Tartalom
- Az elektromos áramkörök alapjai
- Sorozat és párhuzamos áramkörök
- Soros áramkör ellenállásának kiszámítása
- Párhuzamos áramkör ellenállásának kiszámítása
- Hogyan oldható meg soros és párhuzamos kombinációs áramkör
- Egyéb számítások
Az elektronika alapjainak megismerése azt jelenti, hogy meg kell érteni az áramköröket, hogyan kell működni és hogyan kell kiszámítani a dolgokat, például a különféle áramkörök teljes ellenállását. A valós áramkörök bonyolulttá válhatnak, de megértheti azokat az alapvető ismeretekkel, amelyeket az egyszerűbb, idealizált áramkörökből felvet.
Az áramkörök két fő típusa soros és párhuzamos. Egy soros áramkörben az összes alkatrész (például ellenállások) egy vonalba vannak elrendezve, és egyetlen huzalhurok alkotja az áramkört. A párhuzamos áramkör több útra osztódik, mindegyikükben egy vagy több alkatrész van. A sorozatáramok kiszámítása egyszerű, de fontos megérteni a különbségeket és azt, hogy miként kell működni mindkét típusnál.
Az elektromos áramkörök alapjai
Az áram csak áramkörökben áramlik. Más szavakkal, ahhoz, hogy valami működjön, teljes körre van szüksége. Ha egy kapcsolóval megszakítja ezt a hurkot, akkor az áram leáll, és a fény (például) kialszik. Az áramkör egyszerű meghatározása egy olyan vezeték zárt hurkja, amelyben az elektronok körül tudnak mozogni, általában egy energiaforrásból (például egy elem) és egy elektromos alkatrészből vagy eszközből (például ellenállás vagy izzó) és vezető huzalból áll.
Meg kell ismernie néhány alapvető terminológiát, hogy megértse az áramkörök működését, de ismeri a legtöbb kifejezést a napi életből.
A „feszültségkülönbség” kifejezés az elektromos potenciál energiájának különbségére két hely között, egységenként. Az akkumulátorok úgy működnek, hogy különbséget teremtenek a potenciáljuk között a két kivezetésük között, amely lehetővé teszi az áram áramlását egyikről a másikra, amikor egy áramkörben vannak csatlakoztatva. Az egyik pontban a potenciál a feszültség, de a feszültségkülönbségek a gyakorlatban a fontosak. Az 5 voltos akkumulátor potenciálkülönbsége 5 volt a két kivezetés között, és 1 volt = 1 joule coulombonként.
Ha vezetéket (például huzalt) csatlakoztat az akkumulátor mindkét kivezetéséhez, áramkört hoz létre, és körülötte áram áramlik. Az áramot ampullákban mérik, ami másodpercenként (töltött) coulombs-ot jelent.
Minden vezetőnek elektromos ellenállása van, ami azt jelenti, hogy az anyag ellenzi az áramot. Az ellenállást ohmban (Ω) kell mérni, és egy 1 ohmos ellenállású vezető, amely 1 voltos feszültségre csatlakozik, lehetővé tenné 1 amper áramot.
Ezek közötti kapcsolatot az Ohm törvénye foglalja össze:
V = IR
Szóval: „a feszültség megegyezik az ellenállás szorzatával.”
Sorozat és párhuzamos áramkörök
Az áramkörök két fő típusát megkülönböztetjük az alkatrészek elrendezésükben.
Egy egyszerű soros áramkör-meghatározás: „Egy áramkör, amelyben az alkatrészek egyenes vonalban vannak elrendezve, tehát az összes áram egymás után áramlik.” Ha alapvető hurokáramot készített egy akkumulátorral, amely két ellenálláshoz csatlakozik, majd Ha egy kapcsolat visszatér az akkumulátorhoz, akkor a két ellenállás sorba áll. Tehát az áram az akkumulátor pozitív kivezetéséből (egyezmény szerint úgy kezelje az áramot, mintha a pozitív végbõl származik) az elsõ ellenállásig, azután a második ellenállásig, majd vissza az akkumulátorhoz.
A párhuzamos áramkör eltérő. Egy két párhuzamos ellenállású áramkör két sávra oszlik, mindegyik ellenállásral. Amikor az áram eléri a kereszteződést, ugyanolyan mennyiségű árammal kell belépnie a kereszteződésre is. Ezt hívják a töltés megtartására, vagy kifejezetten az elektronika számára, Kirchhoff jelenlegi törvénye. Ha a két útnak azonos ellenállása van, akkor azonos áram áramlik le rajtuk, tehát ha 6 amper áram eléri az azonos ellenállású kereszteződést mindkét úton, akkor 3 amper mindegyik lefelé áramlik. Az utak ezután újra csatlakoznak, mielőtt újracsatlakoznák az akkumulátort az áramkör befejezéséhez.
Soros áramkör ellenállásának kiszámítása
A teljes ellenállás több ellenállásból történő kiszámítása hangsúlyozza a soros és a párhuzamos áramkörök közötti különbséget. Egy soros áramkörnél a teljes ellenállás (Rteljes) csak az egyes ellenállások összege, tehát:
R_ {összesen} = R_1 + R_2 + R_3 + ...Az a tény, hogy ez egy soros áramkör, azt jelenti, hogy a teljes ellenállás az úton csak az egyes ellenállások összege.
Gyakorlati probléma esetén képzeljünk el egy három ellenállású soros áramkört: R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω és R3 = 6 Ω. Számítsa ki a teljes ellenállást az áramkörben.
Ez egyszerűen az egyes ellenállások összege, tehát a megoldás a következő:
kezdődik {igazítva} R_ {összesen} & = R_1 + R_2 + R_3 & = 2 ; Omega ; + 4 ; Omega ; +6 ; Omega & = 12 ; Omega end {igazítva}Párhuzamos áramkör ellenállásának kiszámítása
Párhuzamos áramkörök esetén a Rteljes egy kicsit bonyolultabb. A képlet:
{1 felett {2pt} R_ {összesen}} = {1 felett {2pt} R_1} + {1 felett {2pt} R_2} + {1 felett {2pt} R_3}Ne feledje, hogy ez a képlet megadja az ellenállás viszonyt (azaz azt, amelyet meg kell osztani az ellenállással). Tehát el kell osztania egyet a válasz alapján, hogy megkapja a teljes ellenállást.
Képzelje el, hogy ugyanaz a három korábbi ellenállás ehelyett párhuzamosan van elrendezve. A teljes ellenállást a következő adja meg:
kezdődik {igazítva} {1 fölött {2pt} R_ {összesen}} & = {1 fölött {2pt} R_1} + {1 fölött {2pt} R_2} + {1 fölött {2pt} R_3} & = {1 fölött {2pt} 2 ; Ω} + {1 fent {2pt} 4 ; Ω} + {1 fent {2pt} 6 ; Ω} & = {6 fent {2pt} 12 ; Ω} + {3 fent {2pt} 12 ; Ω} + {2 fent {2pt} 12 ; Ω} & = {11 fent {2pt} 12Ω} & = 0,917 ; Ω ^ {- 1} vége {igazítva}De ez 1 / Rteljes, tehát a válasz:
kezdődik {igazítva} R_ {összesen} & = {1 fent {2pt} 0,917 ; Ω ^ {- 1}} & = 1,09 ; Omega end {igazítva}Hogyan oldható meg soros és párhuzamos kombinációs áramkör
Az összes áramkört soros és párhuzamos áramkörök kombinációira bonthatja. A párhuzamos áramkör egyik ága három sorozatból állhat, és az áramkör három egymással párhuzamos, elágazó szakaszból álló sorozatból állhat.
Az ilyen problémák megoldása azt jelenti, hogy az áramkört szakaszokra bontják és sorba rendezik. Vegyünk egy egyszerű példát, ahol három ág van egy párhuzamos áramkörön, de ezek egyikének három ellenállása van csatlakoztatva.
A probléma megoldásának trükk az, hogy a soros ellenállás számítását beépítik az egész áramkör nagyobb értékébe. A párhuzamos áramkörhöz a következő kifejezést kell használni:
{1 felett {2pt} R_ {összesen}} = {1 felett {2pt} R_1} + {1 felett {2pt} R_2} + {1 felett {2pt} R_3}De az első ág, R1, valójában három különböző ellenállásból készül sorozatban. Tehát, ha erre az elsőre összpontosít, tudod, hogy:
R_1 = R_4 + R_5 + R_6Képzeld el R4 = 12 Ω, R5 = 5 Ω és R6 = 3 Ω. A teljes ellenállás:
kezdődik {igazítva} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 & = 12 ; Omega ; + 5 ; Omega ; + 3 ; Omega & = 20 ; Omega end {igazítva}Az első ág ilyen eredményével a fő probléma megoldására kerülhet sor. Mondja meg ezt az ellenállást a fennmaradó pályák mindegyikén R2 = 40 Ω és R3 = 10 Ω. Most kiszámolhatja:
kezdődik {igazítva} {1 fölött {2pt} R_ {összesen}} & = {1 fölött {2pt} R_1} + {1 fölött {2pt} R_2} + {1 fölött {2pt} R_3} & = {1 felette {2pt} 20 ; Ω} + {1 fent {2pt} 40 ; Ω} + {1 fent {2pt} 10 ; Ω} & = {2 fent {2pt} 40 ; Ω} + {1 fent {2pt} 40 ; Ω} + {4 fent {2pt} 40 ; Ω} & = {7 fent {2pt} 40 ; Ω} & = 0,175 ; Ω ^ {- 1} vége {igazítva}Tehát ez azt jelenti:
kezdődik {igazítva} R_ {összesen} & = {1 fent {2pt} 0,175 ; Ω ^ {- 1}} & = 5,7 ; Omega end {igazítva}Egyéb számítások
Az ellenállást sokkal könnyebb kiszámítani egy soros áramkörön, mint egy párhuzamos áramkörön, de nem mindig ez a helyzet. A kapacitási egyenletek (C) soros és párhuzamos áramkörökben alapvetően ellentétesen működnek. Egy soros áramkörnél van egy egyenlete a kapacitás kölcsönösségére, tehát kiszámítja a teljes kapacitást (Cteljes) val vel:
{1 felett {2pt} C_ {összesen}} = {1 felett {2pt} C_1} + {1 felett {2pt} C_2} + {1 felett {2pt} C_3} + ....És akkor meg kell osztani egyet az eredmény alapján, hogy megtalálják Cteljes.
A párhuzamos áramkörhöz egyszerűbb egyenlettel rendelkezik:
C_ {összesen} = C_1 + C_2 + C_3 + ....A soros és párhuzamos áramkörökkel kapcsolatos problémák megoldásának alapvető megközelítése azonban ugyanaz.