Szeregowane i równoległe obwody prądu stałego wyjaśnione (z przykładami)
Co to jest obwód elektryczny?
Obwód elektryczny to połączenie dwóch lub więcej komponentów elektrycznych, które są połączone ścieżkami przewodzącymi. Komponenty elektryczne mogą być aktywne, pasywne, lub kombinacją tych dwóch.
Co to jest obwód DC?
Istnieje dwa rodzaje prądu elektrycznego – prąd stały (DC) i prąd zmienny (AC). Obwód, który zajmuje się prądem stałym lub DC, nazywany jest obwodem DC, a obwód, który zajmuje się prądem zmiennym lub AC, nazywany jest obwodem AC.
Komponenty obwodu DC są głównie oporne, podczas gdy komponenty obwodu AC mogą być reaktywne oraz oporne.
Każdy obwód elektryczny można podzielić na trzy różne grupy – szeregowe, równoległe i szeregowo-równoległe. Na przykład, w przypadku DC, obwody mogą również być podzielone na trzy grupy, takie jak szeregowy obwód DC, równoległy obwód DC, i szeregowo-równoległy obwód.
Co to jest szeregowy obwód DC?
Gdy wszystkie oporne komponenty obwodu DC są połączone końcem do końca, tworząc jednolitą ścieżkę dla płynącego prądu, obwód ten nazywany jest szeregowym obwodem DC. Sposób połączenia komponentów końcem do końca nazywany jest połączeniem szeregowym.
Załóżmy, że mamy n oporników R1, R2, R3………… Rn połączonych końcem do końca, co oznacza, że są one połączone szeregowo. Jeśli ta kombinacja szeregowo jest podpięta do źródła napięcia, prąd zaczyna płynąć przez tę jednolitą ścieżkę.
Ponieważ oporniki są połączone końcem do końca, prąd najpierw wchodzi do R1, a następnie ten sam prąd wchodzi do R2, potem do R3 i na końcu dochodzi do Rn, skąd prąd wchodzi do ujemnych terminali źródła napięcia.
W ten sposób, ten sam prąd krąży przez każdy opornik połączony szeregowo. Stąd można wnioskować, że w szeregowym obwodzie DC, ten sam prąd płynie przez wszystkie części obwodu elektrycznego.
Ponownie według prawa Ohma, spadek napięcia na oporniku jest iloczynem jego oporu elektrycznego i prądu płynącego przez niego.
Tutaj, prąd przez każdy opornik jest taki sam, więc spadek napięcia na każdym oporniku jest proporcjonalny do jego wartości oporu elektrycznego.
Jeśli oporności oporników nie są równe, to spadki napięcia na nich również nie będą równe. W ten sposób, każdy opornik ma swój indywidualny spadek napięcia w szeregowym obwodzie DC.
Szeregowy obwód DC z trzema opornikami
Poniżej znajduje się rysunek szeregowego obwodu DC z trzema opornikami. Prąd płynący jest pokazany jako poruszający się punkt. Należy zauważyć, że jest to tylko reprezentacja koncepcyjna.
Przykład szeregowego obwodu DC
Załóżmy, że trzy oporniki R1, R2, i R3 są połączone szeregowo do źródła napięcia V (wyrażone w woltach), jak pokazano na rysunku. Załóżmy, że prąd I (wyrażony w amperach) płynie przez obwód szeregowy. Teraz według prawa Ohma,
Spadek napięcia na oporniku R1, V1 = IR1
Spadek napięcia na oporniku R2, V2 = IR2
Spadek napięcia na oporniku R3, V3 = IR3
Spadek napięcia w całym szeregowym obwodzie DC,
V = Spadek napięcia na oporniku R1 + spadek napięcia na oporniku R2 + spadek napięcia na oporniku R3
Według prawa Ohma, opór elektryczny obwodu elektrycznego wynosi V ⁄ I, czyli R. Zatem,
Więc, efektywny opór szeregowego obwodu DC wynosi
. Z powyższego wyrażenia można wnioskować, że gdy kilka oporników jest połączonych szeregowo, równoważny opór kombinacji szeregowej jest sumą arytmetyczną ich poszczególnych oporów.
Z powyższej dyskusji wynikają następujące punkty:
Gdy wiele komponentów elektrycznych jest połączonych szeregowo, ten sam
