Napetost v zaporednih vezjih
Kaj so napetve v vrsti?
Vrsto verižni krog ali verižno povezavo opisujejo, ko so dva ali več električnih elementov povezani v verigo znotraj kruga. V takem krogu je le ena pot za pretok naboja. Potencialna razlika v nabiju med dvema točkama v električnem krogu se imenuje napetost. V tem članku bomo podrobneje razpravljali o napetostih v verižnem krogu.
Baterija v krogu zagotavlja energijo za pretok naboja skozi baterijo in ustvarjanje baterije ter potencialne razlike med konci zunanjega kroga. Če predpostavimo celico z 2 voltmi, bo to ustvarilo potencialno razliko 2 voltov v zunanjem krogu.
Vrednost električnega potenciala na pozitivnem terminalu je 2 volti večja kot na negativnem terminalu. Torej, ko naboj teče od pozitivnega do negativnega terminala, povzroči izgubo 2 voltov električnega potenciala.
To se imenuje padec napetosti. To se zgodi, ko se električna energija naboja pretvori v druge oblike (mehanske, toplinske, svetlobne itd.) med pretokom skozi komponente (upori ali optrebenje) v krogu.
Če upoštevamo krog z več kot enim uporom, povezanim v vrsto in s 2V celico, je skupna izguba električnega potenciala 2V. To pomeni, da bo v vsakem povezanem uporu določen padec napetosti. Vendar lahko vidimo, da bo vsota padca napetosti vseh komponent 2V, kar je enako napetosti močnega vira.
Matematično lahko to izrazimo kot
Z uporabo Ohmov zakon lahko izračunamo posamezne padce napetosti kot
Nedavno smo predpostavili, da verižni krog vključuje 3 uporov in je oskrbljen z 9V virom energije. Tukaj bomo ugotovili potencialne razlike na različnih lokacijah med pretokom toka skozi verižni krog.
Lokacije so označene z rdečo barvo v spodnjem krogu. Vemo, da tok teče od pozitivnega terminala proti negativnemu terminalu vira. Negativen znak napetosti ali potencialne razlike predstavlja izgubo potenciala zaradi upora.
Električne potencialne razlike različnih točk v krogu lahko prikažemo s pomočjo diagrama, imenovanega elektro-potencialni diagram, ki je prikazan spodaj.
V tem primeru je električni potencial v A = 9V, ker je to višji potencialni terminal. Električni potencial v H = 0V, ker je to negativni terminal. Ko tok teče skozi 9V vir energije, naboj pridobi 9V električnega potenciala, od H do A. Medtem ko tok teče skozi zunanji krog, naboj izgubi ta 9V popolnoma.
Tukaj se to zgodi v tri koraki. Padec napetosti bo, ko tok teče skozi upore, toda ne bo padca napetosti, ko tok teče skozi samo žico. Torej, lahko vidimo, da med točkami AB, CD, EF in GH ni padca napetosti. Toda med točkama B in C je padec napetosti 2V.
To pomeni, da se virska napetost 9V zmanjša na 7V. Nato med točkama D in E je padec napetosti 4V. Na tej točki se napetost 7V zmanjša na 3V. Nazadnje, med točkama F in G, je padec napetosti 3V. Na tej točki se napetost 3V zmanjša na 0V.
V delu kroga med točkama G in H ni energije za naboj. Zato je potrebna energijska pomoč za ponovni pretok skozi zunanji krog. To zagotovi vir energije, ko naboj teče od H do A.
Več virov napetosti v vrsti lahko zamenjamo z enim virom napetosti tako, da seštejemo vse vire napetosti. Vendar moramo upoštevati polarnost, kot je prikazano spodaj.
Napetosti v vrsti AC virov
V primeru AC virov napetosti v vrsti, lahko vire napetosti dodamo ali združimo v en vir, če so krožne frekvence (ω) povezanih virov enake. Če so povezani AC viri napetosti različnih krožnih frekvenc, jih lahko združimo, če je tok skozi povezane vire enak.
Uporaba napetosti v verižnih krogih
Uporabe napetosti v verižnih krogih vključujejo:
