Hur man beräknar motståndet mot motståndets huvuden

För att kunna beräkna den elektriska spänningen som finns i änden av ett motstånd måste du först identifiera vilken typ av krets som ska studeras. Om du behöver förvärva de grundläggande begreppen i samband med elektriska kretsar, eller om du helt enkelt vill uppdatera din skolkunskap, börja läsa artikeln från första delen. Annars kan du fortsätta direkt till den del som är avsedd för analysen av typen av krets i fråga.

Del 1

Grundläggande begrepp på elektriska kretsar

Den elektriska strömmen. Tänk på den här fysiska storheten med hjälp av följande metafor: Föreställ dig att hälla majskärnor i en stor sopptureen - varje korn representerar en elektron och flödet av alla korn som faller i behållaren representerar elströmmen. I vårt exempel talar vi om flöde, det vill säga antalet kornkorn som går in i soppskålen varje sekund. Vid elström är det den mängd elektroner per sekund som passerar inuti en elektrisk krets. Strömmen mäts i ampere (symbol A).

Förstå betydelsen av elektrisk laddning. Elektroner är subatomära partiklar med negativ elektrisk laddning. Det innebär att element med positiv laddning lockas (eller strömmar mot), medan de avvisas (eller strömmar bort från) element med samma negativa laddning. Eftersom elektroner alla har en negativ laddning tenderar de att avvärja varandra om möjligt.

Förstå betydelsen av elektrisk spänning. Spänningen är en fysisk kvantitet som mäter skillnaden i laddning eller potential mellan två punkter. Ju större skillnaden är desto större är styrkan med vilken de två punkterna lockar varandra. Här är ett exempel som innebär en klassisk stack.

Inom ett vanligt batteri uppstår kemiska reaktioner som genererar en mängd elektroner. Elektronerna tenderar att ligga nära stackens negativa pol, medan den positiva polen är praktiskt taget urladdad, det vill säga det har inga positiva laddningar (ett batteri kännetecknas av två punkter: den positiva polen eller terminalen och den negativa polen eller terminalen). Ju mer den kemiska processen inuti batteriet fortsätter desto större är potentialskillnaden mellan polerna.

När du ansluter en elektrisk kabel till de två polerna på batteriet, har elektronerna i den negativa terminalen äntligen en punkt att flytta. De kommer då snabbt att lockas till den positiva polen genom att skapa ett flöde av elektriska laddningar, dvs en ström. Ju högre spänningen desto större mängder elektroner per sekund strömmar från den negativa polen till den positiva polen på batteriet.

Förstå betydelsen av elektrisk resistans. Denna fysiska kvantitet är exakt vad det verkar, det vill säga oppositionen - eller exakt motståndet - som alstras av ett element när strömmen av elektroner passerar, det vill säga elströmmen. Ju större resistans ett element desto svårare blir det att korsa det för elektronerna. Detta betyder att elströmmen blir mindre eftersom antalet elektriska laddningar per sekund som kommer att lyckas med att korsa elementet i objekt kommer att vara underlägsna.

Ett motstånd representeras av något element som är närvarande i en elektrisk krets med ett motstånd. Du kan köpa en "resistor" i någon elektronisk komponentbutik, men när man studerar didaktiska elektriska kretsar kan dessa element representeras av en glödlampa eller något annat element som ger motstånd.

Lär lagen om Ohm. Denna lag beskriver det enkla förhållandet som länkar de tre fysiska kvantiteterna på spel: ström, spänning och motstånd. Skriv eller memorera det, eftersom du ofta använder det för att lösa problem som rör elektriska kretsar, skolor eller arbete:

Strömmen ges av förhållandet mellan spänning och motstånd.

Den anges normalt med följande formel: I = ^V / _R

Nu när du känner till förhållandet som binder de tre krafterna i spel, försök att föreställa dig vad som händer om spänningen (V) eller motståndet (R) ökas. Stämmer ditt svar med det du lärde dig i det här avsnittet?

Del 2

Beräkna spänningen vid ett motstånds huvuden (seriekrets)

Förstå betydelsen av en seriekrets. Denna typ av anslutning är enkel att identifiera: det är i själva verket en enkel krets där varje komponent är ansluten i följd. Strömmen strömmar inuti kretsen genom en i taget alla motstånd eller komponenter närvarande i den exakta ordningen i vilken de befinner sig.

