Indhold

• Steps
• Tips

Den enkleste måde at forestille sig et seriekredsløb er at tænke på en kæde af elementer. Disse elementer er arrangeret fortløbende på samme linje. Der er således kun en sti, som elektroner og ladninger kan tage. Når du har forstået de detaljer, der er involveret i en serieforening, kan du lære, hvordan du beregner den samlede elektriske strøm.

Steps

Del 1 af 4: Learning Basic Terminology

1. 

   Forstå, hvad der er aktuelle. Elektrisk strøm er en ordnet strøm af elektrisk ladede partikler (såsom elektroner) eller, matematisk, strømmen af ​​ladninger pr. Enhedstid. Men hvad er en ladning og et elektron? Elektronen er en negativt ladet partikel. Opladning er en fysisk egenskab ved stof, der bruges til at identificere, om det er positivt eller negativt ladet. Ligesom magneter trækkes ladninger af lige signaler tilbage, og ladninger af modsatte signaler tiltrækkes.
   • Lad os bruge vand som et eksempel. Vand dannes af H-molekylet₂O (to hydrogenatomer og et oxygenatom bundet sammen). Vi ved, at oxygenatomet og hydrogenatomerne samles for at danne H-molekylet₂DET.
   • En strøm af vand består af millioner og millioner af disse molekyler. Vi kan sammenligne vandstrømmen med den elektriske strøm; vandmolekylerne er ækvivalente med elektronerne, og den elektriske ladning til brint- og iltatomerne.

2. 

   
   
   Forstå, hvad der er potentiel forskel. Potentialeforskellen (også kaldet elektrisk spænding) er den "kraft", der får den elektriske strøm til at bevæge sig. For at illustrere, hvad en potentiel forskel er, lad os tænke på et batteri: inde i det er der en række kemiske reaktioner, der fører til en elektronagglomeration ved dens positive pol.
   • Hvis vi forbinder batteriets positive pol med den negative pol gennem en ledning, får vi elektronerne til at bevæge sig sammen (dette skyldes frastødning af ladninger af det samme signal).
   • På grund af princippet om bevarelse af den elektriske ladning (han siger, at summen af ​​de elektriske ladninger i et isoleret system skal være konstant), vil elektronerne forsøge at afbalancere ladningerne i systemet fra punktet med den højeste koncentration til det punkt med den laveste koncentration (dvs. fra den positive pol til den negative pol i batteriet).
   • Denne elektronbevægelse producerer en potentiel forskel (eller simpelthen ddp).

3. 

   
   
   Forstå, hvad modstand er. Elektrisk modstand er modstanden mod strømmen af ​​elektriske ladninger.
   • Modstande er komponenter i et kredsløb, der har betydelig modstand. De er arrangeret i bestemte dele af kredsløbet for at regulere strømmen af ​​ladninger eller elektroner.
   • Hvis der ikke er nogen modstande i kredsløbet, er der ingen kontrol med elektronbevægelse. I dette tilfælde kan udstyret modtage overskydende belastninger og ende med at blive beskadiget (eller overophedning på grund af overbelastning).

Del 2 af 4: Beregning af den samlede elektriske strøm i et seriekredsløb

1. 

   
   
   Beregn den samlede modstand. Tag et plastikstrå og drik lidt vand. Knus nu nogle dele af halm og drik igen. Har du bemærket nogen forskel? Væsken skal komme i en mindre mængde. Hver buleret del af strået fungerer som en modstand; de tjener til at blokere passage af vand (som igen spiller rollen som elektrisk strøm). Da bulerne er i rækkefølge, siger vi, at de er i serie. Baseret på dette eksempel kan vi konkludere, at den samlede modstand for en serieforening vil være lig med:
   • R_(Total) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Beregn forskellen i det samlede potentiale. I de fleste spørgsmål vil den samlede ddp-værdi blive angivet i erklæringen; Hvis problemet giver de individuelle ddp-værdier for hver modstand, kan vi bruge følgende ligning:
   • U_(Total) = U₁ + U₂ + U₃.
   • Hvorfor denne ligning? Lad os overveje stråanalogien igen: hvad sker der, når vi har ælt det, hvad? Du bliver nødt til at skubbe hårdere for, at vandet passerer gennem halmen. Den samlede kraft, du foretager, afhænger af summen af ​​de kræfter, der kræves på hvert sammenkrøllet punkt på strået.
   • Den "styrke", der er nødvendig, er den potentielle forskel; det forårsager strøm af vand eller elektrisk strøm. Derfor kan vi konkludere, at den totale ddp beregnes ved at tilføje de individuelle ddps for hver modstand.

3. 

   Beregn systemets samlede elektriske strøm. Brug af stråanalogien igen: Ændrer mængden af ​​vand, når de har ælt det? Nej. Selvom væskens hastighed ændrer sig, ændrer mængden af ​​vand, du drikker ikke. Hvis du ser, at vandet kommer ind og forlader de knuste dele af halm, vil du bemærke, at disse to mængder er ens; dette skyldes den faste hastighed på væskestrømmen. Derfor kan vi bekræfte, at:
   • jeg₁ = Jeg₂ = Jeg₃ = Jeg_(Total).

4. 

   Husk den første lov af Åh M. Ud over de viste ligninger kan du også bruge ligningen for loven om Åh M: det relaterer potentialeforskellen (ddp), den samlede strøm og modstanden i kredsløbet.
   • U_(Total) = Jeg_(Total) x R_(Total).

