Sadržaj
- Osnove električnih krugova
- Serija protiv paralelnih krugova
- Izračunavanje otpora za serijski krug
- Izračunavanje otpora za paralelni krug
- Kako riješiti serijski i paralelni kombinirani krug
- Ostali proračuni
Upoznavanje s osnovama elektronike znači razumijevanje krugova, kako oni rade i kako izračunati stvari poput ukupnog otpora oko različitih vrsta sklopova. Stvarni krugovi mogu se zakomplicirati, ali možete ih razumjeti s osnovnim znanjem koje steknete iz jednostavnijih, idealiziranih krugova.
Dvije glavne vrste sklopova su serijski i paralelni. U serijskom krugu sve su komponente (poput otpornika) raspoređene u liniju, a jedna petlja žice čini krug. Paralelni krug se dijeli na više staza s jednom ili više komponenti na svakoj. Izračunavanje serijskih krugova je jednostavno, ali važno je razumjeti razlike i kako raditi s obje vrste.
Osnove električnih krugova
Električna energija teče samo u krugovima. Drugim riječima, potrebna mu je potpuna petlja da bi nešto moglo funkcionirati. Ako prekinete petlju prekidačem, nestaje struja i vaše svjetlo (na primjer) će se ugasiti. Jednostavna definicija kruga je zatvorena petlja vodiča kojom elektroni mogu putovati, obično se sastoji od izvora energije (na primjer, baterija) i električne komponente ili uređaja (poput otpornika ili žarulje) i vodiča.
Morat ćete se upoznati s nekom osnovnom terminologijom da biste razumjeli kako krugovi funkcioniraju, ali bit ćete upoznati s većinom izraza iz svakodnevnog života.
"Razlika napona" izraz je razlike u električnoj potencijalnoj energiji između dva mjesta, po jedinici naboja. Baterije rade tako što stvaraju razliku u potencijalu između njihova dva terminala, što omogućava struji da teče s jednog na drugi kada su povezane u krug. Potencijal je u jednom trenutku tehnički napon, ali razlike u naponu su važne stvari u praksi. Baterija od 5 volti ima potencijalnu razliku od 5 volti između dva terminala i 1 volt = 1 joule po coulomb-u.
Spajanje vodiča (poput žice) na oba terminala baterije stvara krug, a oko njega teče električna struja. Struja se mjeri u amperima, što znači kulomima (nabojem) u sekundi.
Bilo koji vodič će imati električni otpor, što znači protivljenje materijala struji struje. Otpor se mjeri u ohima (Ω), a provodnik s otporom od 1 ohma povezan preko napona od 1 volta omogućio bi protok struje od 1 ampera.
Odnos između njih opisuje Ohmov zakon:
V = IR
Riječima, "napon je jednak struji pomnoženoj s otporom."
Serija protiv paralelnih krugova
Dvije glavne vrste sklopova razlikuju se po rasporedu komponenti u njima.
Jednostavna definicija kruga serije je: "Krug s komponentama smještenim u ravnoj liniji, tako da sva struja struje kroz svaku komponentu zauzvrat." Ako ste napravili osnovni krug s petom s baterijom spojenom na dva otpornika, a zatim veza koja ide natrag do baterije, dva otpornika bi bila u nizu. Tako bi struja išla od pozitivnog terminala baterije (prema dogovoru tretirate struju kao da proizlazi iz pozitivnog kraja) do prvog otpornika, od drugog do drugog otpornika, a zatim nazad do akumulatora.
Drugačiji je paralelni krug. Krug s dva otpornika paralelno podijelio bi se u dva kolosijeka, s otporom na svakom. Kad struja dosegne spoj, ista količina struje koja ulazi u spoj mora napustiti i spoj. Kirchhoffov trenutni zakon to se naziva očuvanjem naboja, ili posebno elektronike. Ako dva puta imaju jednak otpor, jednaka struja će teći niz njih, pa ako 6 ampera struje dosegne spoj s jednakim otporom na obje staze, 3 ampera će teći niz svaki. Staze se zatim spajaju prije ponovnog spajanja na bateriju da biste dovršili krug.
Izračunavanje otpora za serijski krug
Izračunavanje ukupnog otpora više otpornika naglašava razliku između serija i paralelnih krugova. Za serijski krug ukupni otpor (Rukupno) je samo zbroj pojedinačnih otpora, dakle:
R_ {ukupno} = R_1 + R_2 + R_3 + ...Činjenica da je serijski krug znači da je ukupni otpor na putu samo zbroj pojedinačnih otpora na njemu.
Za problem u praksi zamislite serijski krug s tri otpora: R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω i R3 = 6 Ω. Izračunajte ukupni otpor u krugu.
