Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Spänningsfall i seriekretsen
- Parallell vs. seriekretsar
- Parallella kretsar i serie
TL; DR (för lång; läste inte)
I ovanstående parallella kretsschema kan spänningsfallet hittas genom att summera resistans hos varje motstånd och bestämma vilken spänning som resulterar från strömmen i denna konfiguration. Dessa exempel på parallella kretsar illustrerar begreppen ström och spänning över olika grenar.
I diagrammet för parallella kretsar, Spänning droppe över ett motstånd i en parallellkrets är densamma över alla motstånd i varje gren av parallellkretsen. Spänning, uttryckt i volt, mäter elektromotorkraften eller potentialskillnaden som driver kretsen.
När du har en krets med en känd mängd nuvarande, flödet av elektrisk laddning, kan du beräkna spänningsfallet i parallella kretsscheman med:
Denna metod för att lösa ekvationer fungerar eftersom strömmen som kommer in i vilken punkt som helst i en parallellkrets bör vara lika med strömmen som lämnar. Detta inträffar på grund av Kirchhoffs nuvarande lag, som säger "den algebraiska summan av strömmar i ett nätverk av ledare som möts vid en punkt är noll." En parallellkretsräknare skulle använda denna lag i grenarna på en parallellkrets.
Om vi jämför den ström som kommer in i de tre grenarna i parallellkretsen, bör den vara lika med den totala strömmen som lämnar grenarna. Eftersom spänningsfallet förblir konstant över varje motstånd parallellt, detta spänningsfall kan du summera varje motstånd motstånd för att få det totala motståndet och bestämma spänningen från det värdet. Exempel på parallella kretsar visar detta.
Spänningsfall i seriekretsen
••• Syed Hussain AtherI en seriekrets, å andra sidan, kan du beräkna spänningsfallet över varje motstånd medveten om att strömmen i en seriekrets är konstant hela tiden. Det betyder att spänningsfallet skiljer sig över varje motstånd och beror på motståndet enligt Ohms Law V = IR. I exemplet ovan är spänningsfallet över varje motstånd:
V1 = R1 x I = 3 Ω x 3 A = 9 V
V2 = R2 x I = 10 Ω x 3 A = 30 V
V3 = __ R3 x I = 5 Ω x 3 A = 15 V
Summan av varje spänningsfall ska vara lika med batteriets spänning i seriekretsen. Detta betyder att vårt batteri har en spänning på 54 V.
Denna metod för att lösa ekvationer fungerar eftersom spänningsfallet som kommer in i alla motstånd arrangerade i serie bör summera till seriekretsens totala spänning. Detta inträffar på grund av Kirchhoffs spänningslag, som anger "den riktade summan av potentiella skillnader (spänningar) runt vilken sluten slinga som helst är noll." Det betyder att spänningen faller över varje motstånd vid varje given punkt i en sluten seriekrets bör summera till kretsens totala spänning. Eftersom strömmen är konstant i en seriekrets måste spänningsfallen skilja sig mellan varje motstånd.
Parallell vs. seriekretsar
I en parallellkrets är alla kretskomponenter anslutna mellan samma punkter på kretsen. Detta ger dem deras grenstruktur där strömmen delar sig mellan varje gren men spänningsfallet över varje gren förblir densamma. Summan av varje motstånd ger ett totalt motstånd baserat på inverse av varje motstånd (1 / Rtotal = 1 / R1 + 1 / R2 ... för varje motstånd).
I en seriekrets finns däremot bara en väg för strömmen att flöda. Detta innebär att strömmen förblir konstant genom och i stället skiljer sig spänningsfallet mellan varje motstånd. Summan av varje motstånd ger ett totalt motstånd när det summeras linjärt (Rtotal = R1 + R2 ... för varje motstånd).
Parallella kretsar i serie
Du kan använda båda Kirchhoffs lagar för valfri punkt eller slinga i vilken krets som helst och tillämpa dem för att bestämma spänning och ström. Kirchhoffs lagar ger dig en metod för att bestämma ström och spänning i situationer där kretsens art som serie och parallell kanske inte är så enkel.
Generellt, för kretsar som har komponenter både serier och parallella, kan du behandla enskilda delar av kretsen som serie eller parallella och kombinera dem i enlighet därmed.
Dessa komplicerade serie-parallella kretsar kan lösas på mer än ett sätt. Att behandla delar av dem som parallella eller serier är en metod. Att använda Kirchhoffs lagar för att bestämma generaliserade lösningar som använder ett ekvationssystem är en annan metod. En serieparallell kretsräknare skulle ta hänsyn till kretsarnas olika karaktär.
I exemplet ovan bör den aktuella utgångspunkten A vara lika med den aktuella utgångspunkten A. Detta betyder att du kan skriva:
(1) Jag1 = Jag2 + Jag3 eller jag1 - Jag2 - Jag3 = 0
Om du behandlar toppslingan som en sluten seriekrets och behandlar spänningsfallet över varje motstånd med Ohms Law med motsvarande motstånd kan du skriva:
(2) V1 - R1jag1 - R2jag2 = 0
och gör samma sak för bottenslingan kan du behandla varje spänningsfall i strömriktningen beroende på ström och motstånd att skriva:
(3) V1 + V__2 + R3jag3 - R2jag2 = 0
Detta ger dig tre ekvationer som kan lösas på ett antal sätt. Du kan skriva om var och en av ekvationerna (1) - (3) så att spänningen är på ena sidan och strömmen och motståndet är på den andra. På detta sätt kan du behandla de tre ekvationerna beroende på tre variabler I1, Jag2 och jag3med koefficienter för kombinationer av R1, R2 och R3.
(1) Jag1 + - Jag2+ - Jag3 = 0
(2) R1jag1 + R2jag2 + 0 x I3 = V1
(3) 0 x I1 + R2jag2 - R3jag3 = V1 + V2
Dessa tre ekvationer visar hur spänningen vid varje punkt i kretsen beror på strömmen och motståndet på något sätt. Om du kommer ihåg Kirchhoffs lagar kan du skapa dessa generaliserade lösningar på kretsproblem och använda matrisnotation för att lösa för dem. På detta sätt kan du ansluta värden för två kvantiteter (bland spänning, ström, motstånd) för att lösa för den tredje.