I detta fall ström det är alltid detsamma i varje punkt i kretsen.
Vid beräkning av spänningen är den punkt där de enskilda motstånden är anslutna inte viktig. Faktum är att du kan mycket väl flytta dem längs kretsen för din bekvämlighet, utan att spänningen är närvarande i huvudet på var och en som påverkas av denna förändring.
Låt oss ta ett exempel på en elektrisk krets där det finns tre motstånd kopplade i serie: R₁, R₂ och R₃. Kretsen drivs av ett 12 V-batteri. Vi måste beräkna den spänning som finns i änden av varje motstånd.

Beräkna total resistans. I fallet med serieanslutna motstånd ges det totala motståndet av summan av de enskilda motstånden. Fortsätt sedan enligt följande:

Låt oss exempelvis anta att de tre motstånden R₁, R₂ och R₃ har följande värden 2 Ω (ohm), 3 Ω och 5 Ω. I detta fall är det totala motståndet därför 2 + 3 + 5 = 10 Ω.

Beräkna strömmen. För att beräkna den totala strömmen i kretsen kan du använda Ohms lag. Kom ihåg att i en serie ansluten krets är strömmen alltid densamma i varje punkt. Efter beräkningen av strömmen på detta sätt kan vi använda den för alla efterföljande beräkningar.

Ohms lag säger att den nuvarande I = ^V / _R. Vi vet att spänningen i kretsen är 12 V och att det totala motståndet är 10 Ω. Svaret på vårt problem kommer därför att vara I = ¹² / ₁₀ = 1,2 A.

Använd Ohms lag att beräkna spänningen. Genom att tillämpa enkla algebraiska regler kan vi hitta Ohms lagers inversa formel för att beräkna spänningen från nuvarande och motstånd:

I = ^V / _R

Jag * R = ^VR / _R

Jag * R = V

V = I * R

Beräkna spänningen vid ändarna av varje motstånd. Vi vet värdet av motståndet och strömmen och även förhållandet som binder dem, så allt som återstår är att ersätta variablerna med värdena i vårt exempel. Nedan har vi lösningen på vårt problem med hjälp av de data vi har:

Spänning vid ändarna av motståndet R₁ = V₁ = (1,2 A) * (2 Ω) = 2,4 V.

Spänning vid ändarna av motståndet R₂ = V₂ = (1,2 A) * (3 Ω) = 3,6 V.

Spänning vid ändarna av motståndet R₃ = V₃ = (1,2 A) * (5 Ω) = 6 V.

Kontrollera dina beräkningar. I en seriekrets måste den totala summan av de individuella spänningarna som är närvarande vid motståndens anslutningar vara lika med den totala spänningen som matas till kretsen. Lägg till de individuella spänningarna för att kontrollera att resultatet är lika med spänningen som matas till hela kretsen. Om så inte är fallet, kolla alla beräkningar för att ta reda på var felet är.

I vårt exempel: 2.4 + 3.6 + 6 = 12 V, exakt den totala spänningen som matas till kretsen.

Om de två uppgifterna ska skilja sig något, till exempel 11,97 V istället för 12 V, kommer sannolikt felet att härledas från de avrundningar som utförts under de olika stegen. Din lösning kommer fortfarande att vara korrekt.

Kom ihåg att spänningen mäter skillnaden i potentialen som finns i ändarna av ett element, det vill säga antalet elektroner. Tänk dig att kunna räkna antalet elektroner den stöter längs circuito- räknar rätt, i slutet av resan kommer du att ha exakt samma antal elektroner som förekommer i början.

Del 3

Beräkna spänningen vid ett motstånds huvuden (parallellkrets)

Förstå betydelsen av en parallell krets. Tänk dig att du har en elektrisk kabel vars ände är ansluten till en pol av ett batteri, medan den andra är indelad i två separata kablar. De två nya kablarna löper parallellt med varandra och sedan återförenas innan de når den andra polen på samma batteri. Genom att införa ett motstånd i varje gren av kretsen, kommer de två komponenterna att vara anslutna till varandra "parallellt".

Inom en elektrisk krets finns det ingen gräns för antalet parallella anslutningar som kan uppstå. Begreppen och formlerna i detta avsnitt kan också tillämpas på kretsar som har hundratals länkar parallellt.

Föreställ dig strömmen av strömmen. Inom en parallellkrets strömmar strömmen inom varje gren eller väg som är tillgänglig. I vårt exempel går strömmen genom både höger (vänster) motstånd (inklusive motståndet) och sedan den andra änden. Ingen ström närvarande i en parallellkrets kan röra ett motstånd två gånger eller strömma inuti det i omvänd.

