Conţinut

• paşi
• sfaturi

Cel mai simplu mod de a-ți imagina un circuit în serie este să te gândești la un lanț de elemente. Aceste elemente sunt dispuse consecutiv pe aceeași linie. Astfel, există o singură cale pe care o pot lua electronii și încărcările. După înțelegerea detaliilor implicate într-o asociere în serie, puteți afla cum să calculați curentul electric total.

paşi

Partea 1 din 4: Învățarea terminologiei de bază

1. 

   Înțelegeți ce este actual. Curentul electric este un flux ordonat de particule încărcate electric (cum ar fi electroni) sau, matematic, fluxul de sarcini pe unitatea de timp. Dar ce este o încărcare și un electron? Electronul este o particulă încărcată negativ. Încărcarea este o proprietate fizică a materiei utilizate pentru a identifica dacă este încărcată pozitiv sau negativ. La fel ca magneții, se atrag sarcinile semnalelor egale și tarifele semnalelor opuse.
   • Să folosim apa ca exemplu. Apa este formată de molecula H₂O (doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen legați împreună). Știm că atomul de oxigen și atomii de hidrogen se reunesc pentru a forma molecula H₂SCHENGEN.
   • Un flux de apă este format din milioane și milioane din aceste molecule. Putem compara curentul de apă cu curentul electric; moleculele de apă sunt echivalente cu electronii, iar sarcina electrică a atomilor de hidrogen și oxigen.

2. 

   
   
   Înțelegeți care este diferența de potențial. Diferența de potențial (numită și tensiune electrică) este „forța” care determină mișcarea curentului electric. Pentru a ilustra care este o diferență de potențial, să ne gândim la o baterie: în interiorul acesteia, există o serie de reacții chimice care duc la o aglomerare de electroni la polul său pozitiv.
   • Dacă conectăm polul pozitiv al bateriei la polul negativ printr-un fir, vom determina electronii să se miște împreună (acest lucru se datorează repulsiei sarcinilor aceluiași semnal).
   • Datorită principiului conservării încărcării electrice (el spune că suma încărcărilor electrice dintr-un sistem izolat trebuie să fie constantă), electronii vor încerca să echilibreze sarcinile din sistem din punctul celei mai mari concentrații până la cea mai mică concentrație (adică de la polul pozitiv la polul negativ al bateriei).
   • Această mișcare a electronilor produce o diferență de potențial (sau pur și simplu ddp).

3. 

   
   
   Înțelegeți care este rezistența. Rezistența electrică este opoziția cu fluxul de sarcini electrice.
   • Rezistențele sunt componente ale unui circuit care au o rezistență semnificativă. Acestea sunt dispuse în anumite părți ale circuitului pentru a regla fluxul de sarcini sau electroni.
   • Dacă nu există rezistențe în circuit, nu va exista controlul mișcării electronilor. În acest caz, echipamentul poate primi sarcini în exces și poate ajunge la deteriorare (sau supraîncălzire din cauza supraîncărcării).

Partea 2 din 4: Calcularea curentului electric total al unui circuit în serie

1. 

   
   
   Calculați rezistența totală. Luați un paie de plastic și beți puțină apă. Acum, zdrobiți câteva părți din paie și beți din nou. Ați observat vreo diferență? Lichidul ar trebui să vină într-o cantitate mai mică. Fiecare parte protejată a paiului acționează ca un rezistor; ele servesc la blocarea trecerii apei (care la rândul său joacă rolul curentului electric). Deoarece șanțurile sunt în ordine, spunem că sunt în serie. Pe baza acestui exemplu, putem concluziona că rezistența totală a unei asociații de serie va fi egală cu:
   • R_(total) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Calculați diferența de potențial total. În majoritatea problemelor, valoarea totală ddp va fi furnizată în declarație; dacă problema furnizează valorile ddp individuale pentru fiecare rezistor, putem folosi următoarea ecuație:
   • U_(total) = U₁ + U₂ + U₃.
   • De ce această ecuație? Să luăm în considerare din nou analogia paiului: după ce o frământăm, ce se întâmplă? Va trebui să împingeți mai tare pentru ca apa să treacă prin paie. Forța totală pe care o faceți depinde de suma forțelor necesare la fiecare punct încărcat de paie.
   • „Puterea” necesară este diferența de potențial; determină curgerea apei sau a curentului electric. Prin urmare, putem concluziona că totalul ddp va fi calculat adăugând ddps-urile individuale ale fiecărui rezistor.

3. 

   Calculați curentul electric total al sistemului. Folosind din nou analogia paiului: după ce o frământăm, se schimbă cantitatea de apă? Nu. Deși viteza lichidului se schimbă, cantitatea de apă pe care o beți nu se modifică. Dacă urmăriți apa intrând și părăsind părțile zdrobite ale paiului, veți observa că aceste două cantități sunt aceleași; aceasta se datorează vitezei fixate a debitului de lichid. Prin urmare, putem afirma că:
   • eu₁ = Eu₂ = Eu₃ = Eu_(total).

4. 

   Amintiți-vă prima lege din Oh M. În plus față de ecuațiile arătate, puteți utiliza și ecuația legii din Oh M: raportează diferența de potențial (ddp), curentul total și rezistența circuitului.
   • U_(total) = Eu_(total) x R_(total).

5. 

