Saturs

• Pakāpieni
• Padomi

Vienkāršākais veids, kā iedomāties virknes shēmu, ir domāt par elementu ķēdi. Šie elementi ir izvietoti secīgi vienā līnijā. Tādējādi ir tikai viens ceļš, pa kuru var aiziet elektroni un lādiņi. Pēc izpratnes par sērijveida asociācijā iesaistītajām detaļām jūs varat uzzināt, kā aprēķināt kopējo elektrisko strāvu.

Pakāpieni

1. un 4. daļa: terminoloģijas pamatmācība

1. 

   Saprast, kas ir aktuāls. Elektriskā strāva ir sakārtota elektriski lādētu daļiņu (piemēram, elektronu) plūsma vai matemātiski - lādiņu plūsma laika vienībā. Bet kas ir lādiņš un elektrons? Elektrons ir negatīvi lādēta daļiņa. Maksa ir matērijas fiziska īpašība, ko izmanto, lai noteiktu, vai tā ir pozitīvi vai negatīvi. Līdzīgi kā magnēti, tiek piesaistīti vienlīdzīgu signālu lādiņi un pretēju signālu lādiņi.
   • Kā piemēru izmantosim ūdeni. Ūdeni veido H molekula₂O (divi ūdeņraža atomi un viens skābekļa atoms ir savienoti kopā). Mēs zinām, ka skābekļa atoms un ūdeņraža atomi sakrīt, veidojot H molekulu₂.
   • Ūdens straumi sastāv no miljoniem un miljoniem šo molekulu. Mēs varam salīdzināt ūdens strāvu ar elektrisko strāvu; ūdens molekulas ir līdzvērtīgas elektroniem, un elektriskais lādiņš - ūdeņraža un skābekļa atomiem.

2. 

   
   
   Saprast, kas ir potenciālā atšķirība. Potenciālā starpība (ko sauc arī par elektrisko spriegumu) ir "spēks", kas izraisa elektriskās strāvas kustību. Lai ilustrētu potenciālo atšķirību, padomāsim par akumulatoru: tā iekšpusē notiek virkne ķīmisku reakciju, kas noved pie elektronu aglomerācijas pie tā pozitīvā pola.
   • Ja caur vadu mēs savienosim akumulatora pozitīvo polu ar negatīvo polu, mēs izraisīsim elektronu pārvietošanos kopā (tas ir saistīts ar tā paša signāla lādiņu atgrūšanu).
   • Sakarā ar elektriskā lādiņa saglabāšanas principu (viņš saka, ka izolēto sistēmu elektrisko lādiņu summai jābūt nemainīgai), elektroni mēģinās līdzsvarot lādiņus sistēmā no augstākās koncentrācijas punkta līdz zemākās koncentrācijas punktam (tas ir, no akumulatora pozitīvā pola uz negatīvo polu).
   • Šī elektronu kustība rada potenciālu starpību (vai vienkārši ddp).

3. 

   
   
   Saprast, kas ir pretestība. Elektriskā pretestība ir pretstats elektrisko lādiņu plūsmai.
   • Rezistori ir ķēdes sastāvdaļas, kurām ir ievērojama pretestība. Tie ir izvietoti dažās shēmas daļās, lai regulētu lādiņu vai elektronu plūsmu.
   • Ja ķēdē nav rezistoru, netiks kontrolēta elektronu kustība. Šajā gadījumā iekārta var saņemt pārmērīgu slodzi un tikt bojāta (vai pārkarst pārslodzes dēļ).

2. daļa no 4: Sērijas ķēdes kopējās elektriskās strāvas aprēķināšana

1. 

