Τάση σε σειριακά κύκλωμα

Τι είναι Τάσεις σε Σειρά;

Ένα σειριακό κύκλωμα ή σειριακή σύνδεση αναφέρεται όταν δύο ή περισσότερα ηλεκτρικά συστατικά ενώνονται μαζί σε μια καταλανθασμένη διάταξη μέσα σε ένα κύκλωμα. Σε αυτό το είδος κυκλώματος, υπάρχει μόνο μία διαδρομή για την φορτίδα να διασχίσει το κύκλωμα. Η δυναμική μεταβολή της φορτίδας μεταξύ δύο σημείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται τάση. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε λεπτομερώς τις τάσεις σε ένα σειριακό κύκλωμα.

Η μπαταρία ενός κυκλώματος παρέχει ενέργεια για την φορτίδα να διασχίσει τη μπαταρία και να δημιουργήσει μια δυναμική διαφορά μεταξύ των άκρων του εξωτερικού κυκλώματος. Αν υποθέσουμε μια κυψέλη 2 βολτ, θα δημιουργήσει μια δυναμική διαφορά 2 βολτ στο εξωτερικό κύκλωμα.

Η τιμή της ηλεκτρικής δυναμικής στο θετικό σημείο είναι 2 βολτ μεγαλύτερη από το αρνητικό σημείο. Έτσι, όταν η φορτίδα ρέει από το θετικό στο αρνητικό σημείο, προκαλεί μια απώλεια 2 βολτ στην ηλεκτρική δυναμική.

Αυτό ονομάζεται πτώση τάσης. Αυτό συμβαίνει όταν η ηλεκτρική ενέργεια της φορτίδας μετατρέπεται σε άλλες μορφές (μηχανική, θερμότητα, φως κλπ) ενώ διασχίζει τα συστατικά (αντιστοίχους ή φορτίο) στο κύκλωμα.

Εάν θεωρήσουμε ένα κύκλωμα με περισσότερους από ένα αντιστοίχους συνδεδεμένους σε σειρά και τροφοδοτούνται με μια κυψέλη 2V, η συνολική απώλεια ηλεκτρικής δυναμικής είναι 2V. Δηλαδή, θα υπάρχει μια συγκεκριμένη πτώση τάσης σε κάθε συνδεδεμένο αντιστοίχου. Αλλά μπορούμε να δούμε ότι η άθροιση της πτώσης τάσης όλων των συστατικών θα είναι 2V, η οποία είναι ισοδύναμη με τη τάση της πηγής ενέργειας.

Μαθηματικά, μπορούμε να το εκφράσουμε ως

Χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, οι μεμονωμένες πτώσεις τάσης μπορούν να υπολογιστούν ως

Τώρα, μπορούμε να υποθέσουμε ένα σειριακό κύκλωμα που αποτελείται από 3 αντιστοίχους και τροφοδοτείται από μια πηγή ενέργειας 9V. Εδώ, θα βρούμε τη δυναμική διαφορά σε διαφορετικά σημεία κατά τη διάρκεια της διασχίσεως ρεύματος σε ολόκληρο το σειριακό κύκλωμα.

Τα σημεία είναι σημειωμένα με κόκκινο χρώμα στο κύκλωμα παρακάτω. Γνωρίζουμε ότι το ρεύμα διασχίζει από το θετικό σημείο προς το αρνητικό σημείο της πηγής. Το αρνητικό σημείο της τάσης ή της δυναμικής διαφοράς αντιπροσωπεύει την απώλεια δυναμικής λόγω του αντιστοίχου.

Η ηλεκτρική δυναμική διαφορά διαφορετικών σημείων στο κύκλωμα μπορεί να αναπαρασταθεί με τη βοήθεια ενός διαγράμματος που ονομάζεται διάγραμμα ηλεκτρικής δυναμικής, το οποίο είναι δείκτηκε παρακάτω.

Σε αυτό το παράδειγμα, η ηλεκτρική δυναμική στο A = 9V, καθώς είναι το σημείο υψηλής δυναμικής. Η ηλεκτρική δυναμική στο H = 0V, καθώς είναι το αρνητικό σημείο. Καθώς το ρεύμα διασχίζει την πηγή ενέργειας 9V, η φορτίδα αποκτά 9V ηλεκτρική δυναμική, από το H στο A. Καθώς το ρεύμα διασχίζει το εξωτερικό κύκλωμα, η φορτίδα χάνει αυτά τα 9V εντελώς.

Εδώ, αυτό συμβαίνει σε τρία βήματα. Θα υπάρχει πτώση τάσης όταν το ρεύμα διασχίζει τους αντιστοίχους, αλλά δεν υπάρχει πτώση τάσης όταν η διασχίση είναι μέσω απλού συνδέσμου. Οπότε, μπορούμε να δούμε ότι μεταξύ των σημείων AB, CD, EF και GH, δεν υπάρχει πτώση τάσης. Αλλά μεταξύ των σημείων B και C, η πτώση τάσης είναι 2V.

Δηλαδή, η πηγή τάσης 9V γίνεται 7V. Στη συνέχεια, μεταξύ των σημείων D και E, η πτώση τάσης είναι 4V. Σε αυτό το σημείο, η τάση 7V γίνεται 3V. Τέλος, μεταξύ των σημείων F και G, η πτώση τάσης είναι 3V. Σε αυτό το σημείο, η τάση 3V γίνεται 0V.

Στο τμήμα του κυκλώματος μεταξύ των σημείων G και H, δεν υπάρχει ενέργεια για τη φορτίδα. Οπότε, χρειάζεται μια ενεργητική βοήθεια για τη διασχίση του εξωτερικού κυκλώματος ξανά. Αυτή παρέχεται από την πηγή ενέργειας καθώς η φορτίδα διασχίζει από το H στο A.

Οι διάφορες πηγές τάσης σε σειρά μπορούν να αντικατασταθούν από