HodTari.com

Sådan analyserer du resistive kredsløb ved hjælp af Ohms lov

Modstandskredsløb kan analyseres ved at kombinere modstande parallelt og i serie i en enkelt ækvivalent modstand. Således kan vi bruge Ohms lov til at finde strømmen eller spændingen på tværs af den. Herefter kan vi gøre den inverse vej og bruge Ohms lov til at beregne spænding og strøm for hver modstand i netværket.

De ligninger, der kræves for at udføre denne analyse, vil blive introduceret under eksemplerne i artiklen. Henvisninger er citeret, men der er nok information til at anvende begreberne uden at skulle bruge nogen af ​​dem. Trin-for-trin vejledning stil bruges kun i sessioner med mere end et trin.

Video: Definition of Current | Part 1 | LECTURE

Alle modstande vil blive præsenteret som modstande (en zigzag linje i diagrammer). Forbindelserne vil blive præsenteret som linjer, og vi antager dem med modstands nul (i det mindste omtrent i forhold til de viste modstande).

Hovedtrinnene er præsenteret nedenfor.

trin

Billedbetegnelse Analyser resistive kredsløb ved hjælp af Ohm` class=
1
Hvis der er mere end 1 modstand i kredsløbet, er det nødvendigt at finde den tilsvarende modstand "R" af hele netværket, som vist i "Kombinationer af serie og parallelle modstande" nedenfor.
  • Billedbetegnelse Analyser resistive kredsløb ved hjælp af Ohm` class=
    2
    Anvend Ohm`s lov til værdien af ​​"R" som eksemplificeret i afsnittet "Ohms lov" nedenfor.


  • Billedbetegnelse Analyser resistive kredsløb ved hjælp af Ohm` class=
    3
    Hvis der er mere end en modstand i kredsløbet, kan værdien af ​​spændingen eller strømmen i det foregående trin anvendes i Ohms lov til at finde disse mængder for enhver modstand i netværket.

    • Ohms lov

    Ohms lov kan skrives på tre tilsvarende måder afhængigt af hvad vi vil finde:

    (1) V = IR

    (2) I = V / R

    (3) R = V / I

    "V" er spændingen mellem modstanden (den elektriske potentialforskel), "I" er strømmen gennem kredsløbet, og "R" er modstandsværdien. Hvis modstanden er en modstand (en komponent med kalibreret modstandsværdi), er den sædvanligvis mærket med en "R" efterfulgt af et nummer, såsom "R1", "R105" osv.

    Formular (1) kan nemt omdannes til formularer (2) eller (3) ved algebraisk manipulation. I nogle tilfælde bruges bogstavet "E" i stedet for "V" (for eksempel "E = IR"), hvor "E" refererer til "elektromotorisk kraft", et andet navn for "spænding".

    Formen (1) anvendes, når strømmen er kendt gennem en kendt modstandsdistance.

    Formularen (2) anvendes, når spændingen er kendt mellem en modstand af kendt værdi.

    Formularen (3) bruges, når vi har information om spændingen mellem modstanden og strømmen igennem den, men vi kender ikke værdien af ​​dens modstand.

    Standard enheder (SI) af hver parameter i Ohms lov er:

    • Spændingsfaldet "V" mellem modstanden er angivet i volt, forkortet som "V". Forkortelsen "V" for "volt" bør ikke forveksles med Ohm`s spænding "V".
    • Nuværende "I" er angivet i ampere, forkortet som "A".
    • Modstanden "R" er angivet i ohm, som normalt repræsenteres af det græske symbol på øvre omega (Ω). Bogstavet "k" betyder et flertal af "tusinde" ohm og "M" et flertal af en "million" ohm.

    Ohm`s lov fungerer for ethvert kredsløb, der kun indeholder resistive elementer (modstand eller modstand af ledere, såsom kabler). Hvis reaktive elementer er til stede (såsom induktorer eller kondensatorer), gælder det ikke direkte som vist ovenfor (ligningen har fremlagt kun "R", der ikke omfatter induktans eller kapacitans). Loven kan anvendes i resistive kredsløb uanset hvordan spændingen påføres eller hvis strømmen er DC, AC eller et vilkårligt variabelt signal ved den øjeblikkeligt undersøgte tid. Hvis hovedspændingen eller strømmen er i form af en AC sinusbølge (som formen af ​​en 60 Hz hjemmekilde), er spændings- og strømforsyningerne normalt angivet i volt eller ampere RMS (root mean square value).

    For information om Ohms lov, herunder hvordan den blev fundet, og hvad dens historie er, se Ohm lov artiklen om Wikipedia.

    Eksempel: Spændingsvariation gennem et ledning

    Antag, at vi vil finde spændingsvariationen gennem en ledning, når en strøm på 1 A strømmer gennem den. Trådmodstanden er 0,5 Ω. Ved hjælp af formularen (1) af Ohms lov ovenover kan vi finde værdien af ​​spændingen over ledningen:

    Video: SEMICONDUCTORS | A Simplified Overview

    V = IR = (1 A) (0,5 Ω) = 0,5 V (dvs. 1/2 volt)

    Hvis strømmen kommer fra en 60 Hz og 1 A hjemmekilde, vil resultatet være det samme, 0,5, men enhederne vil være i kvadratiske gennemsnitsvolt.