   Rezolvați următorul exemplu. Trei rezistențe, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω și R₃ = 9Ω, sunt asociate în serie. Diferența de potențial aplicată circuitului este de 2,5V. Calculați valoarea curentului electric total. Pentru început, să calculăm rezistența totală a circuitului:
   • R_(total) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Prin urmare, R_(total)= 21Ω

6. 

   Aplică legea din Oh M pentru a determina valoarea curentului electric total:
   • U_(total) = Eu_(total) x R_(total).
   • eu_(total) = U_(total)/ R_(total).
   • eu_(total) = 2.5V / 21Ω.
   • eu_(total) = 0,1190A.

Partea 3 din 4: Calcularea curentului electric total al unui circuit în paralel

1. 

   Înțelegeți ce este un circuit paralel. După cum sugerează și numele, circuitul paralel conține elemente dispuse în paralel. Pentru aceasta, mai multe fire sunt utilizate pentru a crea căi prin care poate circula curentul electric.

2. 

   Calculați diferența de potențial total. Cum toate terminologiile au fost deja explicate în secțiunea anterioară, mergem direct la demonstrația ecuațiilor aplicate în circuite paralele. Pentru a ilustra, imaginați-vă o țeavă cu două furci (cu diametre diferite). Pentru ca apa să treacă prin cele două conducte, va fi necesară aplicarea de forțe diferite la fiecare dintre ele? Nu. Veți avea nevoie de suficientă putere doar pentru a face ca apa să curgă. Prin urmare, având în vedere că apa joacă rolul curentului electric și că forța joacă rolul diferenței de potențial, putem spune că:
   • U_(total) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Calculați rezistența electrică totală. Să presupunem că doriți să reglați apa care trece prin cele două conducte. Care ar fi cel mai bun mod de a face acest lucru? Utilizați o singură supapă de oprire la fiecare furcă sau instalați mai multe supape consecutiv? A doua opțiune ar fi cea mai bună alegere. Pentru rezistențe, analogia funcționează la fel. Rezistențele conectate în serie reglează curentul electric într-un mod mult mai eficient decât atunci când sunt conectate în paralel. Ecuația utilizată pentru calcularea rezistenței totale într-un circuit paralel este:
   • 1 / R_(total) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Calculați curentul electric total. Revenind la exemplul nostru: calea prin care trece apa este împărțită. Același lucru este valabil și pentru curentul electric. Deoarece există mai multe căi prin care se pot deplasa încărcături, spunem că curentul este împărțit. Căile diferite nu vor primi neapărat aceeași cantitate de sarcini. Acest lucru depinde de rezistențele și materialele fiecărui fir. Prin urmare, ecuația pentru calculul curentului electric total va fi suma curenților pentru fiecare cale:
   • eu_(total) = Eu₁ + Eu₂ + Eu₃.
   • Nu putem utiliza această formulă fără valorile individuale ale curentului electric. Pentru acest caz, putem aplica și prima lege din Oh M.

Partea 4 din 4: Rezolvarea unui exemplu cu circuite paralele și în serie

1. 

   Rezolvați următorul exemplu. Patru rezistențe dintr-un circuit sunt împărțite în două fire în paralel. Primul fir conține R₁ = 1Ω și R₂ = 2Ω. Al doilea fir conține R₃ = 0,5Ω și R₄ = 1,5Ω. Rezistențele fiecărui fir sunt asociate în serie. Diferența de potențial aplicată primului fir este de 3V. Calculați valoarea totală a curentului electric.

2. 

   Începeți prin calcularea rezistenței totale. Deoarece rezistențele de pe fiecare fir sunt conectate în serie, mai întâi calculăm rezistența totală pe fiecare fir.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Înlocuiți valorile din pasul anterior din ecuație pentru asociații paralele. Deoarece firele sunt asociate în paralel, acum aplicăm valorile din articolul anterior în ecuația pentru conexiuni în paralel.
   • (1 / R_(total)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(total)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(total)) = 5/6.
   • R_(total) = 1,2Ω.

4. 

   Calculați diferența de potențial total. Deoarece diferența de potențial este aceeași într-o asociere paralelă, putem spune că:
   • U_(total) = U₁ = 3V.

5. 

   Aplică legea din Oh M. Acum, folosiți legea din Oh M pentru a determina valoarea curentului electric total.
   • U_(total) = Eu_(total) x R_(total).
   • eu_(total) = U_(total)/ R_(total).
   • eu_(total) = 3V / 1.2Ω.
   • eu_(total) = 2,5 A.

sfaturi

• Valoarea rezistenței totale a unui circuit paralel este întotdeauna mai mică decât valoarea rezistenței de toate celelalte rezistențe din asociere.
• Terminologii importante:
  • Circuit electric: set de componente (rezistențe, condensatoare și inductoare) conectate prin fire prin care trece un curent electric în ordine.
  • Rezistori: componente care pot reduce intensitatea unui curent electric.
  • Curent electric: fluxul comandat al sarcinilor electrice. Unitatea dvs. S.I. amper (THE).
  • Diferența de potențial (ddp): lucrare produsă pe unitatea de sarcină electrică. Unitatea dvs. S.I. volt (V).
  • Rezistența electrică: măsura opoziției cu trecerea curentului electric. Unitatea dvs. S.I. Oh M (Ω).