cu astfel de tabel este de a aplica Legea lui Ohm numai la valorile din fiecare coloană verticală. De exemplu, ER1 numai cu IR1 și R1; ER2 numai cu IR2 și R2; etc., Începeți analiza completând acele elemente ale tabelului care vă sunt date de la început:
după cum puteți vedea din aranjamentul datelor, nu putem aplica cei 9 volți ai ET (tensiune totală) la oricare dintre rezistențele (R1, R2 sau R3) din formula Legii lui Ohm, deoarece sunt în coloane diferite. Cei 9 volți ai tensiunii bateriei nu se aplică direct pe R1, R2 sau R3. Cu toate acestea, putem folosi „regulile” noastre de circuite de serie pentru a completa pete goale pe un rând orizontal.,t de 500 µA:
Apoi, știind că actuala este împărtășită în mod egal de către toate componentele unui circuit serie (o altă „regulă” de circuitele serie), putem umple în curenților pentru fiecare rezistor din figura curent calculat:
în cele din Urmă, putem folosi Legea lui Ohm pentru a determina căderea de tensiune pe fiecare rezistor, o coloană la un moment dat:
Verificarea Calculelor cu Analiza de Calculator (CONDIMENT)
Doar pentru distracție, putem folosi un computer pentru a analiza acest lucru foarte același circuit automat., Va fi o modalitate bună de a verifica calculele noastre și de a deveni mai familiarizați cu analiza computerizată. În primul rând, trebuie să descriem circuitul la computer într-un format recunoscut de software.programul SPICE pe care îl vom folosi necesită ca toate punctele unice din punct de vedere electric dintr-un circuit să fie numerotate, iar plasarea componentelor să fie înțeleasă prin care dintre acele puncte numerotate sau „noduri” pe care le împărtășesc. Pentru claritate, am numerotat cele patru colțuri ale exemplului nostru circuit de la 1 la 4., SPICE, cu toate acestea, cere ca un nod undeva zero în circuit, așa că vom redesena circuitul, schimbarea schema de numerotare ușor:
Tot ce am făcut aici este re-numerotate în colțul din stânga jos al circuitului 0 în loc de 4. Acum, pot introduce mai multe linii de text într-un fișier de calculator care descrie circuitul în termeni SPICE va înțelege, complet cu câteva linii suplimentare de cod care direcționează programul pentru a afișa tensiunea și datele curente pentru plăcerea noastră de vizionare., Acest fișier de calculator este cunoscut ca netlist în 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
Acum, tot ce trebuie să faceți este să rulați SPICE program pentru a procesa netlist și de ieșire a rezultatelor:
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 Acest raport ne spune tensiunea bateriei este de 9 volți, iar căderile de tensiune pe R1, R2, și R3 sunt de 1,5 volți, 5 volți, și 2,5 volți, respectiv. Căderile de tensiune pe orice componentă din SPICE sunt referite de numerele nodului între care se află componenta, deci v(1,2) se referă la tensiunea dintre nodurile 1 și 2 din circuit, care sunt punctele între care se află R1.,
ordinea numerelor nodurilor este importantă: atunci când SPICE emite o cifră pentru v (1,2), aceasta privește polaritatea în același mod ca și cum am ține un voltmetru cu conductorul de testare roșu pe nodul 1 și conductorul de testare negru pe nodul 2. De asemenea, avem un afișaj care arată curent (deși cu o valoare negativă) la 0, 5 miliamperi sau 500 de microamperi. Deci analiza noastră matematică a fost justificată de calculator. Această cifră apare ca un număr negativ în analiza SPICE, datorită unui capriciu în modul în care SPICE se ocupă de calculele curente.,
în rezumat, Un circuit de serie este definit ca având o singură cale prin care poate curge curentul. Din această definiție, urmează trei reguli ale circuitelor de serie: toate componentele au același curent; rezistențele adaugă egal cu o rezistență totală mai mare; iar căderile de tensiune adaugă egal cu o tensiune totală mai mare. Toate aceste reguli găsesc rădăcină în definiția unui circuit de serie. Dacă înțelegeți această definiție pe deplin, atunci regulile nu sunt altceva decât note de subsol la definiție.
recenzie:
- componentele dintr-un circuit de serie au același curent: ITotal = I1 = I2 = . . ., În
- rezistența totală într-un circuit de serie este egală cu suma rezistențelor individuale: RTotal = R1 + R2 + . . . Rn
- tensiunea totală într-un circuit de serie este egală cu suma căderilor de tensiune individuale ETotal = E1 + E2 + . . . Ro
încercați calculatorul nostru de legi Ohm în secțiunea Instrumente.
foi de lucru similare:
- seria DC circuite foaie de lucru practică cu răspunsuri foaie de lucru
- manipularea ecuației algebrice pentru circuite electrice foaie de lucru