Arus dan voltan dengan pendawaian selari, siri dan bercampur

Litar elektrik sebenar paling kerap termasuk bukan satu wayar, tetapi beberapa wayar disambungkan dalam beberapa cara antara satu sama lain. Dalam bentuk yang paling mudah litar elektrik hanya terdapat "input" dan "output", iaitu dua output untuk menyambung ke wayar lain di mana cas (arus) mempunyai keupayaan untuk mengalir ke dalam litar dan meninggalkan litar. Pada arus yang stabil dalam litar, nilai arus input dan output akan sama.

Jika anda melihat litar elektrik yang merangkumi beberapa wayar yang berbeza, dan pertimbangkan sepasang mata (input dan output) di atasnya, maka pada dasarnya litar yang lain boleh dianggap sebagai perintang tunggal (dari segi rintangan yang setara dengannya. ).

Dengan pendekatan ini, mereka mengatakan bahawa jika arus I ialah arus dalam litar, dan voltan U ialah voltan terminal, iaitu perbezaan potensi elektrik antara titik "input" dan "output", maka nisbah U / I boleh dianggap sebagai nilai bagi litar R rintangan setara sepenuhnya.

Jika Hukum Ohm berpuas hati, rintangan setara boleh dikira dengan mudah.

Arus dan voltan dengan sambungan siri wayar

Dalam kes yang paling mudah, apabila dua atau lebih konduktor disambungkan bersama dalam litar bersiri, arus dalam setiap konduktor akan sama, dan voltan antara "output" dan "input", iaitu, pada terminal keseluruhan litar, akan sama dengan jumlah daripada voltan dalam perintang yang membentuk litar. Dan kerana hukum Ohm adalah sah untuk setiap perintang, kita boleh menulis:

Jadi, corak berikut adalah ciri sambungan bersiri wayar:

• Untuk mencari jumlah rintangan litar, rintangan wayar yang membentuk litar ditambah;

• Arus melalui litar adalah sama dengan arus melalui setiap wayar yang membentuk litar;

• Voltan merentasi terminal litar adalah sama dengan jumlah voltan dalam setiap wayar yang membentuk litar.

Arus dan voltan dengan sambungan selari wayar

Apabila beberapa wayar disambung secara selari antara satu sama lain, voltan pada terminal litar sedemikian ialah voltan setiap wayar yang membentuk litar.

Voltan semua wayar adalah sama antara satu sama lain dan sama dengan voltan yang digunakan (U). Arus melalui keseluruhan litar — pada "input" dan "output" — adalah sama dengan jumlah arus dalam setiap cabang litar, digabungkan secara selari dan membentuk litar ini. Mengetahui bahawa I = U / R, kita mendapat bahawa:

Jadi, corak berikut adalah ciri sambungan selari wayar:

• Untuk mencari jumlah rintangan litar, tambahkan salingan bagi rintangan wayar yang membentuk litar;

• Arus melalui litar adalah sama dengan jumlah arus melalui setiap wayar yang membentuk litar;

• Voltan merentasi terminal litar adalah sama dengan voltan merentasi setiap wayar yang membentuk litar.

Litar setara litar ringkas dan kompleks (gabungan).

Dalam kebanyakan kes, gambar rajah elektrik yang mewakili sambungan gabungan wayar meminjamkan diri mereka kepada pemudahan langkah demi langkah.

Kumpulan bahagian litar bersambung siri dan selari digantikan dengan rintangan setara mengikut prinsip di atas, langkah demi langkah mengira rintangan setara kepingan, kemudian membawanya kepada satu nilai setara rintangan keseluruhan litar.

Dan jika pada mulanya litar itu kelihatan agak mengelirukan, maka, dipermudahkan langkah demi langkah, ia boleh dipecahkan kepada litar yang lebih kecil siri dan wayar bersambung selari, dan pada akhirnya ia sangat dipermudahkan.

Sementara itu, tidak semua skim boleh dipermudahkan dengan cara yang begitu mudah. Litar wayar "jambatan" yang kelihatan mudah tidak boleh disiasat dengan cara ini. Beberapa peraturan harus digunakan di sini:

• Bagi setiap perintang, hukum Ohm dipenuhi;

• Pada setiap nod, iaitu, pada titik penumpuan dua atau lebih arus, jumlah algebra bagi arus adalah sifar: jumlah arus yang mengalir ke dalam nod adalah sama dengan jumlah arus yang mengalir keluar dari nod (Peraturan pertama Kirchhoff);

• Jumlah voltan pada bahagian litar apabila memintas setiap laluan dari «input» ke «output» adalah sama dengan voltan yang digunakan pada litar (hukum kedua Kirchhoff).

wayar jambatan

Untuk mempertimbangkan contoh penggunaan peraturan di atas, kami mengira litar yang dipasang daripada wayar yang digabungkan dalam litar jambatan. Untuk membuat pengiraan tidak terlalu rumit, kami akan menganggap bahawa beberapa rintangan wayar adalah sama antara satu sama lain.

Mari kita nyatakan arah arus I, I1, I2, I3 dalam perjalanan dari "input" ke litar - ke "output" litar. Ia boleh dilihat bahawa litar adalah simetri, jadi arus melalui perintang yang sama adalah sama, jadi kami akan menandakannya dengan simbol yang sama. Malah, jika anda menukar «input» dan «output» litar, maka litar tersebut akan tidak dapat dibezakan daripada yang asal.

Untuk setiap nod anda boleh menulis persamaan semasa, berdasarkan fakta bahawa jumlah arus yang mengalir ke dalam nod adalah sama dengan jumlah arus yang mengalir keluar dari nod (hukum pemuliharaan cas elektrik), anda mendapat dua persamaan:

Langkah seterusnya ialah menuliskan persamaan untuk jumlah voltan bagi bahagian individu litar semasa anda mengelilingi litar dari input ke output dengan cara yang berbeza. Oleh kerana litar adalah simetri dalam contoh ini, dua persamaan adalah mencukupi:

Dalam proses menyelesaikan sistem persamaan linear, formula diperolehi untuk mencari magnitud arus I antara terminal "input" dan "output", berdasarkan voltan U yang ditetapkan digunakan pada litar dan rintangan wayar. :

Dan untuk jumlah rintangan setara litar, berdasarkan fakta bahawa R = U / I, formula berikut:

Anda juga boleh menyemak ketepatan penyelesaian, contohnya, dengan membawa kepada had dan kes khas nilai rintangan:

Kini anda tahu cara mencari arus dan voltan untuk wayar selari, siri, bercampur dan juga penyambung dengan menggunakan hukum Ohm dan peraturan Kirchhoff. Prinsip-prinsip ini sangat mudah, malah litar elektrik yang paling kompleks dengan bantuannya akhirnya dikurangkan kepada bentuk asas melalui beberapa operasi matematik yang mudah.