För att hitta den spänning som finns vid ändarna av varje motstånd använder vi den totala spänningen som appliceras på kretsen. Att veta den här informationen är att få lösningen på vårt problem är väldigt enkelt. Inom kretsen varje "gren" parallellt ansluten har samma spänning applicerats på hela kretsen. Till exempel, om vår krets där det finns två motstånd parallellt, drivs av ett 6 V-batteri, betyder det att motståndet på vänstra grenen kommer att ha en spänning på 6 V, liksom den på den högra grenen. Detta koncept är alltid sant, oberoende av värdet av motstånd på spel. För att förstå orsaken till detta uttalande, tänk tillbaka en stund till seriekretsarna som tidigare sett:

Kom ihåg att i en seriekrets är summan av spänningarna som är närvarande vid ändarna av varje motstånd alltid lika med den totala spänningen som appliceras på kretsen.

Tänk nu att varje "gren" Stigen från strömmen är inget mer än en enkel serie krets. Även i detta fall är konceptet som uttrycks i föregående avsnitt fortfarande sant: att lägga spänningen till huvuden på de enskilda motstånden, så får du den totala spänningen som ett resultat.

I vårt exempel, eftersom strömmen passerar genom var och en av de två grenarna i parallell där det endast finns ett motstånd, måste spänningen som appliceras på ändarna av den senare vara lika med den totala spänningen som appliceras på kretsen.

Beräknar den totala strömmen som är närvarande i kretsen. Om problemet som ska lösas inte ger det totala spänningsvärdet som tillämpas på kretsen, för att nå lösningen måste du utföra ytterligare beräkningar. Börja med att identifiera den totala strömmen som strömmar inom kretsen. I en parallellkrets är den totala strömmen lika med summan av de enskilda strömmarna som passerar genom var och en av de grenar som är närvarande.

Så här uttrycker du konceptet i matematiska termer: I_totalt = I₁ + den₂ + den₃ + den_n.

Om du har svårt att förstå detta koncept, tänk dig att ha ett vattenrör som i viss mån är indelat i två sekundära kanaler. Den totala mängden vatten kommer endast att ges genom summan av de vattenmängder som strömmar inom varje enskilt sekundärt rör.

Beräkna kretsens totala motstånd. Eftersom de endast kan erbjuda resistans mot den nuvarande delen som passerar genom sin gren, i en parallell konfiguration fungerar motstånden inte effektivt - i själva verket desto större är antalet parallella grenar som är närvarande i kretsen, desto enklare blir det för strömmen att hitta en väg att korsa den. För att hitta det totala motståndet måste följande ekvation lösas enligt R_totalt:

¹ / _R_totalt = ¹ / _R₁ + ¹ / _R₂ + ¹ / _R₃

Ta exempel på en krets där det finns 2 motstånd parallellt, 2 respektive 4 Ω. Vi får följande: ¹ / _R_totalt = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) R_totalt → R_totalt = 1 / (3/4) = 4/3 = ~ 1,33 Ω.

Beräkna spänningen med utgångspunkt från de data som du äger. Kom ihåg att när du har identifierat den totala spänningen som applicerats på kretsen, har du också identifierat spänningen applicerad på varje enskild filial parallellt. Du kan hitta lösningen på frågan genom att tillämpa Ohms lag. Här är ett exempel:

I en krets finns en ström på 5 A. Det totala motståndet är lika med 1,33 Ω.

Enligt Ohms lag vet vi att I = V / R, därmed V = I * R.

V = (5 A) * (1,33 Ω) = 6,65 V.

tips

Om du behöver studera en elektrisk krets i vilken serien motstånd är närvarande och parallella motstånd, startar analysen från två närliggande motstånd. Identifiera deras totala motstånd med hjälp av lämpliga situationrelaterade formler, relaterade till motstånden parallellt eller i serie - nu kan man betrakta motståndet som ett enda element. Fortsätt studien av kretsen med denna metod tills du har reducerat den till en enkel uppsättning motstånd som är konfigurerade i serie eller parallellt.
Den spänning som finns vid ändarna av ett motstånd kallas ofta "spänningsfall".
Skaffa rätt terminologi:
Elektrisk krets: uppsättning elektriska element (motstånd, kondensatorer och induktorer) anslutna till varandra med en elektrisk kabel i vilken en ström är närvarande.
Motstånd: elektrisk komponent som motverkar ett visst motstånd mot passagen av en elektrisk ström.
Ström: ordentligt flöde av elektriska laddningar inom en mätare för kretsampere (symbol A).
Spänning: skillnad i elektrisk potential mellan två punkter-enheter av voltmätning (symbol V).
Motstånd: fysisk kvantitet som mäter ett elements tendens att motstå passagen av en elektrisk ström - måttenhet ohm (symbol Ω).

Visa mer ... (5)

Dela på sociala nätverk:

Relaterade