Tensió en circuits sèrie
Què són les tensions en sèrie?
Un circuït en sèrie o connexió en sèrie es refereix a quan dos o més components elèctrics estan enllaçats en una disposició en cadena dins d'un circuit. En aquest tipus de circuit, només hi ha una manera perquè la càrrega passi pel circuit. La variació del potencial de càrrega entre dos punts en un circuit elèctric es coneix com a tensió. En aquest article, discutirem amb detall les tensions en un circuit en sèrie.
La bateria d'un circuit proporciona energia perquè la càrrega passi a través de la bateria i crear una diferència de potencial entre els extrems del circuit extern. Ara, si assumim una pila de 2 volts, crearà una diferència de potencial de 2 volts al circuit extern.
El valor del potencial elèctric al terminal positiu és 2 volts més gran que el terminal negatiu. Així, quan la càrrega flueix del terminal positiu al negatiu, provoca una pèrdua de 2 volts en el potencial elèctric.
Això es denomina caiguda de tensió. Això succeeix quan l'energia elèctrica de la càrrega es converteix en altres formes (mecànica, calor, llum, etc.) mentre passa a través dels components (resistors o càrrega) en el circuit.
Si considerem un circuit amb més d'un resistor connectat en sèrie i alimentat amb una pila de 2V, la pèrdua total de potencial elèctric és de 2V. És a dir, hi haurà una certa caiguda de tensió en cada resistor connectat. Però podem veure que la suma de la caiguda de tensió de tots els components serà de 2V, equivalent a la tensió de la font d'energia.
Matemàticament, ho podem expressar com
Utilitzant la Llei d'Ohm, les caigudes de tensió individuals es poden calcular com
Ara, podem assumir un circuit en sèrie que consta de 3 resistors i alimentat per una font d'energia de 9V. Aquí, trobarem la diferència de potencial en diferents ubicacions durant el pas de la corrent a través del circuit en sèrie.
Les ubicacions estan marcats en color vermell en el circuit a continuació. Sabem que la corrent passa en la direcció del terminal positiu cap al terminal negatiu de la font. El signe negatiu de la tensió o diferència de potencial representa la pèrdua de potencial deguda al resistor.
La diferència de potencial elèctric en diferents punts del circuit es pot representar amb l'ajuda d'un diagrama anomenat diagrama de potencial elèctric, que es mostra a continuació.
En aquest exemple, el potencial elèctric a A = 9V ja que és el terminal de major potencial. El potencial elèctric a H = 0V ja que és el terminal negatiu. Quan la corrent passa a través de la font d'energia de 9V, la càrrega guanya 9V de potencial elèctric, des de H a A. Mentre la corrent passa a través del circuit extern, la càrrega perd aquests 9V completament.
Aquí, això succeeix en tres passos. Hi haurà una caiguda de tensió quan la corrent passi a través dels resistors, però no hi haurà caiguda de tensió quan el pas sigui a través del fil pur. Així, podem veure que entre els punts AB, CD, EF i GH; no hi ha caiguda de tensió. Però entre els punts B i C, la caiguda de tensió és de 2V.
És a dir, la tensió de la font de 9V es converteix en 7V. Seguidament, entre els punts D i E, la caiguda de tensió és de 4V. En aquest punt, la tensió de 7V es converteix en 3V. Finalment, entre els punts F i G, la caiguda de tensió és de 3V. En aquest punt, la tensió de 3V es converteix en 0V.
En la porció del circuit entre els punts G i H, no hi ha energia per a la càrrega. Així, necessita un augment d'energia per tornar a passar a través del circuit extern. Això es proporciona per la font d'energia quan la càrrega passa de H a A.
Les diverses fonts de tensió en sèrie es poden substituir per una sola font de tensió sumant totes les fonts de tensió. Però hem de tenir en compte la polaritat com es mostra a continuació.
Fonts de tensió CA en sèrie
En el cas de les fonts de tensió CA en sèrie, les fonts de tensió es poden afegir o combinar per formar una única font, sempre que la freqüència angular (ω) de les fonts connectades siguin idèntiques. Si les fonts de tensió CA connectades en sèrie tenen freqüències angulars diferents, es poden afegir juntament sempre que la corrent a través de les fonts connectades sigui la mateixa.
Aplicació de la tensió en circuits en sèrie
Les aplicacions de les tensions en circuits en sèrie inclouen:
