Kaip apskaičiuoti įtampą per rezistorių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: Jason Gerald | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-15 08:19

Prieš apskaičiuodami įtampą per rezistorių, pirmiausia turite nustatyti naudojamos grandinės (grandinės) tipą. Jei jums reikia peržiūrėti pagrindinius terminus arba jums reikia padėti suprasti elektros grandines, pradėkite nuo pirmo skyriaus. Priešingu atveju eikite tiesiai į norimą dirbti grandinės tipą

Žingsnis

1 dalis iš 3: Elektros grandinių supratimas

Žingsnis 1. Sužinokite apie elektros srovę

Galite naudoti šią analogiją: įsivaizduokite, kad į dubenį pilate javus. Kiekvienas grūdų grūdas yra elektronas, o grūdų srautas į dubenį yra elektros srovė. Kai kalbate apie elektrą, tai paaiškinate sakydami, kiek javų grūdų teka kiekvieną sekundę. Kai kalbate apie elektros srovę, matuojate ją vienetais amperų (amperų), tai yra tam tikras skaičius elektronų (kurie yra labai didelės vertės), kurie teka kiekvieną sekundę.

Žingsnis 2. Žinokite apie elektros krūvį

Elektronai turi „neigiamą“elektros krūvį. Tai reiškia, kad elektronai pritraukia (arba teka link jų) teigiamai įkrautus objektus ir atstumia (arba išteka) neigiamai įkrautus objektus. Visi elektronai turi neigiamą krūvį, todėl jie visada stumia kitus elektronus ir išsklaido.

Žingsnis 3. Supraskite apie įtampą

Įtampa matuoja elektros krūvio skirtumą tarp dviejų taškų. Kuo didesnis skirtumas, tuo stipresni du taškai traukia vienas kitą. Štai įprastos baterijos naudojimo pavyzdys:

• Akumuliatoriaus viduje vykstančios cheminės reakcijos sukuria elektronų telkinį. Šie elektronai eina į neigiamą akumuliatoriaus polių, o teigiamas polius lieka beveik tuščias. Jie vadinami teigiamais ir neigiamais terminalais. Kuo ilgiau šis procesas tęsiasi, tuo didesnė įtampa tarp dviejų polių.
• Kai prijungiate laidus tarp teigiamų ir neigiamų polių, neigiamo poliaus elektronai dabar turi kur eiti. Neigiamo poliaus elektronai teka link teigiamo poliaus ir sukuria elektros srovę. Kuo didesnė įtampa, tuo daugiau elektronų kas sekundę juda į teigiamą polių.

Žingsnis 4. Sužinokite apie pasipriešinimą

Kliūtis yra tai, kas blokuoja elektronus. Kuo didesnis pasipriešinimas, tuo sunkiau praeiti elektronams. Pasipriešinimas sulėtina elektros srovę, nes mažėja kiekvieną sekundę praeinančių elektronų skaičius.

Rezistoriai elektros grandinėje gali būti bet kas, kas padidina atsparumą. Galite nusipirkti tikrų „rezistorių“, tačiau problemose rezistorius paprastai vaizduoja lemputės ar viskas, kas turi pasipriešinimą

Žingsnis 5. Įsiminkite Omo dėsnį

Tarp srovės, įtampos ir elektros varžos yra paprastas ryšys. Parašykite arba įsiminkite šią formulę, kurios jums prireiks norint išspręsti problemas, susijusias su elektros grandinėmis:

• Srovė = įtampa padalinta iš varžos
• Formulę galima parašyti taip: I = ^V / _R
• Pagalvokite, kas atsitiks, jei grandinėje padidės V (įtampa) arba R (pasipriešinimas). Ar tai atitinka aukščiau pateiktą diskusiją?

2 dalis iš 3: Įtampos apskaičiavimas per rezistorių (serijos grandinė)

Žingsnis 1. Supraskite apie serijines grandines

Serijos elektros grandines labai lengva pastebėti. Forma yra kabelio kilpos formos, o visi komponentai yra išdėstyti iš eilės išilgai kabelio. Elektros srovė teka per visą laidą ir per kiekvieną rezistorių ar elementą, su kuriuo susiduria.

• Elektros srovė visada tas pats kiekviename grandinės taške.
• Skaičiuojant įtampą, rezistoriaus vieta grandinėje neturi reikšmės. Galite paimti rezistorių ir perkelti jį per grandinę, o kiekvieno rezistoriaus įtampa išlieka ta pati.
• Mes naudosime elektros grandinės su 3 rezistoriais nuosekliai pavyzdį: R₁, R.₂ir R.₃. Grandinė gauna maitinimą iš 12 voltų baterijos. Rasime kiekvieno rezistoriaus įtampą.

Žingsnis 2. Apskaičiuokite bendrą varžą

Sudėkite visas grandinės varžos vertes. Rezultatas yra bendras serijos grandinės atsparumas.

Pavyzdžiui, trys rezistoriai R.₁, R.₂ir R.₃ turi atitinkamai 2 (omų), 3 ir 5 varžą. Taigi, bendras pasipriešinimas yra 2 + 3 + 5 = 10 omų.

Žingsnis 3. Raskite srovę grandinėje

Naudokite Omo dėsnį, kad surastumėte srovės vertę visoje elektros grandinėje. Atminkite, kad serijinėje grandinėje srovė visada yra vienoda kiekviename grandinės taške. Gavę dabartinę vertę, galime atlikti visus likusius skaičiavimus.

Omo dėsnis teigia, kad dabartinis I = ^V / _R. Įtampa visoje grandinėje yra 12 voltų, o bendra grandinės varža - 10 omų. Įtraukite šiuos skaičius į formulę, kad gautumėte I = ¹² / ₁₀ = 1,2 amperų.

Žingsnis 4. Sureguliuokite Omo dėsnį, kad surastumėte įtampos vertę

Norėdami rasti įtampos vertę vietoj srovės, naudokite pagrindinę algebrą:

• Aš = ^V / _R
• IR = ^VR / _R
• IR = V.
• V = IR

Žingsnis 5. Apskaičiuokite kiekvieno rezistoriaus įtampą

Mes jau žinome atsparumo ir srovės vertę. Dabar galime atlikti visus skaičiavimus. Įtraukite skaičius į formulę ir atlikite skaičiavimą. Štai trijų rezistorių skaičiavimai iš aukščiau pateikto pavyzdžio:

• Įtampa R₁ = V.₁ = (1, 2A) (2Ω) = 2, 4 voltai.
• Įtampa R₂ = V.₂ = (1, 2A) (3Ω) = 3,6 voltai.
• Įtampa R₃ = V.₃ = (1, 2A) (5Ω) = 6 voltai.

Žingsnis 6. Patikrinkite savo atsakymus

Serijinėje grandinėje visų atsakymų suma turi būti lygi bendrai įtampai. Sudėkite kiekvieną apskaičiuotą įtampą ir patikrinkite, ar ji atitinka bendrą grandinės įtampą. Jei ne, pabandykite rasti klaidą savo skaičiavimuose.

• Remiantis aukščiau pateiktu pavyzdžiu, 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 voltų, lygus visai įtampai per elektros grandinę.
• Jei jūsų atsakymas yra šiek tiek neteisingas (tarkime, 11, 97, o ne 12), tikėtina, kad dirbdami su formulėmis suapvalinote skaičius. Nesijaudinkite, jūsų atsakymas nėra klaidingas.
• Atminkite, kad įtampa matuoja įkrovos skirtumą arba elektronų skaičių. Įsivaizduokite, kad skaičiuojate naujus elektronus, matomus keliaujant elektros grandine. Jei teisingai apskaičiuosite, žinosite bendrą elektronų pokytį nuo pradžios iki pabaigos.

3 dalis iš 3: Įtampos apskaičiavimas per rezistorių (lygiagreti grandinė)

Žingsnis 1. Sužinokite apie lygiagrečias grandines

Įsivaizduokite kabelį, jungiantį vieną akumuliatoriaus polių, tada išsišakojantį į du atskirus laidus. Šie du laidai yra lygiagrečiai vienas kitam, tada vėl prijunkite prieš prijungdami prie kito akumuliatoriaus poliaus. Jei kairėje esantis laidas yra prijungtas prie rezistoriaus, o dešinėje esantis laidas taip pat yra prijungtas prie kito rezistoriaus, abu rezistoriai yra sujungti „lygiagrečiai“.

Galite pridėti tiek lygiagrečių kabelių, kiek norite. Šis vadovas gali būti naudojamas elektros grandinėms, kurios išsišakoja į 100 laidų, kurie vėliau vėl prijungiami

Žingsnis 2. Žinokite, kaip elektros srovė teka lygiagrečiomis grandinėmis

Elektros srovė teka visais prieinamais keliais. Elektros srovė tekės per laidą kairėje, per rezistorių kairėje ir iki kito galo. Tuo pačiu metu srovė taip pat teka per laidą dešinėje, per rezistorių dešinėje ir iki galo. Lygiagrečioje grandinėje jokie laidai ar rezistoriai nepraeina du kartus.

Žingsnis 3. Naudokite bendrą įtampą, kad surastumėte kiekvieno rezistoriaus įtampą

Jei žinote įtampą visoje grandinėje, atsakymą lengva rasti. Kiekvienas lygiagretus laidas turi tą pačią įtampą kaip ir visa elektros grandinė. Tarkime, kad elektros grandinė turi du lygiagrečius rezistorius ir 6 voltų bateriją. Šiandien kliūtys nėra labai aktualios. Norėdami tai suprasti, prisiminkite aukščiau aprašytą serijos grandinę:

• Atminkite, kad nuosekliosios grandinės įtampų suma visada yra lygi visai įtampai per elektros grandinę.
• Įsivaizduokite kiekvieną kelią, kurį srovė eina serijinėje grandinėje. Tas pats pasakytina ir apie lygiagrečias grandines: jei sudedate visas įtampas, rezultatas yra lygus visai įtampai.
• Kadangi srovė per kiekvieną lygiagrečią laidą yra tik per vieną rezistorių, įtampa per rezistorių turi būti lygi visai įtampai.

Žingsnis 4. Apskaičiuokite bendrą elektros grandinės srovę

Jei problema nesuteikia visos įtampos visoje grandinėje, turėsite atlikti keletą papildomų veiksmų. Pradėkite ieškodami visos srovės per elektros grandinę. Lygiagrečioje grandinėje bendra srovė yra lygi srovių sumai per kiekvieną lygiagretųjį kelią.

• Formulė tokia: I._viso = Aš₁ + Aš₂ + Aš₃…
• Jei jums sunku suprasti, įsivaizduokite vandens vamzdį, kuris turi dvi šakas. Bendras vandens kiekis, tekantis vamzdžių serijoje, yra kiekviename vamzdyje tekančio vandens suma.

Žingsnis 5. Apskaičiuokite bendrą elektros grandinės varžą

Rezistoriaus efektyvumas sumažėja lygiagrečioje grandinėje, nes jis blokuoja srovę tik per vieną laidą. Tiesą sakant, kuo daugiau laidų grandinėje, tuo lengviau srovei rasti kelią sklandžiai tekėti. Norėdami rasti bendrą pasipriešinimą, raskite R. _viso šioje lygtyje:

• ¹ / _{Rviso = ¹ / R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}
• Pavyzdžiui, elektros grandinėje yra lygiagrečiai prijungti 2 omų ir 4 omų rezistoriai. ¹ / _{Rviso = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) Rviso → R.viso = 1/(3/4) = 4/3 = ~ 1,33 omai.}

Žingsnis 6. Raskite įtampą iš savo atsakymo

Atminkite, kad radę bendrą elektros grandinės įtampą, mes jau žinome įtampos dydį per kiekvieną lygiagrečią laidą. Norėdami užbaigti skaičiavimą, naudokite Omo dėsnį. Pažvelkite į šiuos pavyzdinius klausimus:

• Elektros grandinės srovė yra 5 amperai, o bendra varža - 1,33 omo.
• Pagal Omo dėsnį I = V / R, taigi V = IR
• V = (5A) (1, 33Ω) = 6,65 voltai.

Patarimai

• Jei turite sudėtingą elektros grandinę, pavyzdžiui, lygiagrečiai prijungti rezistoriai ir serijos, pasirinkite du artimiausius rezistorius. Raskite bendrą varžą per du rezistorius, naudodami nuoseklių ir lygiagrečių grandinių rezistorių taisykles. Dabar galite jį laikyti vienu rezistoriumi. Tęskite šį procesą, kol turėsite grandinę, kurioje yra išdėstyti rezistoriai tik serijomis arba lygiagretus.
• Įtampa per rezistorių dažnai vadinama „įtampos kritimu“.

• Supraskite šiuos terminus:

  • Elektros grandinė/grandinė - įvairių komponentų (rezistorių, kondensatorių ir induktorių), kurie yra prijungti kabeliais ir gali būti įjungti, išdėstymas.
  • Rezistorius - elementas, mažinantis arba slopinantis elektros srovę.
  • Srovė - elektros krūvio srautas kabelyje. Išreikšta amperais (A).
  • Įtampa - elektros krūvio kiekis, praeinantis kiekvieną sekundę. Išreikšta voltų vienetais (V).
  • Atsparumas - elemento prieštaravimo elektros srovei matas. Išreikšta omais (Ω)