Conţinut
- Bazele circuitelor electrice
- Serie vs. Circuite paralele
- Calcularea rezistenței pentru un circuit de serie
- Calcularea rezistenței pentru un circuit paralel
- Cum rezolvați un circuit de combinație în serie și paralel
- Alte calcule
A lua cunoștință de elementele de bază ale electronicii înseamnă a înțelege circuitele, modul în care funcționează și cum să calculeze lucruri precum rezistența totală din jurul diferitelor tipuri de circuite. Circuitele din lumea reală se pot complica, dar le puteți înțelege cu cunoștințele de bază pe care le ridicați din circuite mai simple, idealizate.
Cele două tipuri principale de circuite sunt în serie și paralele. Într-un circuit în serie, toate componentele (cum ar fi rezistențele) sunt dispuse într-o linie, o singură buclă de sârmă formând circuitul. Un circuit paralel se desparte în mai multe căi cu una sau mai multe componente pe fiecare. Calcularea circuitelor în serie este ușoară, dar este important să înțelegem diferențele și modul de lucru cu ambele tipuri.
Bazele circuitelor electrice
Energia electrică curge doar în circuite. Cu alte cuvinte, are nevoie de o buclă completă pentru ca ceva să funcționeze. Dacă rupeți bucla cu un comutator, puterea nu mai curge, iar lumina dvs. (de exemplu) se va stinge. O definiție simplă a circuitului este o buclă închisă a unui conductor pe care electronii se pot deplasa, de obicei constând dintr-o sursă de energie (o baterie, de exemplu) și o componentă sau dispozitiv electric (precum un rezistor sau un bec) și un fir conductor.
Va trebui să luați cunoștință cu o terminologie de bază pentru a înțelege modul în care circulă circuitele, dar veți cunoaște majoritatea termenilor din viața de zi cu zi.
O „diferență de tensiune” este un termen pentru diferența de energie potențială electrică între două locuri, pe unitate de încărcare. Bateriile funcționează creând o diferență de potențial între cele două terminale ale acestora, ceea ce permite ca un curent să curgă de la unul la celălalt atunci când sunt conectate într-un circuit. Potențialul la un moment dat este din punct de vedere tehnic, dar diferențele de tensiune sunt importante în practică. O baterie de 5 volți are o diferență de potențial de 5 volți între cele două terminale și 1 volt = 1 joule per coulomb.
Conectarea unui conductor (cum ar fi un fir) la ambele terminale ale unei baterii creează un circuit, cu un curent electric care curge în jurul său. Curentul este măsurat în amperi, ceea ce înseamnă coulombe (de taxă) pe secundă.
Orice conductor va avea „rezistență” electrică, ceea ce înseamnă opoziția materialului la curgerea curentului. Rezistența este măsurată în ohmi (Ω), iar un conductor cu o rezistență de 1 ohm conectat pe o tensiune de 1 volt ar permite să curgă un curent de 1 amp.
Relația dintre acestea este încapsulată de legea lui Ohm:
V = IR
Cuvintele, „tensiunea este egală cu curentul înmulțit cu rezistența.”
Serie vs. Circuite paralele
Cele două tipuri principale de circuite se disting prin modul în care componentele sunt aranjate în ele.
O serie simplă de definire a circuitului este: „Un circuit cu componentele aranjate în linie dreaptă, astfel tot curentul curge prin fiecare componentă pe rând.” Dacă ați făcut un circuit de bază cu o baterie conectată la două rezistențe, apoi o conexiune care se întoarce la baterie, cele două rezistențe ar fi în serie. Deci curentul ar merge de la terminalul pozitiv al bateriei (prin convenție, tratezi curentul ca și cum ar ieși din capătul pozitiv) la primul rezistor, de la cel de-al doilea rezistor și apoi înapoi la baterie.
Un circuit paralel este diferit. Un circuit cu două rezistențe în paralel s-ar împărți în două piese, cu o rezistență pe fiecare. Când curentul ajunge la o joncțiune, aceeași cantitate de curent care intră în joncțiune trebuie să părăsească și joncțiunea. Aceasta se numește conservarea taxelor sau în special pentru electronică, legea actuală a lui Kirchhoff. Dacă cele două căi au rezistență egală, un curent egal va curge în jos, astfel încât dacă 6 amperi de curent ating o joncțiune cu rezistență egală pe ambele căi, 3 amperi vor curge în jos pe fiecare. Căile apoi se reîntorc înainte de a vă reconecta la baterie pentru a finaliza circuitul.
Calcularea rezistenței pentru un circuit de serie
Calcularea rezistenței totale de la mai multe rezistențe subliniază distincția între circuite în serie sau paralele. Pentru un circuit în serie, rezistența totală (Rtotal) este doar suma rezistențelor individuale, deci:
R_ {total} = R_1 + R_2 + R_3 + ...Faptul că este un circuit în serie înseamnă că rezistența totală pe traseu este doar suma rezistențelor individuale de pe ea.
Pentru o problemă de practică, imaginați-vă un circuit în serie cu trei rezistențe: R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω și R3 = 6 Ω. Calculați rezistența totală din circuit.
Aceasta este pur și simplu suma rezistențelor individuale, deci soluția este:
begin {align} R_ {total} & = R_1 + R_2 + R_3 & = 2 ; Omega ; + 4 ; Omega ; +6 ; Omega & = 12 ; Omega end {align}Calcularea rezistenței pentru un circuit paralel
Pentru circuite paralele, calculul Rtotal este ceva mai complicat. Formula este:
{1 deasupra {2pt} R_ {total}} = {1 deasupra {2pt} R_1} + {1 deasupra {2pt} R_2} + {1 deasupra {2pt} R_3}Nu uitați că această formulă vă oferă reciprocitatea rezistenței (adică una împărțită la rezistență). Deci trebuie să împărțiți unul la răspuns pentru a obține rezistența totală.
Imaginați-vă că aceleași trei rezistențe de atunci erau aranjate în paralel în schimb. Rezistența totală ar fi dată de:
begin {align} {1 superior {2pt} R_ {total}} & = {1 deasupra {2pt} R_1} + {1 deasupra {2pt} R_2} + {1 deasupra {2pt} R_3} & = {1 deasupra {2pt} 2 ; Ω} + {1 deasupra {2pt} 4 ; Ω} + {1 deasupra {2pt} 6 ; Ω} & = {6 deasupra {2pt} 12 ; Ω} + {3 deasupra {2pt} 12 ; Ω} + {2 deasupra {2pt} 12 ; Ω} & = {11 deasupra {2pt} 12Ω} & = 0.917 ; Ω ^ {- 1} end {aliniat}Dar acesta este 1 / Rtotal, deci răspunsul este:
begin {align} R_ {total} & = {1 deasupra {2pt} 0.917 ; Ω ^ {- 1}} & = 1,09 ; Omega end {align}Cum rezolvați un circuit de combinație în serie și paralel
Puteți descompune toate circuitele în combinații de circuite în serie și paralele. O ramură a unui circuit paralel poate avea trei componente în serie, iar un circuit ar putea fi compus dintr-o serie de trei secțiuni paralele, ramificate la rând.
Rezolvarea unor probleme ca aceasta înseamnă doar descompunerea circuitului în secțiuni și rezolvarea lor pe rând. Luați în considerare un exemplu simplu, unde există trei ramuri pe un circuit paralel, dar una dintre aceste ramuri are atașată o serie de trei rezistențe.
Trucul pentru rezolvarea problemei constă în încorporarea calculului rezistenței seriei în cea mai mare pentru întregul circuit. Pentru un circuit paralel, trebuie să folosiți expresia:
{1 deasupra {2pt} R_ {total}} = {1 deasupra {2pt} R_1} + {1 deasupra {2pt} R_2} + {1 deasupra {2pt} R_3}Dar prima ramură, R1, este de fapt format din trei rezistențe diferite din serie. Deci, dacă vă concentrați pe acest lucru, știți că:
R_1 = R_4 + R_5 + R_6Imaginează-ți asta R4 = 12 Ω, R5 = 5 Ω și R6 = 3 Ω. Rezistența totală este:
begin {align} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 & = 12 ; Omega ; + 5 ; Omega ; + 3 ; Omega & = 20 ; Omega end {align}Cu acest rezultat pentru prima ramură, puteți trece la problema principală. Cu un singur rezistor pe fiecare dintre cărările rămase, spuneți asta R2 = 40 Ω și R3 = 10 Ω. Acum puteți calcula:
begin {align} {1 superior {2pt} R_ {total}} & = {1 deasupra {2pt} R_1} + {1 deasupra {2pt} R_2} + {1 deasupra {2pt} R_3} & = {1 deasupra {2pt} 20 ; Ω} + {1 deasupra {2pt} 40 ; Ω} + {1 deasupra {2pt} 10 ; Ω} & = {2 deasupra {2pt} 40 ; Ω} + {1 deasupra {2pt} 40 ; Ω} + {4 deasupra {2pt} 40 ; Ω} & = {7 deasupra {2pt} 40 ; Ω} & = 0,175 ; Ω ^ {- 1} end {aliniat}Deci, asta înseamnă:
begin {align} R_ {total} & = {1 deasupra {2pt} 0.175 ; Ω ^ {- 1}} & = 5.7 ; Omega end {align}Alte calcule
Rezistența este mult mai ușor de calculat pe un circuit în serie decât un circuit paralel, dar nu este întotdeauna cazul. Ecuațiile pentru capacitanță (C) în circuite în serie și paralele funcționează practic invers. Pentru un circuit în serie, aveți o ecuație pentru reciprocitatea capacitanței, deci calculați capacitatea totală (Ctotal) cu:
{1 deasupra {2pt} C_ {total}} = {1 deasupra {2pt} C_1} + {1 deasupra {2pt} C_2} + {1 deasupra {2pt} C_3} + ...Și atunci trebuie să împărțiți unul după acest rezultat pentru a găsi Ctotal.
Pentru un circuit paralel, aveți o ecuație mai simplă:
C_ {total} = C_1 + C_2 + C_3 + ...Cu toate acestea, abordarea de bază pentru rezolvarea problemelor cu circuite în serie sau paralele este aceeași.