Lygiagrečios grandinės problemas galima lengvai išspręsti, jei suprantate pagrindines lygiagrečių grandinių formules ir principus. Jei šalia yra sujungtos 2 ar daugiau kliūčių, elektros srovė gali „pasirinkti“kelią (kaip ir automobilis linkęs keisti juostas ir važiuoti greta, jei 1 juostos kelias suskaidomas į 2 juostas). Ištyrę šį straipsnį, galėsite apskaičiuoti įtampos, srovės ir varžos vertę 2 ar daugiau lygiagrečiai sujungtų rezistorių.
Pagrindinė formulė
- Bendro pasipriešinimo formulė RT lygiagreti grandinė: 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
- Elektros įtampos vertė kiekvienoje lygiagrečios grandinės šakoje visada yra ta pati: VT = V.1 = V.2 = V.3 = …
- Visos elektros srovės vertė IT = Aš1 + Aš2 + Aš3 + …
- Omo dėsnio formulė: V = IR
Žingsnis
1 dalis iš 3: Lygiagrečių grandinių supratimas
Žingsnis 1. Nustatykite lygiagrečias grandines
Lygiagreti grandinė turi 2 ar daugiau atšakų, kurios visos kyla iš taško A ir eina į tašką B. Vienas elektronų srautas suskyla į daugelį šakų ir vėl prisijungia. Dauguma lygiagrečių grandinių problemų klausia visos grandinės įtampos, varžos ar elektros srovės vertės (nuo taško A iki taško B).
Komponentai, kurie yra „surinkti lygiagrečiai“, yra išdėstyti atskiroje šakoje
Žingsnis 2. Supraskite varžą ir elektros srovę lygiagrečiose grandinėse
Įsivaizduokite greitkelį, kurio kiekvienoje juostoje yra kelios juostos ir rinkliavos, stabdančios transporto priemonių eismą. Sukūrus naują juostą, automobiliams suteikiama papildoma eismo juosta, kad eismas vyktų sklandžiau, nors naujoje juostoje taip pat pastatyta rinkliavos kabina. Taigi, kaip ir lygiagrečioje grandinėje, naujos šakos pridėjimas suteikia naują elektros srovės kelią. Nepriklausomai nuo pasipriešinimo naujoje šakoje, bendras pasipriešinimas mažėja, o bendra srovė didėja.
Žingsnis 3. Sudėkite kiekvienos šakos srovės stiprį, kad surastumėte bendrą srovės stiprį
Jei srovės stipris kiekvienoje šakoje yra žinomas, tiesiog pridėkite jį, kad gautumėte bendrą srovės stiprį. Bendra elektros srovė yra elektros srovės kiekis, tekantis per grandinę, kai visos šakos vėl yra kartu. Bendros elektros srovės formulė: IT = Aš1 + Aš2 + Aš3 + …
Žingsnis 4. Apskaičiuokite bendrą varžos vertę
Norėdami sužinoti bendrą varžos vertę RT lygiagrečią grandinę, naudokite lygtį 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +… Kiekvienas R dešinėje lygties pusėje reiškia varžos vertę 1 lygiagrečios grandinės šakoje.
- Pavyzdys: grandinėje yra 2 lygiagrečiai sujungti rezistoriai, kurių kiekvienos vertė yra 4Ω. 1/RT = 1/4Ω + 1/4Ω → 1/RT = 1/2Ω → RT = 2Ω. Kitaip tariant, 2 šakos, turinčios tą patį pasipriešinimą, yra dvigubai lengviau pereinamos nei 1 šakos.
- Jei viena šaka neturi varžos (0Ω), visa elektros srovė praeis per tą šaką, taigi bendra varžos vertė = 0.
Žingsnis 5. Supraskite, kas yra įtampa
Įtampa yra elektrinio potencialo skirtumas tarp 2 taškų. Kadangi jis lygina 2 taškus, o ne matuoja srauto kelią, įtampos vertė išlieka ta pati bet kurioje šakoje. VT = V.1 = V.2 = V.3 = …
Žingsnis 6. Naudokite Omo dėsnį
Omo dėsnis apibūdina ryšį tarp įtampos V, srovės I ir varžos R: V = IR. Jei žinomos dvi iš trijų verčių, naudokite šią formulę, kad surastumėte trečiąją vertę.
Įsitikinkite, kad kiekviena vertė yra iš tos pačios serijos dalies. Be vertės nustatymo vienoje šakoje (V = I1R1), Ohmo dėsnis taip pat gali būti naudojamas apskaičiuojant bendrą grandinės vertę (V = ITRT).
2 dalis iš 3: Pavyzdiniai klausimai
Žingsnis 1. Sudarykite lentelę, kurioje įrašysite skaičių
Jei lygiagrečios grandinės problema reikalauja daugiau nei vienos vertės, lentelė padeda jums sutvarkyti informaciją. Toliau pateikiamas lygiagrečios grandinės lentelės su 3 šakomis pavyzdys. Šakos dažnai rašomos kaip R, po to - skaičius, parašytas mažomis ir šiek tiek žemyn.
| R1 | R2 | R3 | Iš viso | Vienetas | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | voltų | ||||
| Aš | amperų | ||||
| R | ohm |
Žingsnis 2. Užpildykite žinomas reikšmes
Pavyzdžiui, lygiagrečiai grandinei naudojama 12 voltų baterija. Ši grandinė turi 3 lygiagrečias šakas, kurių kiekvienos varža yra 2Ω, 4Ω ir 9Ω. Lentelėje užrašykite visas žinomas vertes:
| R1 | R2 | R3 | Iš viso | Vienetas | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 žingsnis. | voltų | |||
| Aš | amperų | ||||
| R | 2 žingsnis. | 4 žingsnis. | 9 žingsnis. | ohm |
Žingsnis 3. Nukopijuokite tinklo įtampos vertes kiekvienoje šakoje
Atminkite, kad visos grandinės įtampos vertė yra tokia pati kaip kiekvienos lygiagrečios grandinės šakos įtampos vertė.
| R1 | R2 | R3 | Iš viso | Vienetas | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 žingsnis. | 12 žingsnis. | 12 žingsnis. | 12 žingsnis. | voltų |
| Aš | amperų | ||||
| R | 2 | 4 | 9 | ohm |
Žingsnis 4. Naudokite Omo dėsnio formulę, kad surastumėte kiekvienos šakos srovės stiprį
Kiekvieną lentelės stulpelį sudaro įtampa, srovė ir varža. Tai yra, visada galima rasti nežinomą vertę, jei žinomos dvi kitos to paties stulpelio vertės. Atminkite, kad Omo dėsnio formulė yra V = IR. Mūsų pavyzdyje nežinoma vertė yra elektros srovė. Taigi formulę galima pakeisti į I = V/R
| R1 | R2 | R3 | Iš viso | Vienetas | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | voltų |
| Aš | 12/2 = 6 | 12/4 = 3 | 12/9 = ~1, 33 | amperų | |
| R | 2 | 4 | 9 | ohm |
Žingsnis 5. Apskaičiuokite bendrą elektros srovę
Visą elektros srovę lengva rasti, nes ji yra kiekvienos šakos srovių suma.
| R1 | R2 | R3 | Iš viso | Vienetas | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | voltų |
| Aš | 6 | 3 | 1, 33 | 6 + 3 + 1, 33 = 10, 33 | amperų |
| R | 2 | 4 | 9 | ohm |
Žingsnis 6. Apskaičiuokite bendrą varžą
Bendrą pasipriešinimą galima apskaičiuoti dviem būdais. Pasipriešinimo vertės eilutė gali būti naudojama apskaičiuojant bendrą pasipriešinimą pagal lygtį 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3. Tačiau bendrą pasipriešinimą dažnai lengviau apskaičiuoti naudojant Omo dėsnio formulę, kurioje naudojamos visos V ir I vertės. Norėdami apskaičiuoti pasipriešinimą, pakeiskite Omo dėsnio formulę į R = V/I
| R1 | R2 | R3 | Iš viso | Vienetas | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | voltų |
| Aš | 6 | 3 | 1, 33 | 10, 33 | amperų |
| R | 2 | 4 | 9 | 12 / 10, 33 = ~1.17 | ohm |
3 dalis iš 3: Problemų variantai
Žingsnis 1. Apskaičiuokite elektros galią
Kaip ir kitose grandinėse, elektros energiją galima apskaičiuoti pagal lygtį P = IV. Jei kiekvienos šakos galia buvo apskaičiuota, visa galia PT lygus kiekvienos šakos galios sumai (P.1 + P.2 + P.3 + …).
Žingsnis 2. Apskaičiuokite bendrą dviejų krypčių lygiagrečios grandinės varžą
Jei lygiagreti grandinė turi tik dvi varžas, viso pasipriešinimo formulę galima supaprastinti taip:
RT = R.1R2 / (R.1 + R.2)
Žingsnis 3. Apskaičiuokite bendrą varžą, jei visų varžų vertės yra vienodos
Jei visos varžos lygiagrečioje grandinėje turi tą pačią vertę, bendro pasipriešinimo formulė tampa daug paprastesnė: RT = R.1 / N. N yra varžų skaičius grandinėje.
Pavyzdys: du lygiagrečiai sujungti vienodos vertės rezistoriai suteikia bendrą vienos varžos varžą. Aštuonios vienodos vertės kliūtys užtikrina bendrą vieno pasipriešinimo pasipriešinimą
Žingsnis 4. Apskaičiuokite elektros srovę lygiagrečios grandinės šakoje, nenaudodami įtampos
Lygtis, žinoma kaip Kirchhoffo dabartinis įstatymas, leidžia rasti kiekvienos šakos srovės stiprį, net jei grandinės įtampa nėra žinoma. Tačiau turi būti žinoma kiekvienos šakos varža ir bendra grandinės srovė.
- Lygiagreti grandinė su 2 varžomis: I1 = AšTR2 / (R.1 + R.2)
- Lygiagreti grandinė su daugiau nei 2 varžomis: apskaičiuoti I1, suraskite visų varžų, išskyrus R, bendrą varžą1. Naudokite lygiagrečios grandinės varžos formulę. Tada naudokite aukščiau pateiktą formulę, o atsakymas parašytas kaip R.2.
Patarimai
- Jei dirbate su mišrios grandinės (serijos lygiagrečios) problema, pirmiausia apskaičiuokite lygiagrečią dalį. Toliau jums tiesiog reikia apskaičiuoti serijos dalį, o tai yra daug lengviau.
- Lygiagrečioje grandinėje įtampa yra vienoda visoms varžoms.
- Jei neturite skaičiuotuvo, kai kurių grandinių bendrą varžą gali būti sunku apskaičiuoti naudojant R. reikšmę1, R.2ir kt. Jei taip yra, naudokite Omo dėsnio formulę, kad apskaičiuotumėte kiekvienos šakos srovės stiprį.
- Omo dėsnio formulę taip pat galima užrašyti E = IR arba V = AR; skirtingi simboliai, bet prasmė ta pati.
- Visiškas pasipriešinimas taip pat žinomas kaip „lygiavertis pasipriešinimas“.
