Điện áp trong mạch nối tiếp
Điện áp nối tiếp là gì?
Một đường dây nối tiếp hoặc kết nối nối tiếp đề cập đến khi hai hoặc nhiều thành phần điện được kết nối với nhau theo cách sắp xếp chuỗi trong mạch. Trong loại mạch này, chỉ có một cách duy nhất cho điện tích đi qua mạch. Sự biến đổi tiềm năng của điện tích giữa hai điểm trong mạch điện được gọi là điện áp. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về điện áp trong mạch nối tiếp.
Pin của mạch cung cấp năng lượng cho điện tích đi qua pin và tạo ra hiệu điện thế giữa các đầu của mạch bên ngoài. Bây giờ, nếu chúng ta giả sử một tế bào 2 volt, nó sẽ tạo ra hiệu điện thế 2 volt trên mạch bên ngoài.
Giá trị tiềm năng điện tại cực dương cao hơn 2 volt so với cực âm. Do đó, khi điện tích chảy từ cực dương sang cực âm, nó gây ra sự mất mát 2 volt trong tiềm năng điện.
Điều này được gọi là rút điện áp. Điều này xảy ra khi năng lượng điện của điện tích được chuyển đổi thành các dạng khác (cơ học, nhiệt, ánh sáng, v.v.) khi đi qua các thành phần (điện trở hoặc tải) trong mạch.
Nếu chúng ta xem xét một mạch với nhiều hơn một điện trở được kết nối nối tiếp và được cấp nguồn bởi một tế bào 2V, tổng số mất mát tiềm năng điện là 2V. Đó là, sẽ có một mức rút điện áp nhất định ở mỗi điện trở được kết nối. Nhưng chúng ta có thể thấy rằng tổng số rút điện áp của tất cả các thành phần sẽ là 2V, tương đương với điện áp định mức của nguồn điện.
Toán học, chúng ta có thể biểu diễn nó như
Bằng cách sử dụng định luật Ohm, các mức rút điện áp riêng lẻ có thể được tính toán như
Bây giờ, chúng ta có thể giả sử một mạch nối tiếp bao gồm 3 điện trở và được cấp nguồn bởi nguồn năng lượng 9V. Ở đây, chúng ta sẽ tìm hiểu về hiệu điện thế tại các vị trí khác nhau trong quá trình dòng điện đi qua mạch nối tiếp.
Các vị trí được đánh dấu bằng màu đỏ trong mạch dưới đây. Chúng ta biết rằng dòng điện đi theo hướng từ cực dương đến cực âm của nguồn. Dấu âm của điện áp hoặc hiệu điện thế đại diện cho sự mất mát tiềm năng do điện trở.
Hiệu điện thế của các điểm khác nhau trong mạch có thể được biểu diễn bằng sơ đồ điện gọi là sơ đồ tiềm năng điện được hiển thị dưới đây.
Trong ví dụ này, tiềm năng điện tại A = 9V vì nó là cực có tiềm năng cao hơn. Tiềm năng điện tại H = 0V vì nó là cực âm. Khi dòng điện đi qua nguồn điện 9V, điện tích nhận được 9V tiềm năng điện, từ H đến A. Trong khi dòng điện đi qua mạch bên ngoài, điện tích mất hoàn toàn 9V này.
Ở đây, điều này xảy ra trong ba bước. Sẽ có giảm điện áp khi dòng điện đi qua điện trở nhưng không có giảm điện áp khi đi qua dây dẫn đơn thuần. Vì vậy, chúng ta có thể thấy rằng giữa các điểm AB, CD, EF và GH; không có giảm điện áp. Nhưng giữa các điểm B và C, giảm điện áp là 2V.
Đó là điện áp nguồn 9V trở thành 7V. Tiếp theo, giữa các điểm D và E, giảm điện áp là 4V. Tại điểm này, điện áp 7V trở thành 3V. Cuối cùng, giữa các điểm F và G, giảm điện áp là 3V. Tại điểm này, điện áp 3V trở thành 0V.
Phần mạch giữa các điểm G và H, không có năng lượng cho điện tích. Do đó, nó cần một cú hích năng lượng để đi qua mạch bên ngoài lại. Điều này được cung cấp bởi nguồn điện khi điện tích đi từ H đến A.
Các nguồn điện áp nối tiếp có thể được thay thế bằng một nguồn điện áp duy nhất bằng cách lấy tổng tất cả các nguồn điện áp. Nhưng chúng ta phải xem xét cực tính như được hiển thị dưới đây.
Nguồn điện áp xoay chiều nối tiếp
Trong trường hợp nguồn điện áp xoay chiều nối tiếp, các nguồn điện áp có thể được cộng hoặc kết hợp lại để tạo thành một nguồn duy nhất miễn là tần số góc (ω) của các nguồn được kết nối giống nhau. Nếu các nguồn điện áp xoay chiều nối tiếp có tần số góc khác nhau, chúng có thể được cộng lại miễn là dòng điện qua các nguồn được kết nối là như nhau.
Ứng dụng của điện áp trong mạch nối tiếp
Ứng dụng của điện áp trong mạch nối tiếp bao gồm:
