תוֹכֶן

• לדרוך
• חלק 1 מתוך 4: הבנת המינוח הבסיסי
• חלק 2 מתוך 4: קבע את הזרם הכולל של מעגל סדרתי
• חלק 3 מתוך 4: חישוב הזרם הכולל במעגלים מקבילים
• חלק 4 מתוך 4: פתרון דוגמה עם מעגלים מקבילים
• טיפים
• תנאים

הדרך הקלה ביותר לדמיין חיבור סדרתי היא כשרשרת רכיבים. הרכיבים מתווספים ברצף ומיושרים. יש רק נתיב אחד דרכו יכולים האלקטרונים והנחיתות לזרום. ברגע שיש לך מושג בסיסי במה כרוך חיבור סדרתי, תוכל ללמוד כיצד לחשב את הזרם הכולל.

לדרוך

חלק 1 מתוך 4: הבנת המינוח הבסיסי

1. הכירו מהי זרימה. זרם הוא תנועה של נשאים בעלי טעינה חשמלית כגון אלקטרונים, זרם המטען ליחידת זמן. אך מהו מטען ומהו אלקטרון? אלקטרון הוא חלקיק טעון שלילית. מטען הוא מאפיין של חומר המשמש לציון האם משהו טעון באופן חיובי או שלילי. כמו מגנטים, מטענים שווים דוחים זה את זה ומטענים שונים זה מזה מושכים זה את זה.
   • אנו יכולים להמחיש זאת במים. מים מורכבים ממולקולת H2O - המייצגת קשר של 2 אטומי מימן ואטום אחד של חמצן. אנו יודעים כי אטום החמצן ושני אטומי המימן יחד מייצרים מולקולת מים (H2O).
   • מים זורמים מורכבים ממיליונים ומיליוני מולקולה זו. אנו יכולים להשוות את כמות המים הזורמת עם הזרם החשמלי; המולקולה עם אלקטרון; והמטען עם האטומים.
2. להבין לאיזה מתח מתייחס. המתח הוא ה"כוח "המניע את הזרם. כדי להמחיש בצורה הטובה ביותר את המתח, אנו משתמשים בסוללה כדוגמה. בתוך סוללה יש סדרה של תגובות כימיות הגורמות להצטברות אלקטרונים בקוטב החיובי של הסוללה.
   • כעת אם אנו מחברים את נקודת החיבור החיובית של מדיום (למשל חוט) למסוף השלילי של הסוללה, אז האלקטרונים יתחילו לנוע ולהתרחק זה מזה, מכיוון שכפי שהזכרנו קודם, מטענים שווים דוחים זה את זה.
   • בנוסף, בגלל חוק שימור המטען (הקובע כי המטען הנקי של מערכת מבודדת חייב להישאר זהה), האלקטרונים ינסו לאזן את המטענים על ידי מעבר מריכוז אלקטרונים גבוה יותר לריכוז נמוך יותר. מהקוטב החיובי לקוטב השלילי בהתאמה.
   • תנועה זו יוצרת הבדל פוטנציאלי בכל אחד מהקצוות, שכעת אנו יכולים לקרוא לו מתח.
3. דעו מהי התנגדות. לעומת זאת, התנגדות היא התנגדות של אלמנטים מסוימים כנגד זרימת המטען.
   • נגדים הם אלמנטים עם עמידות משמעותית. הם ממוקמים במקומות מסוימים בתוך מעגל או מעגל כדי לווסת את זרימת המטען או האלקטרונים.
   • אם אין נגדים, האלקטרונים לא יוסדרו והציוד עלול להיות טעון יתר וניזוק, או להתלקח בגלל התחממות יתר.