5. 

   Løs følgende eksempel. Tre modstande, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω og R₃ = 9Ω, er forbundet i serier. Den potentielle forskel, der anvendes på kredsløbet, er 2,5V. Beregn værdien af ​​den samlede elektriske strøm. For at begynde, lad os beregne kredsløbets totale modstand:
   • R_(Total) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Derfor, R_(Total)= 21Ω

6. 

   Anvend loven om Åh M for at bestemme den samlede elektriske strømværdi:
   • U_(Total) = Jeg_(Total) x R_(Total).
   • jeg_(Total) = U_(Total)/ R_(Total).
   • jeg_(Total) = 2,5V / 21Ω.
   • jeg_(Total) = 0,1190A.

Del 3 af 4: Beregning af den samlede elektriske strøm i et kredsløb parallelt

1. 

   Forstå, hvad et parallelt kredsløb er. Som navnet antyder, indeholder det parallelle kredsløb parallelt arrangerede elementer. Til dette bruges flere ledninger til at oprette stier, gennem hvilke den elektriske strøm kan køre.

2. 

   Beregn forskellen i det samlede potentiale. Da alle terminologier allerede er forklaret i det foregående afsnit, går vi direkte til demonstrationen af ​​ligningerne anvendt i parallelle kredsløb. For at illustrere, forestil dig et rør med to gafler (med forskellige diametre). For at vand passerer gennem de to rør, er det nødvendigt at anvende forskellige kræfter på hver af dem? Nej. Du har kun brug for nok styrke til at få vandet til at flyde. I betragtning af, at vand spiller den elektriske strøm, og at kraften spiller den potentielle forskel, kan vi sige, at:
   • U_(Total) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Beregn den samlede elektriske modstand. Antag, at du vil regulere vandet, der passerer gennem de to rør. Hvad ville være den bedste måde at gøre dette på? Brug kun en stopventil ved hver gaffel eller installere flere ventiler i træk? Den anden mulighed ville være det bedste valg. For modstande fungerer analogien på samme måde. Modstande, der er forbundet i serie, regulerer den elektriske strøm på en meget mere effektiv måde end når de er parallelt forbundet. Ligningen, der bruges til at beregne den samlede modstand i et parallelt kredsløb er:
   • 1 / R_(Total) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Beregn den samlede elektriske strøm. Vender tilbage til vores eksempel: stien, gennem hvilken vand passerer, er delt. Det samme gælder for elektrisk strøm. Da der er flere stier, gennem hvilke belastninger kan køre, siger vi, at strømmen er delt. De forskellige stier modtager ikke nødvendigvis den samme mængde belastninger. Dette afhænger af hver lednings modstande og materialer. Derfor vil ligningen til beregning af den samlede elektriske strøm være summen af ​​strømme for hver bane:
   • jeg_(Total) = Jeg₁ + Jeg₂ + Jeg₃.
   • Vi kan ikke bruge denne formel uden de individuelle elektriske strømværdier. I dette tilfælde kan vi også anvende den første lov af Åh M.

Del 4 af 4: Løsning af et eksempel med parallel- og seriekredsløb

1. 

   Løs følgende eksempel. Fire modstande i et kredsløb er delt i to ledninger parallelt. Den første ledning indeholder R₁ = 1 og R₂ = 2Ω. Den anden ledning indeholder R₃ = 0,5 og R₄ = 1,5 °. Modstanderne for hver ledning er forbundet i serie. Den potentielle forskel, der anvendes på den første ledning, er 3V. Beregn den samlede værdi af den elektriske strøm.

2. 

   Start med at beregne den samlede modstand. Da modstanderne på hver ledning er forbundet i serie, beregner vi først den samlede modstand på hver ledning.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Udskift værdierne fra det forrige trin i ligningen for parallelle foreninger. Da ledningerne er forbundet parallelt, anvender vi nu værdierne fra det forrige punkt i ligningen for parallelle forbindelser.
   • (1 / R_(Total)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(Total)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(Total)) = 5/6.
   • R_(Total) = 1,2Ω.

4. 

   Beregn forskellen i det samlede potentiale. Da den potentielle forskel er den samme i en parallel forening, kan vi sige, at:
   • U_(Total) = U₁ = 3V.

5. 

   Anvend loven om Åh M. Brug nu loven om Åh M for at bestemme værdien af ​​den samlede elektriske strøm.
   • U_(Total) = Jeg_(Total) x R_(Total).
   • jeg_(Total) = U_(Total)/ R_(Total).
   • jeg_(Total) = 3V / 1,2Ω.
   • jeg_(Total) = 2,5 A.

Tips

• Værdien af ​​den samlede modstand i et parallelt kredsløb er altid mindre end værdien på modstanden for alle de andre modstande i foreningen.
• Vigtige terminologier:
  • Elektrisk kredsløb: sæt af komponenter (modstande, kondensatorer og induktorer) forbundet med ledninger, gennem hvilke en elektrisk strøm går i rækkefølge.
  • Modstande: komponenter, der kan reducere intensiteten af ​​en elektrisk strøm.
  • Elektrisk strøm: bestilt strøm af elektriske ladninger. Din S.I.-enhed er ampere (DET).
  • Potentiel forskel (ddp): arbejde produceret pr. Elektrisk ladningsenhed. Din S.I.-enhed er volt (V).
  • Elektrisk modstand: mål for modstand mod passage af elektrisk strøm. Din S.I.-enhed er Åh M (Ω).