Напряжение в последовательных цепях
Что такое последовательные напряжения?
Последовательная цепь или последовательное соединение означает, что два или более электрических компонента соединены в цепочку внутри цепи. В таком типе цепи существует только один путь для прохождения заряда. Разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи называется напряжением. В этой статье мы подробно обсудим напряжения в последовательной цепи.
Батарея цепи предоставляет энергию для прохождения заряда через батарею и создания разности потенциалов на концах внешней цепи. Теперь, если мы предположим, что у нас есть элемент с напряжением 2 вольта, он создаст разность потенциалов 2 вольта во внешней цепи.
Значение электрического потенциала на положительном выводе на 2 вольта выше, чем на отрицательном. Таким образом, когда заряд течет от положительного к отрицательному выводу, происходит потеря 2 вольт электрического потенциала.
Это называется падением напряжения. Это происходит, когда электрическая энергия заряда преобразуется в другие формы (механическую, тепловую, световую и т.д.) при прохождении через компоненты (резисторы или нагрузку) в цепи.
Если мы рассмотрим цепь с несколькими резисторами, соединенными последовательно, и питаемыми от источника с напряжением 2 вольта, общая потеря электрического потенциала составит 2 вольта. То есть, будет определенное падение напряжения на каждом подключенном резисторе. Однако сумма падений напряжения на всех компонентах будет равна 2 вольтам, что эквивалентно напряжению источника питания.
Математически это можно выразить как
Используя закон Ома, можно рассчитать индивидуальные падения напряжения как
Теперь, давайте предположим, что последовательная цепь состоит из трех резисторов и питается от источника с напряжением 9 вольт. Здесь мы будем выяснять разность потенциалов в разных местах при прохождении тока по всей последовательной цепи.
Места обозначены красным цветом на схеме ниже. Мы знаем, что ток проходит от положительного вывода к отрицательному выводу источника. Отрицательный знак напряжения или разности потенциалов представляет собой потерю потенциала из-за резистора.
Разность потенциалов в различных точках цепи может быть представлена с помощью диаграммы, называемой электрической диаграммой потенциала, которая показана ниже.
В этом примере электрический потенциал в точке A = 9 вольт, так как это высокопотенциальный вывод. Электрический потенциал в точке H = 0 вольт, так как это отрицательный вывод. Когда ток проходит через источник питания с напряжением 9 вольт, заряд получает 9 вольт электрического потенциала, который проходит от H к A. При прохождении тока по внешней цепи заряд полностью теряет эти 9 вольт.
Здесь это происходит в три этапа. Будет падение напряжения, когда ток проходит через резисторы, но нет падения напряжения, когда проход происходит через простой провод. Таким образом, мы видим, что между точками AB, CD, EF и GH нет падения напряжения. Но между точками B и C падение напряжения составляет 2 вольта.
То есть исходное напряжение 9 вольт становится 7 вольт. Далее, между точками D и E, падение напряжения составляет 4 вольта. На этом этапе напряжение 7 вольт становится 3 вольтами. Наконец, между точками F и G, падение напряжения составляет 3 вольта. На этом этапе напряжение 3 вольта становится 0 вольтами.
На участке цепи между точками G и H нет энергии для заряда. Поэтому ему требуется энергетический импульс для повторного прохождения по внешней цепи. Это обеспечивается источником питания, когда заряд проходит от H к A.
Несколько источников напряжения в последовательном соединении могут быть заменены одним источником напряжения, взяв сумму всех источников напряжения. Однако необходимо учитывать полярность, как показано ниже.
Переменные источники напряжения в последовательном соединении
В случае переменных источников напряжения в последовательном соединении, источники напряжения можно складывать или объединять в один источник, если угловые частоты (ω) соединенных источников одинаковы. Если переменные источники напряжения, соединенные последовательно, имеют различные угловые частоты, их можно сложить вместе, если ток через соединенные источники одинаков.
Применение напряжения в последовательных цепях
Применение напряжений в последовательных цепях включает:
Аккумуляторы пожарной сигнализации.
Батареи в пультах дистанционного управления, игрушках и т.д.
Освещение в поездах, на елках и т.д.
Источник: Electrical4u.
Заявление: Уважайте авторские права, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