חלק 2 מתוך 4: קבע את הזרם הכולל של מעגל סדרתי

1. קובע את ההתנגדות הכוללת של המעגל. דמיין קש שגורם לך לשתות. סוחטים אותו בכמה אצבעות. במה אתה מבחין? זרימת המים תפחת. הסחיטה יוצרת התנגדות. האצבעות שלך חוסמות את המים (שמייצגים את הזרימה). מכיוון שהסחיטה מתרחשת בקו ישר, היא מתרחשת בסדרה. מדוגמה זו עוקב אחר ההתנגדות הכוללת של נגדים בסדרה:
   • R (סה"כ) = R1 + R2 + R3
2. קבע את המתח הכולל של הנגד. בדרך כלל המתח הכולל כבר יינתן, אך באותם מקרים בהם ניתן מתח בודד, אנו יכולים להשתמש במשוואה הבאה:
   • V (סה"כ) = V1 + V2 + V3
   • אבל למה זה כך? שוב באמצעות אנלוגיית הקש, מה אתה מצפה שיקרה כאשר אתה סוחט את הקש? ואז צריך יותר מאמץ כדי להעביר מים דרך הקש. המאמץ הכולל שעליך לעשות מיוצר על ידי הכוח האישי הנדרש ללקצרים הבודדים.
   • "הכוח" שהוא לוקח נקרא מתח, מכיוון שהוא מניע את זרימת המים. לכן, זה אך טבעי שהמתח הכולל נובע מהוספת המתחים הבודדים על פני כל הנגד.
3. חשב את הזרם הכולל על פני המערכת. שוב באמצעות אנלוגיית הקש: האם משהו השתנה בכמות המים למרות שלחצתם את הקש? לא. למרות שקצב בליעת המים השתנה, כמות המים שתוכלו לשתות נותרה זהה. ואם אתה מסתכל מקרוב על כמות המים שנכנסת ויוצאת, הצביטה זהה, מכיוון שמהירות המים קבועה, אז נוכל לומר ש:
   • I1 = I2 = I3 = I (סה"כ)
4. זכור את חוק אוהם. אבל אתה עדיין לא שם! זכרו, אין לנו נתונים אלה, אך אנו יכולים להשתמש בחוק אוהם, ביחס המתח, הזרם וההתנגדות:
   • V = IR
5. נסה להבין דוגמה. שלושה נגדים, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω ו- R3 = 9Ω מחוברים בסדרה. מתח של 2.5 וולט נמצא במעגל. חשב את הזרם הכולל במעגל. ראשית, בואו נחשב את ההתנגדות הכוללת:
   • R (סה"כ) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • לכן R (סה"כ) = 21 Ω
6. השתמש בחוק אוהם כדי לחשב את הזרם הכולל:
   • V (סה"כ) = אני (סה"כ) x R (סה"כ)
   • אני (סה"כ) = V (סה"כ) / R (סה"כ)
   • אני (סה"כ) = 2.5 V / 21 Ω
   • אני (סה"כ) = 0.1190 א '.

חלק 3 מתוך 4: חישוב הזרם הכולל במעגלים מקבילים

1. להבין מהו מעגל מקביל. כפי שהשם מרמז, מעגל מקביל מורכב מרכיבים המסודרים באופן מקביל. זה משתמש בחיווט מרובה, ויוצר נתיבים להולכת זרם.
2. חשב את המתח הכולל. מכיוון שכבר כיסינו את המונחים השונים בסעיף הקודם, כעת נוכל לעבור ישירות לחישובים. לדוגמא, קחו צינור עם שני ענפים, כל אחד בקוטר שונה. על מנת שהמים יזרמו בשני הצינורות, האם עליכם להשתמש בכוחות לא שווים בכל אחת מהצינורות? לא. אתה רק צריך מספיק כוח כדי להזרים את המים. לכן, בעזרת האנלוגיה שהמים הם הזרם והכוח הוא המתח, אנו יכולים לומר ש:
   • V (סה"כ) = V1 + V2 + V3
3. חשב את ההתנגדות הכוללת. נניח שאתה רוצה לווסת את המים שזורמים דרך שני הצינורות. איך חוסמים את הצינורות? האם אתה פשוט מניח בלוק בכל ענף או שמא מניח מספר בלוקים בצורה רצופה, כדי להיות מסוגלים לשלוט בזרימת המים? תצטרך לעשות את האחרון. אותה אנלוגיה חלה על נגדים. נגדים המחוברים בסדרה מווסתים את הזרם הרבה יותר טוב מאלה המסודרים במקביל. המשוואה להתנגדות הכוללת במעגל מקביל היא:
   • 1 / R (סה"כ) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. חשב את הזרימה הכוללת. אם נחזור לדוגמא שלנו, המים הזורמים מהמקור למזלג מחולקים. הדבר חל גם על חשמל. מכיוון שיש מספר מסלולים שדרכם יכול לזרום מטען, אתה יכול לומר שהוא פוצל. המסלולים לא בהכרח מקבלים סכומי תשלום שווים. זה תלוי בהתנגדויות ובחומרים של הרכיבים בכל ענף. לכן, משוואת הזרם הכוללת היא פשוט סכום כל הזרם בכל הנתיבים:
   • אני (סה"כ) = I1 + I2 + I3
   • כמובן שאנחנו לא יכולים להשתמש בזה עדיין, כי אנחנו עדיין לא מכירים את הזרמים האישיים. במקרה זה ניתן להשתמש גם בחוק אוהם.

חלק 4 מתוך 4: פתרון דוגמה עם מעגלים מקבילים

1. נסה דוגמה. 4 נגדים מחולקים לשני ענפים או שבילים המחוברים במקביל. בענף 1 אנו מוצאים R1 = 1 Ω ו- R2 = 2 Ω, ובענף שני אנו מוצאים R3 = 0.5 Ω ו- R4 = 1.5 Ω. הנגדים בכל כרית מחוברים בסדרה. המתח המופעל על פני ענף 1 הוא 3 V. קובע את הזרם הכולל.
2. ראשית יש לקבוע את ההתנגדות הכוללת. מכיוון שהנגדים בכל ענף מחוברים בסדרה, אנו הולכים לקבוע תחילה את ההתנגדות הכוללת בכל ענף.
   • R (סה"כ 1 & 2) = R1 + R2
   • R (סה"כ 1 & 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (סה"כ 1 & 2) = 3 Ω
   • R (סה"כ 3 ו -4) = R3 + R4
   • R (סה"כ 3 ו -4) = 0.5 Ω + 1.5 Ω
   • R (סה"כ 3 ו -4) = 2 Ω
3. הזן זאת למשוואה עבור החיבור המקביל. כעת, מכיוון שהענפים מחוברים במקביל, אנו נשתמש במשוואה לחיבור מקביל
   • (1 / R (סה"כ)) = (1 / R (סה"כ 1 & 2)) + (1 / R (סה"כ 3 & 4))
   • (1 / R (סה"כ)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (סה"כ)) = ⅚
   • R (סה"כ) = 1.2 Ω
4. קבע את המתח הכולל. כעת חשב את המתח הכולל. מכיוון שהמתח הכולל שווה לכל מתח בודד:
   • V (סה"כ) = V1 = 3 V.
5. השתמש בחוק אוהם כדי לקבוע את הזרם הכולל. כעת אנו יכולים לחשב את הזרם הכולל באמצעות חוק אוהם.
   • V (סה"כ) = אני (סה"כ) x R (סה"כ)
   • אני (סה"כ) = V (סה"כ) / R (סה"כ)
   • אני (סה"כ) = 3 V / 1.2 Ω
   • אני (סה"כ) = 2.5 א.

טיפים

• ההתנגדות הכוללת של מעגל מקביל היא תמיד פחות מכל הנגד האישי.

תנאים

• מעגל - המורכב מרכיבים (כמו נגדים, קבלים וסלילים) המחוברים באמצעות חוטים, שדרכם יכול לזרום זרם.
• נגדים - רכיבים שיכולים להפחית או להתנגד לזרם
• זרם - זרם המטען דרך החוטים; יחידה אמפר (A)
• מתח - עבודה ליחידת עומס; מתח יחידה (V)
• התנגדות - מדד התנגדות רכיב לזרם החשמלי; יחידה אוהם (Ω)