Sarjat ja rinnakkaiskytkennöt DC-piireissä selitetty (esimerkkejä sisältää)
Mikä on sähköpiiri?
Sähköpiiri on yhdistelmä kahdesta tai useammasta sähkökomponentista, jotka yhdistyvät johtavilla poluilla. Sähkökomponentit voivat olla aktiivisia komponentteja, passiivisia komponentteja tai näiden jokin yhdistelmä.
Mikä on DC-piiri?
On olemassa kaksi sähkönlaatua – suora virta (DC) ja vaihtovirta (AC). Piiri, joka käsittelee suoraa virtaa tai DC:tä, kutsutaan DC-piiriksi, ja piiri, joka käsittelee vaihtovirtaa tai AC:tä, kutsutaan AC-piiriksi.
Sähköisen DC-piirin komponentit ovat pääasiassa vastusomaisia, kun taas AC-piirin komponentit voivat olla reaktiivisia ja vastusomaisia.
Mikä tahansa sähköpiiri voidaan luokitella kolmeen eri ryhmään – sarjaparalleliset, parittaiset ja sarjaparalleliset. Esimerkiksi DC:n tapauksessa piirit voidaan myös jakaa kolmeen ryhmään, kuten sarjaparallinen DC-piiri, parittainen DC-piiri ja sarjaparalleeli-piiri.
Mikä on sarjaparallinen DC-piiri?
Kun kaikki DC-piirin vastusomaiset komponentit yhdistetään peräkkäin muodostaen yhden polun sähkövirran kulkuun, piiri kutsutaan sarjaparalliseksi DC-piiriksi. Komponenttien yhdistämistapa toisensa perään tunnetaan sarjayhdisteeksi.
Oletetaan, että meillä on n määrä vastuksia R1, R2, R3………… Rn ja ne on yhdistetty toisensa perään, mikä tarkoittaa, että ne on sarjakytketty. Jos tämä sarjayhdiste kytketään jännitelähteeseen, virta alkaa kulkea tuolla yhdellä polulla.
Koska vastukset on yhdistetty toisensa perään, virta ensin menee vastukseen R1, sitten sama virta menee vastukseen R2, sitten R3 ja lopulta se menee vastukseen Rn, josta virta menee jännitelähteen negatiivisiin terminaaleihin.
Täten sama virta kiertää läpi kaikki sarjakytketyt vastukset. Voi siis päätellä, että sarjaparallisessa DC-piirissä sama virta kulkee kaikkien sähköpiirin osissa.
Taas Ohmin laissa sanotaan, että vastuksen jänniteputous on sen sähköisen vastuksen ja sen läpi kulkevan virran tulo.
Tässä jokaisen vastuksen läpi kulkeva virta on sama, joten jokaisen vastuksen jänniteputous on verrannollinen sen sähköiseen vastuuseen.
Jos vastusten arvot eivät ole samat, niiden jänniteputouksia ei olekaan samankaltaisia. Joten jokaisella vastuksella on oma jänniteputouksensa sarjaparallisessa DC-piirissä.
Sähköinen DC-sarjapiiri kolmella vastuksella
Alla on kuva DC-sarjapiiristä, jossa on kolme vastusta. Virta kulkee näkyvästi liikkuvana pisteenä. Huomioi, että tämä on vain konseptuaalinen esitys.
Esimerkki sarjaparallisesta DC-piiristä
Oletetaan, että kolme vastusta R1, R2, ja R3 on yhdistetty sarjassa jännitelähteeseen V (mittaamattomana voltina) kuten kuvassa. Oletetaan, että virta I (mittaamattomana amperena) kulkee sarjapiirin läpi. Nyt Ohmin laissa mukaan,
Vastuksen R1 jänniteputous, V1 = IR1
Vastuksen R2 jänniteputous, V2 = IR2
Vastuksen R3 jänniteputous, V3 = IR3
Koko sarjapiirin jänniteputous,
V = Vastuksen R1 jänniteputous + Vastuksen R2 jänniteputous + Vastuksen R3 jänniteputous
Ohmin laissa mukaan, sähköisen vastuksen arvo on V ⁄ I, joka on R. Siksi,
Joten, sarjaparallisen DC-piirin tehokas vastus on
. Yllä olevasta lausekkeesta voidaan päätellä, että kun useita vastuksia on yhdistetty sarjaksi, sarjayhdisteen vastinevastus on niiden yksilöllisten vastusten aritmeettinen summa.
Yllä mainitun keskustelun perusteella seuraavat seikat ilmenevät:
