Съдържание

• стъпки
• Съвети

Най-простият начин да си представите серийна схема е да мислите за верига от елементи. Тези елементи са подредени последователно на една и съща линия. По този начин има само един път, който могат да извървят електрони и заряди. След като разберете подробностите, включени в серийна връзка, можете да научите как да изчислите общия електрически ток.

стъпки

Част 1 от 4: Учене на основна терминология

1. 

   Разберете какво е актуално. Електрическият ток е подреден поток от електрически заредени частици (като електрони) или, математически, потокът от заряди за единица време. Но какво е заряд и електрон? Електронът е отрицателно заредена частица. Зареждането е физическо свойство на материята, използвано за идентифициране дали е заредено положително или отрицателно. Подобно на магнитите се привличат заряди на равни сигнали и такси на противоположни сигнали.
   • Нека използваме водата като пример. Водата се образува от молекулата на Н₂О (два водородни атома и един кислороден атом, свързани заедно). Знаем, че кислородният атом и водородните атоми се обединяват и образуват Н молекула₂НА.
   • Поток вода се състои от милиони и милиони от тези молекули. Можем да сравним тока на водата с електрическия ток; водните молекули са еквивалентни на електроните, а електрическият заряд на водородните и кислородните атоми.

2. 

   
   
   Разберете какво е потенциалната разлика. Разликата в потенциала (наричана още електрическо напрежение) е "силата", която кара електрическия ток да се движи. За да илюстрираме каква е потенциалната разлика, нека помислим за една батерия: вътре в нея има поредица от химически реакции, които водят до електронна агломерация на нейния положителен полюс.
   • Ако свържем положителния полюс на акумулатора с отрицателния полюс чрез проводник, ще накараме електроните да се движат заедно (това се дължи на отблъскването на зарядите на един и същ сигнал).
   • Поради принципа на запазване на електрическия заряд (той казва, че сумата от електрическите заряди в изолирана система трябва да е постоянна), електроните ще се опитат да балансират зарядите в системата от точката на най-висока концентрация до точката на най-ниска концентрация (т.е. от положителния полюс до отрицателния полюс на батерията).
   • Това движение на електрон произвежда потенциална разлика (или просто ddp).

3. 

   
   
   Разберете какво е съпротивлението. Електрическото съпротивление е противопоставяне на потока от електрически заряди.
   • Резисторите са компоненти на верига, които имат значително съпротивление. Те са подредени в определени части на веригата, за да регулират потока на заряди или електрони.
   • Ако във веригата няма резистори, няма да има контрол върху движението на електроните. В този случай оборудването може да получи излишни товари и в крайна сметка да се повреди (или прегрява поради претоварване).

Част 2 от 4: Изчисляване на общия електрически ток на серийна верига

1. 

   
   
   Изчислете общото съпротивление. Вземете пластмасова сламка и изпийте малко вода. Сега смачкайте някои части от сламата и пийте отново. Забелязахте ли някаква разлика? Течността трябва да идва в по-малко количество. Всяка вдлъбната част от сламата действа като резистор; те служат за блокиране на преминаването на водата (което от своя страна играе ролята на електрически ток). Тъй като вдлъбнатините са в последователност, казваме, че са на серия. Въз основа на този пример можем да заключим, че общото съпротивление на серийна асоциация ще бъде равно на:
   • R_{(обща сума)} = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Изчислете разликата в общия потенциал. В повечето въпроси общата стойност на ddp ще бъде предоставена в отчета; ако проблемът предоставя индивидуалните стойности на ddp за всеки резистор, можем да използваме следното уравнение:
   • U_{(обща сума)} = U₁ + U₂ + U₃.
   • Защо това уравнение? Нека разгледаме отново аналогията на сламата: след омесването й какво се случва? Ще трябва да натиснете по-силно водата да премине през сламата. Общата сила, която правите, зависи от сумата от силите, необходими във всяка смачкана точка върху сламата.
   • Необходимата "сила" е потенциалната разлика; причинява потока на вода или електрически ток. Следователно можем да заключим, че общият ddp ще бъде изчислен чрез добавяне на отделните ddps на всеки резистор.

3. 

   Изчислете общия електрически ток на системата. Използване на аналогията на сламата отново: след омесването й, променя ли се количеството на водата? Не. Въпреки че скоростта на течността се променя, количеството вода, която пиете, не се променя. Ако наблюдавате как водата влиза и излиза от натрошените части на сламата, ще забележите, че тези две количества са еднакви; това се дължи на фиксираната скорост на потока на течността. Следователно можем да потвърдим, че:
   • аз₁ = Аз₂ = Аз₃ = Аз_{(обща сума)}.

4. 

   Спомнете си първия закон на О, М. В допълнение към показаните уравнения можете да използвате и уравнението на закона на О, М: тя се отнася до потенциалната разлика (ddp), общия ток и съпротивлението на веригата.
   • U_{(обща сума)} = Аз_{(обща сума)} x R_{(обща сума)}.

5. 

   Решете следния пример. Три резистора, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω и R₃ = 9Ω, се свързват последователно. Потенциалната разлика, приложена към веригата, е 2.5V. Изчислете стойността на общия електрически ток. За начало, нека изчислим общото съпротивление на веригата:
   • R_{(обща сума)} = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Следователно, R_{(обща сума)}= 21Ω

6. 

   Прилагайте закона на О, М за определяне на общата стойност на електрическия ток:
   • U_{(обща сума)} = Аз_{(обща сума)} x R_{(обща сума)}.
   • аз_{(обща сума)} = U_{(обща сума)}/ R_{(обща сума)}.
   • аз_{(обща сума)} = 2.5V / 21Ω.
   • аз_{(обща сума)} = 0,1190А.

Част 3 от 4: Паралелно изчисляване на общия електрически ток на верига

1. 

   Разберете какво е паралелна верига. Както подсказва името, паралелната верига съдържа елементи, подредени паралелно. За това се използват множество проводници за създаване на пътеки, по които електрическият ток може да се движи.

2. 

   Изчислете разликата в общия потенциал. Тъй като всички терминологии вече бяха обяснени в предишния раздел, преминаваме директно към демонстрацията на уравненията, прилагани в паралелни вериги. За илюстрация си представете тръба с две вилици (с различен диаметър). За да може водата да премине през двете тръби, ще е необходимо да приложите различни сили към всяка от тях? Не. Ще ви трябва само достатъчно сила, за да накарате водата да тече. Следователно, като се има предвид, че водата играе ролята на електрически ток и тази сила играе ролята на потенциална разлика, можем да кажем, че:
   • U_{(обща сума)} = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Изчислете общото електрическо съпротивление. Да предположим, че искате да регулирате водата, която преминава през двете тръби. Кой би бил най-добрият начин да направите това? Използвайте само един спирателен клапан на всяка вилка или инсталирате няколко клапана последователно? Вторият вариант би бил най-добрият избор. За съпротивления аналогията работи по същия начин. Резисторите, свързани последователно, регулират електрическия ток по много по-ефективен начин, отколкото когато са свързани паралелно. Уравнението, използвано за изчисляване на общото съпротивление в паралелна верига, е:
   • 1 / R_{(обща сума)} = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Изчислете общия електрически ток. Връщаме се към нашия пример: пътят, през който преминава водата, е разделен. Същото важи и за електрическия ток. Тъй като има множество пътища, по които могат да преминават товари, казваме, че токът е разделен. Различните пътеки не е задължително да получават едно и също количество товари. Това зависи от съпротивленията и материалите на всеки проводник. Следователно уравнението за изчисляване на общия електрически ток ще бъде сумата от токовете за всеки път:
   • аз_{(обща сума)} = Аз₁ + Аз₂ + Аз₃.
   • Не можем да използваме тази формула без отделните стойности на електрическия ток. За този случай можем да приложим и първия закон на О, М.

Част 4 от 4: Решаване на пример с паралелни и серийни вериги

1. 

   Решете следния пример. Четири резистора във верига са разделени на два проводника паралелно. Първият низ съдържа R₁ = 1Ω и R₂ = 2Ω. Вторият проводник съдържа R₃ = 0,5Ω и R₄ = 1,5Ω. Резисторите на всеки проводник са свързани последователно. Потенциалната разлика, приложена към първия проводник, е 3V. Изчислете общата стойност на електрическия ток.

2. 

   Започнете с изчисляване на общото съпротивление. Тъй като резисторите на всеки проводник са свързани последователно, първо изчисляваме общото съпротивление на всеки проводник.
   • 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. 

   Заменете стойностите от предишната стъпка в уравнението за паралелни асоциации. Тъй като проводниците са свързани паралелно, сега прилагаме стойностите от предишния елемент в уравнението за паралелни връзки.
   • (1 / R_{(обща сума)}) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_{(обща сума)}) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_{(обща сума)}) = 5/6.
   • R_{(обща сума)} = 1,2Ω.

4. 

   Изчислете разликата в общия потенциал. Тъй като потенциалната разлика е една и съща при паралелна асоциация, можем да кажем, че:
   • U_{(обща сума)} = U₁ = 3V.

5. 

   Прилагайте закона на О, М. Сега използвайте закона на О, М за определяне на стойността на общия електрически ток.
   • U_{(обща сума)} = Аз_{(обща сума)} x R_{(обща сума)}.
   • аз_{(обща сума)} = U_{(обща сума)}/ R_{(обща сума)}.
   • аз_{(обща сума)} = 3V / 1.2Ω.
   • аз_{(обща сума)} = 2,5 A.

Съвети

• Стойността на общото съпротивление на паралелна верига винаги е по-малка от стойността на съпротивлението на всичко другите резистори в асоциацията.
• Важни терминологии:
  • Електрическа верига: набор от компоненти (резистори, кондензатори и индуктори), свързани чрез проводници, през които преминава електрически ток в ред.
  • Резистори: компоненти, които могат да намалят интензитета на електрически ток.
  • Електрически ток: подреден поток от електрически заряди. Вашият S.I. единица е ампер (НА).
  • Потенциална разлика (ddp): произведение, произведено за единица електрически заряд. Вашият S.I. единица е волт (V).
  • Електрическо съпротивление: мярка за противопоставяне на преминаването на електрически ток. Вашият S.I. единица е О, М (Ω).