Spanning in reeksverbande
Wat is Spanningsreeks?
'n reekskring of reeksverbinding verwys na wanneer twee of meer elektriese komponente in 'n kettingagtige rangskikking binne 'n kring gekoppel word. In so 'n kring is daar net 'n enkele manier vir laai om deur die kring te vloei. Die potensiaalverskil in laai tussen twee punte in 'n elektriese kring staan bekend as spanning. In hierdie artikel sal ons in detail oor spannings in 'n reeks kring bespreek.
Die batterij van 'n kring verskaf energie vir die laai om deur die batterij te vloei en 'n potensiaalverskil te skep tussen die eindes van die buite-kring. As ons nou 'n sel van 2 volt aanneem, sal dit 'n potensiaalverskil van 2 volt oor die buite-kring skep.
Die elektriese potensiaalwaarde by die positiewe terminal is 2 volt groter as die negatiewe terminal. So, wanneer laai van die positiewe na die negatiewe terminal vloei, veroorsaak dit 'n verlies van 2 volt in elektriese potensiaal.
Dit word aangedui as spanningsval. Dit gebeur wanneer die elektriese energie van die laai in ander vorms (meganiese, warmte, lig, ens.) omskep word terwyl dit deur die komponente (weerstande of belasting) in die kring vloei.
As ons 'n kring met meer as een weerstand in reeks gekoppel en met 'n 2V-sel voorsien, is die totale verlies in elektriese potensiaal 2V. Dit beteken dat daar 'n sekere spanningsval in elke gekoppelde weerstand sal wees. Maar ons kan sien dat die som van die spanningsval van alle komponente 2V sal wees, wat ekwivalent is aan die spanning van die stroombron.
Wiskundig kan ons dit uitdruk as
Deur gebruik te maak van Ohm se wet kan die individuele spanningsval bereken word as
Ons kan nou 'n reeks kring aanneem wat bestaan uit 3 weerstande en deur 'n 9V-energiebron gevoed word. Hier gaan ons die potensiaalverskil op verskillende plekke tydens die vloei van stroom deur die reeks kring vind.
Die plekke is in rooi in die kring gemerk. Ons weet dat stroom in die rigting van die positiewe terminal na die negatiewe terminal van die bron vloei. Die negatiewe teken van die spanning of potensiaalverskil verteenwoordig die verlies in potensiaal as gevolg van die weerstand.
Die elektriese potensiaalverskil van verskillende punte in die kring kan met behulp van 'n diagram, genaamd die elektriese potensiaaldiagram, voorgestel word, soos hieronder getoon.
In hierdie voorbeeld is die elektriese potensiaal by A = 9V omdat dit die hoër potensiaal terminal is. Die elektriese potensiaal by H = 0V omdat dit die negatiewe terminal is. Wanneer die stroom deur die 9V-stroombron vloei, wen die laai 9V elektriese potensiaal, van H na A. Terwyl die stroom deur die buite-kring vloei, verloor die laai hierdie 9V volledig.
Hier gebeur dit in drie stappe. Daar sal 'n spanningsval wees wanneer die stroom deur die weerstande vloei, maar geen spanningsval gebeur wanneer die vloei deur die skynbare draad is. So, ons kan sien dat tussen die punte AB, CD, EF en GH, daar geen spanningsval is nie. Maar tussen die punte B en C, is die spanningsval 2V.
Dit beteken dat die bronspanning 9V word 7V. Vervolgens, tussen die punte D en E, is die spanningsval 4V. By hierdie punt word die spanning 7V 3V. Laastens, tussen die punte F en G, is die spanningsval 3V. By hierdie punt word die spanning 3V 0V.
In die gedeelte van die kring tussen die punte G en H, is daar geen energie vir die laai nie. So, dit benodig 'n energie-boost om weer deur die buite-kring te vloei. Dit word deur die stroombron verskaf terwyl die laai van H na A vloei.
Verskeie spanningsbronne in reeks kan vervang word deur 'n enkele spanningsbron deur die som totaal van al die spanningsbronne te neem. Maar ons moet die polariteit in ag neem soos hieronder getoon.
Wisselspanningsbronne in Reeks
In die geval van wisselspanningsbronne in reeks, kan die spanningsbronne bymekaargetel of saamgevoeg word om 'n enkele bron te vorm, mits die hoekfrequentie (ω) van die verbonden bronne dieselfde is. As die wisselspanningsbronne in reeks van verskillende hoekfrequenties is, kan hulle bymekaargetel word, mits die stroom deur die verbonden bronne dieselfde is.
Toepassing van Spanning in Reeks Kringe
Die toepassing van spannings in reeks kringe sluit in:
