הסבר על מעגלי זרם ישר בטור ובמקביל (כולל דוגמאות)

מהו מעגל חשמלי?

מעגל חשמלי הוא שילוב של שניים או יותר מרכיבים חשמליים המחוברים על ידי מסלולים מוליכים. המרכיבים החשמליים יכולים להיות מרכיבים פעילים, או מרכיבים לא פעילים, או שילוב של שניהם.

מהו מעגל DC?

ישנם שני סוגים של חשמל – זרם ישר (DC) וזרם חילופין (AC). המעגל שעוסק בזרם ישר או DC, נקרא מעגל DC, והמעגל שעוסק בזרם חילופין או AC, נקרא מעגל AC.

הרכיבים של מעגל DC חשמלי הם בעיקר저ومة, בעוד שהרכיבים של מעגל AC יכולים להיות ריאקטיביים כמו גם 저ומיים.

כל מעגל חשמלי יכול להיות מחולק לשלוש קבוצות שונות – סדרתי, מקבילי וסדרתי-מקבילי. לכן, במקרה של DC, המעגלים יכולים גם להתחלק לשלוש קבוצות, כגון מעגל DC סדרתי, מעגל DC מקבילי, ומעגל סדרתי-מקבילי.

מהו מעגל DC סדרתי?

כאשר כל המרכיבים ה저ומיים של מעגל DC מחוברים אחד לשני כדי ליצור מסלול יחיד לזרימה של זרם, אז המעגל מכונה מעגל DC סדרתי. אופן החיבור של המרכיבים אחד לשני ידוע כחיבור סדרתי.

נניח שיש לנו מספר n של 저ומות R1, R2, R3………… Rn והם מחוברים באופן סדרתי, כלומר הם מחוברים בסדרה. אם הסדרה הזו מחוברת לנתח מתח, הזרם מתחיל לזרום דרך אותו מסלול יחיד.

מכיוון שה저ומות מחוברים באופן סדרתי, הזרם נכנס תחילה ל-R1, ואז אותו זרם מתקרב ל-R2, ואז ל-R3 ובסוף הוא מגיע ל-Rn ממנו הזרם נכנס למגנטית של הנתח המתח.

באופן זה, אותו זרם מתפזר דרך כל 저ומה מחוברת בסדרה. לפיכך, ניתן להסיק כי במעגל DC סדרתי, אותו זרם זורם דרך כל חלק של מעגל חשמלי.

שוב לפי חוק אוהם, הירידה במתח על פני 저ומה היא מכפלת התנגדותה והזרם העובר דרכה.

כאן, הזרם דרך כל 저ומה הוא אותו זרם, לכן ירידת המתח על פני כל 저ומה פרופורציונלית לתנגדות החשמלית שלה.

אם התנגדויות של הז'ומות אינן שוות אז ירידת המתח עליהן גם כן לא תהיה שווה. כך שכל ז'ומה יש לה ירידת מתח עצמאית במעגל DC סדרתי.

מעגל DC סדרתי עם שלוש ז'ומות

מתחת מצורף ציור של מעגל DC סדרתי עם שלוש ז'ומות. זרימת הזרם מוצגת כאן באמצעות נקודה נעה. שימו לב שזה רק ייצוג מושגי.

דוגמה למעגל DC סדרתי

נניח שלוש ז'ומות R1, R2, ו-R3 מחוברות בסדרה בנתח מתח V (מדוד בוולט) כפי שמוצג בציור. מניחים כי זרם I (מדוד באמפר) זורם דרך המעגל הסדרתי. עכשיו לפי חוק אוהם,
ירידת המתח על פני ז'ומה R1, V1 = IR1
ירידת המתח על פני ז'ומה R2, V2 = IR2
ירידת המתח על פני ז'ומה R3, V3 = IR3
ירידת המתח לאורך כל המעגל DC הסדרתי,
V = ירידת המתח על פני ז'ומה R1 + ירידת המתח על פני ז'ומה R2 + ירידת המתח על פני ז'ומה R3



לפי חוק אוהם, התנגדות חשמלית של מעגל חשמלי נתונה על ידי V ⁄ I וזהו R. לכן,

אז, ההתנגדות השקולת של המעגל DC הסדרתי היא. מהביטוי הזה ניתן להסיק כי כאשר מספר ז'ומות מחוברות בסדרה, ההתנגדות השקולת של הסדרה היא סכום האריתמטי של התנגדויותיהם הפרטיות.
מהדיון לעיל, נובעים הנקודות הבאות:

1. כאשר מספר מרכיבים חשמליים מחוברים בסדרה, אותו זרם זורם דרך כל המרכיבים של המעגל.

2. מתח הנתח על פני מעגל סדרתי שווה לסכום כולל של ירידות המתח על פני כל מרכיב.

3. ירידת המתח על פני מרכיבים פרטניים היא פרופורציונלית ישירות לערכו של התנגדותם.

מהו מעגל DC מקבילי?

כאשר שניים או יותר מרכיבים חשמליים מחוברים באופן שאחד הקצוות של כל מרכיב מחובר לנקודה משותפת ואחרת לקצה אחר נקודה משותפת, אז המרכיבים החשמליים נמצאים מחוברים מקביל, ומעגל DC כזה מכונה מעגל DC מקבילי.