Зміст

• Кроки
• Поради

Найпростіший спосіб уявити ланцюг серії - продумати ланцюжок елементів. Ці елементи розташовані послідовно на одній лінії. Таким чином, існує лише один шлях, який можуть пройти електрони і заряди. Розібравшись у деталях, пов’язаних із серійною асоціацією, ви можете дізнатися, як обчислити загальний електричний струм.

Кроки

Частина 1 з 4: Вивчення основної термінології

1. 

   Зрозумійте, що є поточним. Електричний струм - це впорядкований потік електрично заряджених частинок (наприклад, електронів) або, математично, потік зарядів за одиницю часу. Але що таке заряд і електрон? Електрон - негативно заряджена частинка. Зарядка - це фізична властивість речовини, яка використовується для виявлення, позитивно чи негативно заряджена. Як магніти, заряди рівних сигналів відштовхуються і заряди протилежних сигналів притягуються.
   • Давайте використаємо воду як приклад. Вода утворюється молекулою Н₂O (два атоми водню та один атом кисню, пов'язані разом). Ми знаємо, що атом кисню та атоми водню збираються разом, утворюючи молекулу Н₂THE.
   • Потік води складається з мільйонів і мільйонів цих молекул. Ми можемо порівняти струм води з електричним струмом; молекули води еквівалентні електронам, а електричний заряд атомам водню та кисню.

2. 

   
   
   Зрозумійте, що таке різниця потенціалів. Різниця потенціалів (її також називають електричною напругою) - це "сила", яка змушує рух електричного струму. Щоб проілюструвати, в чому полягає різниця потенціалів, давайте подумаємо про акумулятор: всередині нього відбувається ряд хімічних реакцій, що призводять до агломерації електронів на його позитивному полюсі.
   • Якщо ми з'єднаємо позитивний полюс батареї з негативним полюсом через дріт, ми змусимо електрони рухатися разом (це пов’язано з відштовхуванням зарядів того ж сигналу).
   • Завдяки принципу збереження електричного заряду (він говорить, що сума електричних зарядів в ізольованій системі повинна бути постійною), електрони намагатимуться збалансувати заряди в системі від точки найвищої концентрації до точки найнижчої концентрації (тобто від позитивного полюса до негативного полюса акумулятора).
   • Цей рух електронів створює різницю потенціалів (або просто ddp).

3. 

   
   
   Зрозумійте, що таке опір. Електричний опір - протиставлення потоку електричних зарядів.
   • Резистори - це компоненти ланцюга, які мають значний опір. Вони розташовані в певних частинах ланцюга для регулювання потоку зарядів або електронів.
   • Якщо в ланцюзі немає резисторів, не буде контролювати рух електронів. У цьому випадку обладнання може отримувати зайві навантаження і в результаті може бути пошкоджено (або перегрітися через перевантаження).

Частина 2 з 4: Обчислення загального електричного струму ланцюга серії

1. 

   
   
   Обчисліть загальний опір. Візьміть пластикову соломку і випийте трохи води. Тепер подрібніть частину соломи і знову випийте. Ви помітили якусь різницю? Рідина повинна надходити в меншій кількості. Кожна пом’якшена частина соломи діє як резистор; вони служать для блокування проходження води (що в свою чергу грає роль електричного струму). Оскільки вм'ятини знаходяться в послідовності, ми говоримо, що вони послідовно. На основі цього прикладу можна зробити висновок, що загальний опір ряду асоціацій буде дорівнює:
   • R_{(всього)} = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Обчисліть різницю в загальному потенціалі. У більшості питань загальна величина ddp буде надана у звіті; якщо проблема забезпечує окремі значення DDP для кожного резистора, ми можемо використовувати наступне рівняння:
   • U_{(всього)} = U₁ + U₂ + U₃.
   • Чому саме це рівняння? Розглянемо ще раз аналогію соломи: після її замішування, що відбувається? Вам потрібно буде сильніше натиснути, щоб вода пройшла крізь солому. Загальна сила, яку ви справляєте, залежить від суми сил, необхідних у кожній пом'ятій точці на соломі.
   • Необхідна "сила" - різниця потенціалів; це викликає потік води або електричного струму. Таким чином, можна зробити висновок, що загальна ddp буде обчислюватися шляхом додавання окремих ddps кожного резистора.

3. 

   Обчисліть загальний електричний струм системи. Використовуючи аналогію соломи ще раз: після її замішування змінюється кількість води? Ні. Хоча швидкість рідини змінюється, кількість випитої води не змінюється. Якщо ви спостерігаєте, як вода входить і залишає подрібнені частини соломи, ви помітите, що ці дві кількості однакові; це пов’язано з фіксованою швидкістю потоку рідини. Тому ми можемо підтвердити, що:
   • Я₁ = Я₂ = Я₃ = Я_{(всього)}.