To je jednostavno zbroj pojedinačnih otpora, pa je rješenje sljedeće:
početak {usklađeno} R_ {ukupno} & = R_1 + R_2 + R_3 & = 2 ; Omega ; + 4 ; Omega ; +6 ; Omega & = 12 ; Omega kraj {usklađeno}Izračunavanje otpora za paralelni krug
Za paralelne krugove, izračun od Rukupno je malo složenije. Formula je:
{1 gore {2pt} R_ {ukupno}} = {1 gore {2pt} R_1} + {1 iznad {2pt} R_2} + {1 iznad {2pt} R_3}Zapamtite da vam ova formula daje recipročni otpor (tj. Onaj koji je podijeljen na otpor). Dakle, morate ih podijeliti s odgovorom da biste dobili ukupni otpor.
Zamislite da su umjesto toga smještena paralelno postavljena ta tri otpornika od prije. Ukupni otpor pružio bi:
početak {poravnanje} {1 gore {2pt} R_ {ukupno}} & = {1 gore {2pt} R_1} + {1 gore {2pt} R_2} + {1 iznad {2pt} R_3} & = {1 gore {2pt} 2 ; Ω} + {1 gore {2pt} 4 ; Ω} + {1 gore {2pt} 6 ; Ω} & = {6 gore {2pt} 12 ; Ω} + {3 gore {2pt} 12 ; Ω} + {2 gore {2pt} 12 ; Ω} & = {11 gore {2pt} 12Ω} & = 0,917 ; Ω ^ {- 1} kraj {poravnano}Ali ovo je 1 / Rukupno, odgovor je:
početak {poravnanje} R_ {ukupno} & = {1 gore {2pt} 0.917 ; Ω ^ {- 1}} & = 1,09 ; Omega kraj {usklađeno}Kako riješiti serijski i paralelni kombinirani krug
Možete razbiti sve sklopove na kombinacije serijskih i paralelnih krugova. Podružnica paralelnog kruga može imati tri komponente u nizu, a krug može biti sastavljen od niza od tri paralelna odsječka u nizu.
Rješavanje ovakvih problema samo znači razbijanje kruga na sekcije i njihovo zauzvrat. Razmotrimo jednostavan primjer gdje su tri grane paralelnog kruga, ali jedna od tih grana ima seriju od tri otpornika.
Trik za rješenje problema je ugraditi izračun serijskog otpora u veći za cijeli krug. Za paralelni krug morate koristiti izraz:
{1 gore {2pt} R_ {ukupno}} = {1 gore {2pt} R_1} + {1 iznad {2pt} R_2} + {1 iznad {2pt} R_3}Ali prva grana, R1, zapravo se sastoji od tri različita otpornika u nizu. Ako se prvo usredotočite na to, znate da:
R_1 = R_4 + R_5 + R_6Zamisli to R4 = 12 Ω, R5 = 5 Ω i R6 = 3 Ω. Ukupni otpor je:
početak {usklađeno} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 & = 12 ; Omega ; + 5 ; Omega ; + 3 ; Omega & = 20 ; Omega kraj {usklađeno}S ovim rezultatom za prvu podružnicu, možete prijeći na glavni problem. S jednim otpornikom na svakoj od preostalih staza, recite to R2 = 40 Ω i R3 = 10 Ω. Sada možete izračunati:
početak {poravnanje} {1 gore {2pt} R_ {ukupno}} & = {1 gore {2pt} R_1} + {1 gore {2pt} R_2} + {1 iznad {2pt} R_3} & = {1 gore {2pt} 20 ; Ω} + {1 gore {2pt} 40 ; Ω} + {1 gore {2pt} 10 ; Ω} & = {2 gore {2pt} 40 ; Ω} + {1 gore {2pt} 40 ; Ω} + {4 gore {2pt} 40 ; Ω} & = {7 gore {2pt} 40 ; Ω} & = 0,175 ; Ω ^ {- 1} kraj {poravnano}To znači:
početak {poravnanje} R_ {ukupno} & = {1 gore {2pt} 0.175 ; Ω ^ {- 1}} & = 5.7 ; Omega kraj {usklađeno}Ostali proračuni
Otpor je mnogo lakše izračunati na serijskom krugu nego paralelni krug, ali to nije uvijek slučaj. Jednadžbe za kapacitivnost (C) u serijskim i paralelnim krugovima rade obrnuto. Za serijski krug imate jednadžbu za uzajamni kapacitet, pa izračunavate ukupni kapacitet (Cukupno) sa:
{1 gore {2pt} C_ {ukupno}} = {1 gore {2pt} C_1} + {1 iznad {2pt} C_2} + {1 iznad {2pt} C_3} + ....A onda morate jedan podijeliti prema ovom rezultatu da biste ga pronašli Cukupno.
Za paralelni krug imate jednostavniju jednadžbu:
C_ {ukupno} = C_1 + C_2 + C_3 + ....Međutim, osnovni pristup rješavanju problema sa serijskim nasuprotnim paralelnim krugovima je isti.