Jak obliczyć napięcie na odporność

Jeśli potrzebujesz znaleźć napięcia na odporność (rezystor), przede wszystkim konieczne jest określenie typu obwodu elektrycznego. Aby lepiej zrozumieć główne terminy stosowane w fizyce i inżynierii elektrycznej, zacznij od pierwszej partycji. Jeśli znasz terminologię, pomiń go i przejdź do opisu typu obiegu elektrycznego.

Kroki

Część 1 z 3:

Łańcuchy elektryczne

jeden. Rozważ koncepcję prądu elektrycznego. Wykorzystujemy analogię: wyobraź sobie, że umieściłeś kilka ziaren kukurydzy w prądu wody przez rurę. Przepływ jest równoważny prądem elektrycznym, a ziarno służy jako analogię elektronów. Mówiąc o strumieniu, opisujemy go z ilością ziaren, przekroczył przekrój rury w ciągu jednej sekundy. Rozważając prąd elektryczny, mierzymy go Ameryk, odpowiadający pewnej (bardzo dużej) ilości elektronów przekraczających przekrój drutu w ciągu jednej sekundy.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 2

2. Rozważ koncepcję ładunku elektrycznego. Każdy elektron ma "negatywny" ładunek elektryczny. Oznacza to, że elektrony są przyciągane lub poruszają się w kierunku dodatnich ładunków i odpychania lub przenoszą się z ładunku ujemnego. Każdy elektron ma negatywny ładunek, więc odpychają się nawzajem, próbując rozproszyć na stronie.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 3

3. Sprawdź koncepcję napięcia. Napięcie między dwoma punktami odpowiada różnicy ładunków elektrycznych umieszczonych w tych punktach. Im bardziej ta różnica, tym silniejsze punkty danych są przyciągane do siebie. Rozważ koncepcję napięcia na przykładzie zwykłej baterii elektrycznej:

Wewnątrz baterii występują reakcje chemiczne, w wyniku których uformowane są bezpłatne elektrony. Te elektrony przenoszą się do ujemnego bieguna baterii, usuwając z jej dodatnim bieguna (Polacy odpowiadają ujemnym i dodatnim zaciskowi baterii). Im dłużej trwa ten proces, tym większe napięcie powstaje między biegunami.

Jeśli podłączysz drut ujemny i dodatni biegun, nagromadzone elektrony będą miały możliwość opuszczenia bieguna ujemnego. Zaczną płynąć do pozytywnego słupa, tworząc prąd elektryczny. Im wyższe napięcie, tym więcej elektronów przesuwa się do dodatnego bieguna na jednostkę czasu.

Obraz zatytułowany oblicz napięcie na etapie rezystora 4

cztery. Rozważ koncepcję odporności elektrycznej. Jego nazwa dokładnie wyświetla znaczenie. Im wyższy opór dowolnego obiektu, najtrudniejsze elektrony przechodzą przez nią. W rezultacie prąd zmniejsza się, ponieważ mniejsza liczba elektronów przechodzi na jednostkę czasu przez przewód.

Opór lub rezystor nazywa się czymkolwiek, zwiększając odporność obwodu elektrycznego. "Rezystor" Możesz kupić w sklepie towarów elektrycznych, ale w łańcuchu jego rola może również wykonywać każdy inny obiekt z odpornością, taką jak żarówka.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 5

pięć. Pamiętaj o prawu Omar. Jest to prosty stosunek między prądem, napięciem a odpornością. Zapisz lub pamiętaj o tym stosunku - będzie przydatny przy obliczaniu obwodów elektrycznych:

Prąd jest równy napięciu podzielonym przez odporność

Jest to zapisane w następujący sposób: i = / _R

Pomyśl o tym, co się stanie, jeśli zwiększysz V (napięcie) lub R (odporność). Czy to odpowiada powyższe wyjaśnienia?

Część 2 z 3:

Obliczanie napięcia na odporność za pomocą połączenia sekwencyjnego

jeden. Sprawdź koncepcję połączenia szeregowego. Takie połączenie jest łatwe do określenia - jest zestawem oporu. Prąd przepływa nad tymi oporami, konsekwentnie przechodząc przez każdego z nich.

Wartość Tok tak samo w dowolnym łańcuchu punktu.
Przy obliczaniu napięcia bez względu na to, gdzie znajduje się jeden lub inny rezystor w łańcuchu. Można go zmienić w miejscach, napięcie na każdym z nich pozostanie niezmienione.
Jako przykład rozważaj łańcuch składający się z trzech kolejno połączonymi oporami: r_jeden, R₂ i R₃. Niech kanał łańcuchowy na baterii 12 V. Znajdujemy napięcie na każdym oporze.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na wyniku rezystora 7

2. Najpierw oblicz ogólną odporność. Wymieszaj całą opór włączony do łańcucha. W rezultacie otrzymujemy ogólną odporność rezystorów połączonymi szeregowo.

Niech trzech rezystorów r_jeden, R₂ i R₃ mieć opór 2 om, 3 omów i 5 omów odpowiednio. Następnie całkowita opór będzie 2 + 3 + 5 = 10 omów.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 8

3. Znajdujemy obecny. Używamy prawa Ohm dla całego łańcucha. Jak pamiętamy, z spójnym połączeniem bieżącego tego samego w dowolnym momencie łańcucha. Dlatego wystarczy określić bieżący raz i użyć uznanej wartości we wszystkich kolejnych obliczeniach.

Zgodnie z prawem OHM, I = / _R. Napięcie w obwodzie wynosi 12 woltów, a całkowita odporność wynosi 10 omów. Stąd znajdziemy I = / ₁₀ = 1.2 Amperów.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 9

cztery. Zastosuj prawo Ohma, aby znaleźć napięcie na rezystorach. Za pomocą prostych transformacji można wyrazić napięcie przez prąd i odporność, przepisując prawo OHM w następujący sposób:

I = / _R

Ir = r / _R

Ir = V

V = IR

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 10

pięć. Oblicz napięcie na każdym rezystorze. Jesteśmy znani z ich oporu przepływającego przez nich obecny, a do naszej dyspozycji jest prąd wiążący równości i odporność na napięcie. Zastępowanie tych wartości numerycznych równości, znajdziemy odpowiedź. Dla naszego przykładu wygląda tak:

Napięcie na rezystor R_jeden = V_jeden = (1,2a) (2om) = 2,4 woltów.

Napięcie na rezystor R₂ = V₂ = (1,2a) (3om) = 3,6 woltów.

Napięcie na rezystor R₃ = V₃ = (1,2a) (5om) = 6,0 woltów.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 11

6. Sprawdź otrzymaną odpowiedź. W sekwencyjnym połączeniu ilość naprężeń na każdej oporu powinna być równa całkowitym napięciu w łańcuchu. Złóż znaleziony napięcie, sprawdzając, czy ich całkowite napięcie jest równe. Jeśli nie, sprawdź rozwiązanie i znajdź błąd.

W naszym przykładzie 2.4 + 3,6 + 6,0 = 12 woltów, co odpowiada całkowitym napięciu w łańcuchu.

Jeśli odpowiedź nie pasuje do nieco z dokładną wartością (na przykład, 11,97 zamiast 12), prawdopodobnie jest to spowodowane przez fakt, że zaokrągliłeś uzyskane wartości na pewnym etapie. W takim przypadku odpowiedź jest prawdziwa.

Pamiętaj, że napięcie odpowiada różnicy ładunków lub liczby elektronów. Wyobraź sobie, że obliczysz liczbę elektronów poruszających się wzdłuż łańcucha. Jeśli policzysz je poprawnie, w wyniku czego uzyskać różnicę w opłatach między początkami i punktami końcowymi łańcucha.

Część 3 z 3:

Obliczanie napięcia na odporności na połączenie równoległe

jeden. Sprawdź koncepcję połączenia równoległego. Wyobraź sobie, że podłączyłeś drut do jednej baterii biegunowej i podziel ją wzdłuż dwóch połówek. Te dwie części drutu idą równolegle do siebie, a następnie ponownie łączą się z jednym przewodem przed drugim biegunem baterii. Jeśli umieścisz przewody na rezystorze na obu gałęziach, zostaną one podłączone "równolegle".

Równolegle można podłączyć dowolną liczbę opór. Opis ten jest również odpowiedni do łańcucha składającego się z setek równoległych przewodów.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 13

2. Zastanów się, jak prądowe przepływy. Z połączeniem równoległym przechodzi przez wszystkie oddziały łańcucha. Prąd napłyną przez lewego przewodu, przekraczający rezystor umieszczony na nim, jednocześnie prąd przejdzie przez prawy przewód z rezystorem. Przechodząc przez obie gałęzie, prąd osiągnie biegun dodatni, na którym sekcja prądu obwodu nie przepłynie w przeciwnym kierunku.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 14

3. Znając ogólne napięcie, znajdziemy napięcie na każdym rezystorze. Sprawić, że jest bardzo prosty, jeśli ogólne napięcie jest znane w łańcuchu. Wraz z połączeniem równoległym napięcie na każdej gałęzi będzie równe całkowitemu napięciu w łańcuchu. Przypuśćmy, że nasz łańcuch składa się z dwóch równoległych odporności podłączonych i pasza na baterii 6-woltowej. W tym przypadku napięcie i po lewej, a na właściwej oporu będą 6 woltów. W tym przypadku każda gałąź może zawierać dowolną liczbę rezystorów. Aby to zrozumieć, wrócimy do kolejnych połączenia rozważanych powyżej:

Jak pamiętamy, z kolejnym połączeniem, całkowite napięcie jest ilością napięć na każdej oporności.

Zakładamy, że każdy oddział łańcucha jest zestawem rezystorów połączonymi szeregowo. Zatem oblicz ilość naprężeń na wszystkich oporach jednego z oddziałów, znajdziemy ogólne napięcie.

Ponieważ w naszym przypadku prąd prądu w każdej gałęzi przechodzi przez jeden rezystor, napięcie na tym rezystorze i będzie wspólnym napięciem w łańcuchu.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 15

cztery. Znajdujemy całkowity prąd w łańcuchu. Jeśli ogólne napięcie nie jest określone w tym problemie, potrzebujesz dodatkowych obliczeń. Zacznijmy od znalezienia całkowitego prądu płynącego wokół łańcucha. Połączenie równoległe prąd całkowity jest równy sumie prądów przechodzących przez każdą gałąź łańcucha.

W rejestrze matematycznym oznacza to: ja_wspólny = I_jeden + JA₂ + JA₃...

Aby lepiej zrozumieć, wyobraź sobie rurę wodną podzieloną na dwa rękawy. Całkowita ilość wody jest równa ilości wody płynącej na każdym tulei.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 16

pięć. Znajdujemy całkowitą odporność na łańcuch. Wraz z połączeniem równoległym rezystory nie zmniejszają prądu przez obwód, ponieważ każdy z nich przyczynia się do oporu tylko jej gałąź łańcucha. W rzeczywistości, tym więcej gałęzi łańcucha, tym łatwiej jest przejść. Aby znaleźć ogólną opór, konieczne jest rozwiązanie stosunkowo r_Generał Następujące równanie:

/ _R_Generał = / _R_jeden +/ _R₂ +/ _R₃ ...

Załóżmy, że łańcuch składa się z dwóch rezystorów z opornością 2 om i 4 omów, połączone równolegle. Następnie/ _R_Generał = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) r_Generał → R_Generał = 1 / (3/4) = 4/3 = ~ 1,33 Ohm.

Obraz zatytułowany Oblicz napięcie na etapie rezystora 17

6. Oblicz napięcie. Jak pamiętamy, ogólne napięcie w łańcuchu jest równe napięciu na jednej z jej gałęzi. Używamy prawa Ohm. Rozważ konkretną sprawę:

Przez łańcuch przepływa prąd siłą 5 amp. Całkowita odporność na łańcucha wynosi 1,33 omów.

Zgodnie z prawem OHM, I = V / R, z którego V = IR

V = (5a) (1,33Ω) = 6,65 woltów.

Rada

Jeśli masz do czynienia z złożonym łańcuchem składającym się z konsekwentnie i równolegle do podłącznego oporności, rozważ pierwsze dwa sąsiednie rezystory. Znajdź ich ogólną opór, przy użyciu zasad połączenia seryjnego lub równoległego, zgodnie z sposobem podłączenia tych rezystorów. Po tym możesz rozważyć dwa dane rezystor jako jeden odporność. Kontynuuj zatem łączyć rezystory, aż otrzymasz prosty łańcuch składający się z równolegle lub sekwencyjnie podłączone opory.
Stres na odporności jest często nazywany "spadkiem napięcia".
Terminologia wsparcia:

Łańcuch - zestaw elementów (na przykład rezystory, kondensatory i cewki) połączone przewodami, dzięki czemu prąd elektryczny może przejść przez nich.
Rezystory - elementy, które mają odporność na bieżące prąd i obniżając swoją siłę
Prąd - przepływ ładunku elektrycznego przez drut i elementy łańcucha, mierzy się w amperach (a)
Napięcie - praca spędzona na przeniesieniu ładunku jednostki, mierzona jest w woltach (b)
Opór - miara odporności na przejście prądu elektrycznego, mierzy się w OMAH (OM)