Sadržaj

• Kročiti
• Dio 1 od 4: Razumijevanje osnovne terminologije
• Dio 2 od 4: Odrediti ukupnu struju serijskog kruga
• Dio 3 od 4: Izračun ukupne struje u paralelnim krugovima
• Dio 4 od 4: Rješavanje primjera s paralelnim krugovima
• Savjeti
• Pojmovi

Serijski spoj najlakše je zamisliti kao lanac komponenata. Komponente se dodaju sekvencijalno i poravnavaju. Samo je jedan put kojim elektroni i slijetanja mogu teći. Jednom kad imate osnovnu ideju što serijska veza uključuje, možete naučiti kako izračunati ukupnu struju.

Kročiti

Dio 1 od 4: Razumijevanje osnovne terminologije

1. Upoznajte se što je tok. Struja je kretanje električki nabijenih nosača kao što su elektroni, struja naboja u jedinici vremena. Ali što je naboj, a što elektron? Elektron je negativno nabijena čestica. Naboj je svojstvo materije kojim se pokazuje da li je nešto pozitivno ili negativno nabijeno. Poput magneta, jednaki se naboji međusobno odbijaju, a različiti naboji privlače jedni druge.
   • To možemo ilustrirati vodom. Voda se sastoji od molekule H2O - koja predstavlja vezu od 2 atoma vodika i 1 atom kisika. Znamo da atom kisika i dva atoma vodika zajedno tvore molekulu vode (H2O).
   • Voda koja teče sastoji se od milijuna i milijuna ove molekule. Tekuću količinu vode možemo usporediti s električnom strujom; molekula s elektronom; i naboj s atomima.
2. Shvatite na što se odnosi napon. Napon je "sila" koja pokreće struju. Da bismo najbolje ilustrirali napon, za primjer koristimo bateriju. Unutar baterije nalazi se niz kemijskih reakcija zbog kojih se elektroni nakupljaju u pozitivnom polu baterije.
   • Sad, ako na negativni priključak baterije prikačimo pozitivnu točku povezivanja medija (npr. Žice), tada će se elektroni početi pomicati da se odmiču jedni od drugih, jer se, kao što smo prije spomenuli, jednaki naboji odbijaju.
   • Uz to, zbog zakona o očuvanju naboja (koji kaže da neto naboj izoliranog sustava mora ostati isti), elektroni će pokušati uravnotežiti naboje prelazeći iz veće koncentracije elektrona u nižu koncentraciju. Ili od pozitivnog pola do negativnog pola.
   • To kretanje stvara potencijalnu razliku na svakom od krajeva, što sada možemo nazvati naponom.
3. Znajte što je otpor. Otpor je, s druge strane, otpor određenih elemenata prema protoku naboja.
   • Otpornici su elementi sa značajnim otporom. Postavljaju se na određena mjesta u krugu ili krugu radi regulacije protoka naboja ili elektrona.
   • Ako nema otpornika, elektroni se neće regulirati, a oprema može biti prenapunjena i oštećena ili se zapaliti od pregrijavanja.

Dio 2 od 4: Odrediti ukupnu struju serijskog kruga

1. Određuje ukupni otpor kruga. Zamislite slamku zbog koje pijete. Stisnite je s nekoliko prstiju. Što primjećujete? Protok vode će se smanjiti. Stiskanje stvara otpor. Vaši prsti blokiraju vodu (koja predstavlja protok). Budući da se cijeđenje događa u ravnoj liniji, ono se odvija u seriji. Iz ovog primjera slijedi ukupan otpor otpornika u nizu:
   • R (ukupno) = R1 + R2 + R3
2. Odredite ukupni napon otpornika. Obično će ukupni napon već biti dan, ali u onim slučajevima kada su zadani pojedinačni naponi, možemo koristiti sljedeću jednadžbu:
   • V (ukupno) = V1 + V2 + V3
   • Ali zašto je to tako? Opet koristeći analogiju slame, što očekujete kada se stisne slama? Tada je potrebno više truda da voda prođe kroz slamu. Ukupni napor koji trebate uložiti proizveden je pojedinačnom silom potrebnom za pojedinačne štitnike.
   • Potrebna „sila“ naziva se naponom, jer ona pokreće protok vode. Stoga je sasvim prirodno da ukupni napon proizlazi iz zbrajanja pojedinačnih napona na svakom otporu.
3. Izračunajte ukupnu struju u sustavu. Opet pomoću analogije sa slamom: Je li se išta promijenilo u količini vode iako ste stisnuli slamu? Ne. Iako se brzina unosa vode promijenila, količina vode koju ste mogli popiti ostala je ista. A ako pažljivije pogledate količinu vode koja ulazi i izlazi, ščepe su iste, jer je brzina vode konstantna, pa možemo reći da:
   • I1 = I2 = I3 = I (ukupno)
4. Sjeti se Ohmovog zakona. Ali još niste tamo! Zapamtite, nemamo nijedan od ovih podataka, ali možemo se poslužiti Ohmovim zakonom, omjerom napona, struje i otpora:
   • V = IR
5. Pokušajte razraditi primjer. Tri otpora, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω i R3 = 9Ω spojena su u seriju. Na krugu je napon od 2,5V. Izračunajte ukupnu struju u krugu. Prvo izračunajmo ukupni otpor:
   • R (ukupno) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • Tako R (ukupno) = 21 Ω
6. Upotrijebite Ohmov zakon za izračunavanje ukupne struje:
   • V (ukupno) = I (ukupno) x R (ukupno)
   • I (ukupno) = V (ukupno) / R (ukupno)
   • I (ukupno) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (ukupno) = 0,1190 A.

Dio 3 od 4: Izračun ukupne struje u paralelnim krugovima

1. Shvatite što je paralelni krug. Kao što naziv implicira, paralelni krug sastoji se od komponenata raspoređenih paralelno. Ovo koristi više ožičenja, stvarajući putove za provođenje struje.
2. Izračunajte ukupni napon. Budući da smo već obradili različite pojmove u prethodnom odjeljku, sada možemo izravno pristupiti izračunima. Na primjer, uzmite cijev s dva kraka, svaki različitog promjera. Da bi voda tekla u obje cijevi, morate li koristiti nejednake sile u svakoj od cijevi? Ne. Treba vam samo dovoljno snage da voda teče. Stoga, koristeći analogiju da je voda struja, a sila napon, možemo reći da:
   • V (ukupno) = V1 + V2 + V3
3. Izračunajte ukupni otpor. Pretpostavimo da želite regulirati vodu koja teče kroz obje cijevi. Kako blokirate cijevi? Postavljate li samo blok u svaku granu ili postavljate više blokova uzastopno kako biste mogli kontrolirati protok vode? Morat ćete učiniti ovo drugo. Ista analogija vrijedi i za otpore. Nizovi povezani otpornici reguliraju struju puno bolje od paralelno raspoređenih. Jednadžba ukupnog otpora u paralelnom krugu je:
   • 1 / R (ukupno) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Izračunajte ukupni protok. Vraćajući se našem primjeru, voda koja teče od izvora do račvanja je podijeljena. Isto vrijedi i za električnu energiju. Budući da postoji nekoliko putova kojima naboj može teći, možete reći da je podijeljen. Putovi ne moraju nužno primiti jednake količine naboja. Ovisi o otporima i materijalima komponenata u svakoj grani. Stoga je jednadžba ukupne struje jednostavno zbroj sve struje na svim stazama:
   • I (ukupno) = I1 + I2 + I3
   • Naravno da to još ne možemo koristiti, jer još ne poznajemo pojedinačne struje. U ovom slučaju može se koristiti i Ohmov zakon.

Dio 4 od 4: Rješavanje primjera s paralelnim krugovima

1. Isprobajte primjer. 4 otpora podijeljena su u dvije paralelno povezane grane ili staze. U grani 1 nalazimo R1 = 1 Ω i R2 = 2 Ω, a u grani dva R3 = 0,5 Ω i R4 = 1,5 Ω. Otpornici u svakoj pločici povezani su serijski. Primijenjeni napon na grani 1 je 3 V. Određuje ukupnu struju.
2. Prvo odredite ukupni otpor. Budući da su otpornici u svakoj grani povezani u seriju, prvo ćemo odrediti ukupni otpor na svakoj grani.
   • R (ukupno 1 i 2) = R1 + R2
   • R (ukupno 1 i 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (ukupno 1 i 2) = 3 Ω
   • R (ukupno 3 i 4) = R3 + R4
   • R (ukupno 3 i 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (ukupno 3 i 4) = 2 Ω
3. Unesite ovo u jednadžbu paralelne veze. Sada, budući da su grane povezane paralelno, koristit ćemo jednadžbu za paralelnu vezu
   • (1 / R (ukupno)) = (1 / R (ukupno 1 i 2)) + (1 / R (ukupno 3 i 4))
   • (1 / R (ukupno)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (ukupno)) = ⅚
   • R (ukupno) = 1,2 Ω
4. Odredite ukupni napon. Sada izračunajte ukupni napon. Budući da je ukupni napon jednak svakom pojedinačnom naponu:
   • V (ukupno) = V1 = 3 V.
5. Koristite Ohmov zakon da odredite ukupnu struju. Sada možemo izračunati ukupnu struju koristeći Ohmov zakon.
   • V (ukupno) = I (ukupno) x R (ukupno)
   • I (ukupno) = V (ukupno) / R (ukupno)
   • I (ukupno) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (ukupno) = 2,5 A.

Savjeti

• Ukupni otpor paralelnog kruga uvijek je manji od BILO KOJEG pojedinačnog otpora.

Pojmovi

• Krug - koji se sastoji od komponenata (poput otpornika, kondenzatora i zavojnica) povezanih žicama kroz koje struja može teći.
• Otpornici - komponente koje mogu smanjiti ili odoljeti struji
• Struja - protok naboja kroz žice; jedinica ampera (A)
• Napon - rad po jedinici opterećenja; jedinica Napon (V)
• Otpor - mjera otpora komponente električnoj struji; jedinica Ohm (Ω)