Напруга в серійних колах
Що таке напруга в рядку?
Серійний контур або серійне з'єднання означає, коли два або більше електричних компоненти з'єднані ланцюгоподібно в контурі. У цьому типі контуру існує лише один шлях для проходження заряду через контур. Варіація потенціалу заряду між двома точками електричного контуру відома як напруга. У цій статті детально обговоримо напругу в серійному контурі.
Акумулятор контуру надає енергію для проходження заряду через акумулятор і створення потенціальної різниці між кінцями зовнішнього контуру. Тепер, якщо припустити, що маємо джерело живлення на 2 вольти, воно створить потенціальну різницю на 2 вольти по всьому зовнішньому контурі.
Значення електричного потенціалу на позитивному зажимі на 2 вольти більше, ніж на негативному. Тому, коли заряд переходить від позитивного до негативного зажиму, він викликає втрату 2 вольт електричного потенціалу.
Це називається падінням напруги. Це трапляється, коли електрична енергія заряду перетворюється на інші форми (механічну, теплову, світлову тощо) при проходженні через компоненти (резистори або навантаження) в контурі.
Якщо розглянути контур з більш ніж одним резистором, з'єднаним в ряд, і живленим від джерела на 2В, загальна втрата електричного потенціалу становить 2В. Тобто, буде певне падіння напруги на кожному з'єднаному резисторі. Але можна побачити, що сума падіння напруги на всіх компонентах буде 2В, що еквівалентно напрузі джерела живлення.
Математично це можна виразити як
Використовуючи закон Ома, окремі падіння напруги можна розрахувати як
Тепер припустимо, що серійний контур складається з 3 резисторів і живлено джерелом енергії на 9 В. Тут ми збираємось визначити потенціальне різницю в різних точках під час проходження струму через серійний контур.
Точки позначені червоним кольором у нижньому контурі. Ми знаємо, що струм проходить від додатного терміналу до від'ємного терміналу джерела. Від'ємний знак напруги або потенціальної різниці представляє втрату потенціалу через резистор.
Електричну потенціальну різницю різних точок в контурі можна представити за допомогою діаграми, яка називається діаграмою електричного потенціалу, яка показана нижче.
У цьому прикладі електричний потенціал в точці A = 9 В, оскільки це більший потенціал. Електричний потенціал в точці H = 0 В, оскільки це від'ємний термінал. Коли струм проходить через джерело живлення на 9 В, заряд отримує 9 В електричного потенціалу, який йде від H до A. Під час проходження струму через зовнішній контур, заряд повністю втрачає ці 9 В.
Тут це відбувається у три етапи. Буде падіння напруги, коли струм проходить через резистори, але немає падіння напруги, коли проходження відбувається через просто провід. Тому ми бачимо, що між точками AB, CD, EF та GH немає падіння напруги. Але між точками B і C падіння напруги становить 2 В.
Тобто напруга джерела 9 В стає 7 В. Наступним чином, між точками D і E, падіння напруги становить 4 В. На цьому етапі, напруга 7 В стає 3 В. Нарешті, між точками F і G, падіння напруги становить 3 В. На цьому етапі, напруга 3 В стає 0 В.
Частину контуру між точками G та H не має енергії для заряду. Тому вона потребує підсилення енергії для проходження зовнішнього контуру знову. Це забезпечує джерело живлення, коли заряд переходить від H до A.
Нескілька джерел напруги, підключених послідовно, можна замінити одним джерелом напруги, враховуючи загальну суму всіх джерел напруги. Але нам потрібно врахувати полярність, як показано нижче.
Джерела перемінного струму, підключені послідовно
У випадку джерел перетворюваного струму, підключених послідовно, джерела напруги можна додати або об'єднати разом, щоб утворити одне джерело, за умови, що кутова частота (ω) підключених джерел однакова. Якщо джерела перетворюваного струму, підключені послідовно, мають різні кутові частоти, вони можуть бути додані разом, якщо струм через підключені джерела однаковий.
Застосування напруги в послідовних контурах
Застосування напруги в послідовних контурах включає:
Батарея пожежного сигналізації.
Батареї в пультових пристроях, іграшках тощо.
Освітлення в поїзді, на ялинці тощо.
Джерело: Electrical4u.
Повідомлення: Поважайте оригінал, добрий матеріал вартій поширення, якщо є порушення авторських прав, зверніться для видалення.