   
   
   Aprēķiniet kopējo pretestību. Paņemiet plastmasas salmiņu un izdzeriet nedaudz ūdens. Tagad sasmalciniet dažas salmu daļas un dzeriet vēlreiz. Vai pamanījāt atšķirību? Šķidrumam vajadzētu būt mazākam daudzumam. Katra salmu daļa, kas nolieca, darbojas kā rezistors; tie kalpo ūdens bloķēšanai (kas savukārt spēlē elektriskās strāvas lomu). Tā kā iespiedumi ir secīgi, mēs sakām, ka tie ir virknē. Balstoties uz šo piemēru, mēs varam secināt, ka sērijas asociācijas kopējā pretestība būs vienāda ar:
   • R_(Kopā) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Aprēķiniet kopējā potenciāla starpību. Vairumā gadījumu kopējā ddp vērtība tiks norādīta paziņojumā; ja problēma nodrošina katra rezistora individuālās ddp vērtības, mēs varam izmantot šādu vienādojumu:
   • U_(Kopā) = U₁ + U₂ + U₃.
   • Kāpēc šis vienādojums? Vēlreiz apsvērsim salmu analoģiju: kas notiek pēc mīcīšanas? Jums būs jāpieliek grūtāk, lai ūdens izietu cauri salmiem. Kopējais jūsu radītais spēks ir atkarīgs no nepieciešamo spēku summas katrā salmiņā saburzītajā punktā.
   • Nepieciešamais "spēks" ir potenciālā atšķirība; tas izraisa ūdens vai elektriskās strāvas plūsmu. Tāpēc mēs varam secināt, ka kopējais ddp tiks aprēķināts, saskaitot katra rezistora atsevišķos ddps.

3. 

   Aprēķiniet sistēmas kopējo elektrisko strāvu. Vēlreiz izmantojot salmu analoģiju: vai pēc mīcīšanas mainās ūdens daudzums? Nē. Kaut arī šķidruma ātrums mainās, dzeramā ūdens daudzums nemainās. Ja vērojat, kā ūdens ieplūst un iziet no sasmalcinātām salmu daļām, pamanīsit, ka šie divi daudzumi ir vienādi; tas ir saistīts ar fiksēto šķidruma plūsmas ātrumu. Tāpēc mēs varam apstiprināt, ka:
   • Es₁ = Es₂ = Es₃ = Es_(Kopā).

4. 

   Atcerieties pirmo likumu Ak, M. Papildus parādītajiem vienādojumiem varat izmantot arī likuma likumu vienādojumu Ak, M: tas attiecas uz potenciālo starpību (ddp), kopējo strāvu un ķēdes pretestību.
   • U_(Kopā) = Es_(Kopā) x R_(Kopā).

5. 

   Atrisiniet šo piemēru. Trīs rezistori, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω un R₃ = 9Ω, ir saistīti virknē. Ķēdei piemērotā potenciālā starpība ir 2,5 V. Aprēķiniet kopējās elektriskās strāvas vērtību. Sākumā aprēķināsim ķēdes kopējo pretestību:
   • R_(Kopā) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Tāpēc R_(Kopā)= 21Ω

6. 

   Piemērot Ak, M lai noteiktu kopējo elektriskās strāvas vērtību:
   • U_(Kopā) = Es_(Kopā) x R_(Kopā).
   • Es_(Kopā) = U_(Kopā)/ R_(Kopā).
   • Es_(Kopā) = 2,5 V / 21Ω.
   • Es_(Kopā) = 0,1190A.

3. daļa no 4: ķēdes kopējās elektriskās strāvas aprēķināšana paralēli

1. 

   Saprast, kas ir paralēlā ķēde. Kā norāda nosaukums, paralēlajā ķēdē ir elementi, kas izvietoti paralēli. Lai to izveidotu, pa kuriem elektriskā strāva var pārvietoties, tiek izmantoti vairāki vadi.

2. 

   Aprēķiniet kopējā potenciāla starpību. Tā kā visas terminoloģijas jau ir izskaidrotas iepriekšējā sadaļā, mēs tieši ejam uz vienādojumu demonstrēšanu, kas tiek izmantoti paralēlās shēmās. Lai ilustrētu, iedomājieties cauruli ar divām dakšām (ar dažādu diametru). Vai ūdenim vajadzētu iziet caur divām caurulēm, vai katram no tiem būs jāpieliek dažādi spēki? Nē. Jums būs nepieciešams tikai pietiekami daudz spēka, lai ūdens plūst. Tāpēc, ņemot vērā, ka ūdens spēlē elektriskās strāvas lomu un ka spēks spēlē potenciālās atšķirības lomu, mēs varam teikt, ka:
   • U_(Kopā) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Aprēķiniet kopējo elektrisko pretestību. Pieņemsim, ka vēlaties regulēt ūdeni, kas iet caur abām caurulēm. Kā būtu vislabāk to izdarīt? Katrā dakšiņā izmantojiet tikai vienu noslēgvārstu vai uzstādiet vairākus vārstus pēc kārtas? Otrā iespēja būtu labākā izvēle. Pretestībām analoģija darbojas tāpat. Rezistori, kas savienoti virknē, elektrisko strāvu regulē daudz efektīvāk nekā tad, ja tie ir savienoti paralēli. Vienādojums, ko izmanto, lai aprēķinātu kopējo pretestību paralēlās shēmās, ir:
   • 1 / R_(Kopā) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Aprēķiniet kopējo elektrisko strāvu. Atgriežoties pie mūsu piemēra: ceļš, pa kuru iet ūdens, ir sadalīts. Tas pats attiecas uz elektrisko strāvu. Tā kā ir vairāki ceļi, pa kuriem kravas var pārvietoties, mēs sakām, ka strāva ir sadalīta. Dažādie ceļi ne vienmēr saņems vienādu kravu daudzumu. Tas ir atkarīgs no katras stieples pretestības un materiāliem. Tāpēc vienādojums kopējās elektriskās strāvas aprēķināšanai būs katra ceļa strāvu summa:
   • Es_(Kopā) = Es₁ + Es₂ + Es₃.
   • Mēs nevaram izmantot šo formulu bez individuālām elektriskās strāvas vērtībām. Šajā gadījumā mēs varam piemērot arī pirmo likumu Ak, M.

4. daļa no 4: piemēra atrisināšana ar paralēlām un virknes shēmām

1. 

   Atrisiniet šo piemēru. Četri rezistori ķēdē ir sadalīti divos vados paralēli. Pirmais vads satur R₁ = 1Ω un R₂ = 2Ω. Otrais vads satur R₃ = 0,5Ω un R₄ = 1,5Ω. Katra stieples rezistori ir saistīti virknē. Pirmajam vadam pielietotā potenciālā starpība ir 3 V. Aprēķiniet kopējo elektriskās strāvas vērtību.

2. 

   Sāciet, aprēķinot kopējo pretestību. Tā kā katra stieples rezistori ir savienoti virknē, vispirms mēs aprēķinām katra stieples kopējo pretestību.
   • 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. 

   Aizstāt vienādojuma vērtības no iepriekšējā posma paralēlām asociācijām. Tā kā vadi ir saistīti paralēli, tagad savienojumiem paralēlās vietās izmantojam vienādojuma iepriekšējā vienuma vērtības.
   • (1 / R_(Kopā)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(Kopā)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(Kopā)) = 5/6.
   • R_(Kopā) = 1,2Ω.

4. 

   Aprēķiniet kopējā potenciāla starpību. Tā kā iespējamā atšķirība ir vienāda paralēlās saistībās, mēs varam teikt, ka:
   • U_(Kopā) = U₁ = 3 V.

5. 

   Piemērot Ak, M. Tagad izmantojiet likumu Ak, M lai noteiktu kopējās elektriskās strāvas vērtību.
   • U_(Kopā) = Es_(Kopā) x R_(Kopā).
   • Es_(Kopā) = U_(Kopā)/ R_(Kopā).
   • Es_(Kopā) = 3V / 1,2Ω.
   • Es_(Kopā) = 2,5 A.

Padomi

• Paralēlas ķēdes kopējās pretestības vērtība vienmēr ir mazāka par visiem pārējie rezistori asociācijā.
• Svarīga terminoloģija:
  • Elektriskā ķēde: komponentu (rezistoru, kondensatoru un induktoru) komplekts, kas savienots ar vadiem, caur kuriem elektriskā strāva iziet kārtībā.
  • Rezistori: komponenti, kas var samazināt elektriskās strāvas intensitāti.
  • Elektriskā strāva: pasūtīta elektrisko lādiņu plūsma. Jūsu S.I vienība ir ampērs (THE).
  • Potenciālā starpība (ddp): darbs, kas saražots uz elektriskās lādiņa vienības. Jūsu S.I vienība ir volt (V).
  • Elektriskā pretestība: pretestības mērs elektriskās strāvas caurlaidībai. Jūsu S.I vienība ir Ak, M (Ω).