Sådan beregnes strømstyrke i en seriekredsløb

Indhold

• Eksempler på seriekredsløb
• Tips
• Amperage (eller ampere) i en seriekredsløb
• Seriekredsløbsdiagram og formel
• Kondensatorer og induktorer
• Serie vs. Parallelle kredsløb
• Jævnstrøm vs. vekselstrøm

Seriekredsløb forbinder modstande, således at strømmen, målt ved amplitude eller strømstyrke, følger en bane i kredsløbet og forbliver konstant igennem. Strømmen flyder i den modsatte retning af elektroner gennem hver modstand, som hindrer strømmen af ​​elektroner, den ene efter den anden i en enkelt retning fra den positive ende af batteriet til den negative. Der er ingen eksterne grene eller stier, gennem hvilke strømmen kan bevæge sig, som der ville være i et parallelt kredsløb.

Eksempler på seriekredsløb

Seriekredsløb er almindelige i hverdagen. Eksempler inkluderer nogle typer jul eller ferie lys. Et andet almindeligt eksempel er en lysafbryder. Derudover fungerer computere, fjernsyn og andre husholdningselektroniske enheder alle gennem konceptet med et seriekredsløb.

Tips

Amperage (eller ampere) i en seriekredsløb

Du kan beregne amplituden, i ampere eller ampere, der er givet af variablen A, i seriekredsløbet ved at opsummere modstanden ved hver modstand i kredsløbet som R og opsummering af spændingen falder som V, derefter løse for I i ligningen V = I / R hvori V er batteriets spænding i volt, jeg er aktuel, og R er modstandernes samlede modstand i ohm (Ω). Spændingsfaldet skal være lig med spændingen på batteriet i et seriekredsløb.

Ligningen V = I / R, kendt som Ohms Law, gælder også ved hver modstand i kredsløbet. Strømmen gennem et seriekredsløb er konstant, hvilket betyder, at det er det samme ved hver modstand. Du kan beregne spændingsfaldet ved hver modstand ved hjælp af Ohms Law. I serie øges batteriernes spænding, hvilket betyder, at de varer en kortere tidsperiode, end hvis de var parallelt.

Seriekredsløbsdiagram og formel

••• Syed Hussain Ather

I ovennævnte kredsløb er hver modstand (betegnet med zig-zag-linjer) forbundet til spændingskilden, batteriet (betegnet med + og - der omgiver de frakoblede linjer), i serie. Strøm flyder i en retning og forbliver konstant i hver del af kredsløbet.

Hvis du opsummerede hver modstand, ville du få en total modstand på 18 Ω (ohm, hvor ohm er målet for modstand). Dette betyder, at du kan beregne strøm ved hjælp af V = I / R hvori R er 18 Ω og V er 9 V for at få et nuværende I på 162 A (ampere).

Kondensatorer og induktorer

I et seriekredsløb kan du forbinde en kondensator med en kapacitans C og lad det oplade over tid. I denne situation måles strøm over kredsløbet som I = (V / R) x eksp hvori V er i volt, R er i ohm, C er i Farads, t er tid i sekunder, og jeg er i ampere. Her exp henviser til Euler-konstanten e.

Den samlede kapacitet for et seriekredsløb er givet af 1 / C_{i alt} = 1 / C₁ + 1 / C₂ +… _ Hvori hver invers af hver kondensator summeres på højre side (_1 / C₁, 1 / C__₂, etc.). Med andre ord er den inverse af den totale kapacitans summen af ​​de individuelle inverse i hver kondensator. Når tiden stiger, bygger ladningen på kondensatoren, og strømmen bremser og nærmer sig, men når aldrig helt, nul.

Tilsvarende kan du bruge en induktor til at måle strøm I = (V / R) x (1 - eksp), hvor den totale induktans L er summen af ​​induktansværdierne for de enkelte induktorer, målt i Henries. Når et seriekredsløb bygger ladning, når en strøm flyder, genererer induktoren, en trådspole, der normalt omgiver en magnetisk kerne, et magnetfelt som respons på strømmen. De kan bruges i filtre og oscillatorer,

Serie vs. Parallelle kredsløb

Når man arbejder parallelt med kredsløb, hvor strømmen forgrener sig gennem forskellige dele af kredsløbene, “beregnes” beregningerne. I stedet for at bestemme den samlede modstand som summen af ​​individuelle modstande, gives den samlede modstand ved 1 / Rtotal_ _ = 1 / R1 + 1 / R__2 + … (den samme måde at beregne den totale kapacitet på et seriekredsløb).

Spændingen, ikke strømmen, er konstant i hele kredsløbet. Den samlede parallelle kredsløbsstrøm er lig med summen af ​​strømmen på tværs af hver gren. Du kan beregne både strøm og spænding vha. Ohms lov (V = I / R).

••• Syed Hussain Ather

I det parallelle kredsløb ovenfor ville den totale modstand gives ved følgende fire trin:

I ovenstående beregning skal du bemærke, at du kun kan nå trin 5 fra trin 4, når der kun er et udtryk på venstre side (1 / R_{i alt} ) og kun et udtryk på højre side (29/20 Ω).

Ligeledes er den totale kapacitans i et parallelt kredsløb simpelthen summen af ​​hver individuelle kondensator, og den totale induktans er også givet ved et omvendt forhold (1 / Ltotal_ _ = 1 / L1 + 1 / L__2 + … ).

Jævnstrøm vs. vekselstrøm

I kredsløb kan strøm enten flyde konstant, som det er tilfældet i en jævn strøm (DC), eller svinge i et bølgelignende mønster i vekselstrømskredsløb (AC). I et vekslingskredsløb skifter strøm mellem en positiv og negativ retning i kredsløbet.

Den britiske fysiker Michael Faraday demonstrerede kraften i DC-strømme med den dynamiske elektriske generator i 1832, men han kunne ikke overføre dens magt over lange afstande, og DC-spændingerne krævede komplicerede kredsløb.

Da den serbisk-amerikanske fysiker Nikola Tesla skabte en induktionsmotor ved hjælp af vekselstrøm i 1887, demonstrerede han, hvordan den let transmitteredes over lange afstande og kunne konverteres mellem høje og lave værdier ved hjælp af transformere, en enhed der bruges til at skifte spænding. Snart nok begyndte husstande i det 20. århundrede i hele Amerika at afbryde jævnstrøm til fordel for AC.

I dag bruger elektroniske enheder både vekselstrøm og jævnstrøm, når det er relevant. DC-strømme bruges sammen med halvledere til mindre enheder, der kun skal tændes og slukkes, f.eks. Bærbare computere og mobiltelefoner. AC spænding transporteres gennem lange ledninger, før den konverteres til DC ved hjælp af en ensretter eller diode til at drive disse apparater som pærer og batterier.