    Modstande i serie

    Den samlede modstand af en serie af serieforbundne modstande (se figur) er stort set summen af ​​alle deres modstande. For "n" modstande detoneret af R1, R2, ..., Rn.

    Rsamlede = R1 + R2 + ... + Rn

    Eksempel: Serie Modstande

    Forestil dig at vi har 3 modstande forbundet i serie:
    R1 = 10 Ω
    R2 = 22 Ω
    R3 = 0,5 Ω

    Den resulterende samlede modstand er:

    Rsamlede = R1 + R2 + R3 = 10 + 22 + 0,5 = 32,5 Ω

    Modstande i Parallel

    Den samlede modstand af en gruppe af modstande, der er forbundet i "parallel" (se diagram til højre) er givet af:

    1 / Rsamlede = 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / Rn

    Den fælles notation for "parallelt" er normalt skrevet som to parallelle stænger ("//"). For eksempel kan R1 i parallel med R2 være repræsenteret som "R1 / R2". Bemærk at R1 // R2 = R2 // R1. En gruppe på 3 modstande R1, R2 og R3 parallelt kan betegnes som "R1 // R2 // R3".

    Eksempel: Parallelle modstande

    For to modstande parallelt, R1 = 10 Ω og R2 = 10 Ω (begge af samme værdi) har vi:

    Billedets titel SeriesParallelExampleEq_708.jpg


    Den totale modstand vil altid være lavere end modstanden af ​​kredsløbets mindste modstand.

    Kombinationer af serie og parallelle modstande

    Netværk af kombinationer af serier og parallelle modstande kan analyseres ved at kombinere dem til en ækvivalent modstand med en resulterende modstand.

    trin

    1. Vi kombinerer normalt alle modstande parallelt i en tilsvarende modstand ved hjælp af "Parallel Resistors" -sessionen ovenfor. Pas på med parallelle segmenter, der også har elementer i serie, de skal først kombineres ved at tilføje deres modstande.
    2. Kombiner modstande i serie ved at tilføje deres værdier og opnå den samlede værdi af netværket Rsamlede.
    3. Brug Ohms lov til at finde den samlede strøm af nettet for en påført spænding eller spændingen på en given strøm.
    4. Strømmen eller spændingen i det foregående trin kan bruges til at finde strømmene og spændingerne i netværket ved hjælp af Ohms lov.
    5. Anvend denne strøm eller spænding i Ohms lov for at finde spændingen over eller strømmen over enhver modstand i kredsløbet. Dette trin er demonstreret i eksemplet illustreret nedenfor.

    Video: VOLTAGE DIVIDER CIRCUITS | A Simplified Overview

    De to første trin skal anvendes iterativt til store kredsløb.

    Eksempel: Blandet netværk

    For netværket vist til højre, vil først modstandene parallelt kombineres for at finde R1 // R2. Med dette kan vi finde netværkets samlede modstand som:

    Rsamlede = R3 + R1 / R2

    Antag at R3 = 2 Ω, R2 = 10 Ω, R1 = 15 Ω, og et 12 V batteri påføres mellem netværket, hvilket gør spændingen Vsamlede = 12 volt Løsning af problemet ved hjælp af ovenstående trin får vi:


    Spændingen mellem R3 (betegnet VR3) kan derefter beregnes ved Ohms lov, da strømmen gennem kredsløbet er blevet opdaget og måler 1,5 A:

    VR3 = (Isamlede) (R3) = 1,5 A x 2 Ω = 3 V

    Spændingen mellem R2 (som er den samme spænding mellem R1) kan beregnes med Ohms lov ved at gange den nuværende I = 1,5 gange den tilsvarende parallelle modstand R1 // R2 = 6 Ω, hvilket resulterer i 1,5 x 6 = 9 V, eller beregnes ved at trække spændingen mellem R3 (VR3, beregnet ovenfor) af den anvendte spænding på 12 V, dvs. 12 V - 3 V = 9 V. Når vi har opdaget dette, er strømmen gennem R2 (betegnet IR2) kan også beregnes ved hjælp af Ohms lov (hvor spændingen mellem R2 betegnes med "VR2"):

    jegR2 = VR2) / R2 = (9 V) / (10 Ω) = 0,9 A

    Strømmen igennem R1 kan findes analogt ved hjælp af Ohms lov ved at dividere spændingen mellem modstanden (9 V) med sin modstand (15 Ω), hvilket resulterer i 0,6 A strøm ved R1. Bemærk, at strømmen gennem R2 (0,9 A) plus strømmen gennem R1 (0,6 A) er lig med den samlede strøm mellem batteriets klemmer, dvs. 1,5 A.

    Del på sociale netværk:

    Relaterede
    © 2024 HodTari.com