4. 

   Згадайте перший закон Росії О М. Окрім наведених рівнянь, ви також можете використовувати рівняння закону О М: це стосується різниці потенціалів (ddp), загального струму та опору ланцюга.
   • U_{(всього)} = Я_{(всього)} х R_{(всього)}.

5. 

   Розв’яжіть наступний приклад. Три резистори, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω і R₃ = 9Ω, пов'язані послідовно. Різниця потенціалів, застосована до ланцюга, становить 2,5 В. Обчисліть значення загального електричного струму. Для початку давайте обчислимо загальний опір ланцюга:
   • R_{(всього)} = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Тому R_{(всього)}= 21Ω

6. 

   Застосовуйте закон Росії О М для визначення загального значення електричного струму:
   • U_{(всього)} = Я_{(всього)} х R_{(всього)}.
   • Я_{(всього)} = U_{(всього)}/ R_{(всього)}.
   • Я_{(всього)} = 2,5 В / 21 Ом.
   • Я_{(всього)} = 0,1190А.

Частина 3 із 4: Розрахунок паралельного електричного струму ланцюга

1. 

   Зрозумійте, що таке паралельний контур. Як випливає з назви, паралельна схема містить елементи, розташовані паралельно. Для цього використовують кілька проводів для створення доріжок, по яких може проходити електричний струм.

2. 

   Обчисліть різницю в загальному потенціалі. Оскільки всі термінології вже були пояснені в попередньому розділі, ми переходимо безпосередньо до демонстрації рівнянь, застосованих у паралельних схемах. Для ілюстрації уявіть трубу з двома вилами (з різним діаметром). Щоб вода пройшла через дві труби, чи потрібно буде прикладати різні сили до кожної з них? Ні. Вам буде потрібно лише достатня сила, щоб зробити потік води. Тому, враховуючи, що вода відіграє роль електричного струму і що сила відіграє роль різниці потенціалів, можна сказати, що:
   • U_{(всього)} = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Обчисліть загальний електричний опір. Припустимо, ви хочете регулювати воду, яка проходить через дві труби. Який був би найкращий спосіб зробити це? Використовуйте лише один запірний клапан на кожній вилці або встановлюйте кілька клапанів послідовно? Другий варіант був би найкращим вибором. Для опорів аналогія працює так само. Підключені послідовно резистори регулюють електричний струм набагато ефективніше, ніж коли вони підключаються паралельно. Рівняння, яке використовується для обчислення загального опору в паралельному контурі, становить:
   • 1 / R_{(всього)} = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Обчисліть загальний електричний струм. Повертаючись до нашого прикладу: шлях, по якому проходить вода, розділений. Це ж стосується електричного струму. Оскільки існує кілька шляхів, по яких можуть проходити вантажі, ми говоримо, що струм розділений. Різні шляхи не обов'язково отримуватимуть однакову кількість вантажів. Це залежить від опорів і матеріалів кожного проводу. Тому рівнянням для обчислення загального електричного струму буде сума струмів для кожного шляху:
   • Я_{(всього)} = Я₁ + Я₂ + Я₃.
   • Ми не можемо використовувати цю формулу без окремих значень електричного струму. У цьому випадку ми можемо також застосувати перший закон від О М.

Частина 4 з 4: Розв’язування прикладу з паралельними та рядковими схемами

1. 

   Розв’яжіть наступний приклад. Чотири резистори в ланцюзі розділені на два дроти паралельно. Перший рядок містить R₁ = 1Ω і R₂ = 2Ω. Другий провід містить R₃ = 0,5Ω і R₄ = 1,5 Ом. Резистори кожного проводу пов'язані послідовно. Різниця потенціалів, застосована до першого проводу, становить 3В. Обчисліть загальне значення електричного струму.

2. 

   Почніть з обчислення загального опору. Оскільки резистори на кожному проводі з'єднані послідовно, спочатку обчислюємо загальний опір на кожному проводі.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Замініть значення рівняння з попереднього кроку в рівняння для паралельних асоціацій. Оскільки дроти пов'язані паралельно, тепер застосовуємо значення з попереднього пункту в рівнянні для паралельних з'єднань.
   • (1 / R_{(всього)}) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_{(всього)}) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_{(всього)}) = 5/6.
   • R_{(всього)} = 1,2Ω.

4. 

   Обчисліть різницю в загальному потенціалі. Оскільки різниця потенціалів однакова в паралельній асоціації, ми можемо сказати, що:
   • U_{(всього)} = U₁ = 3В.

5. 

   Застосовуйте закон Росії О М. Тепер скористайтеся законом Росії О М визначити значення загального електричного струму.
   • U_{(всього)} = Я_{(всього)} х R_{(всього)}.
   • Я_{(всього)} = U_{(всього)}/ R_{(всього)}.
   • Я_{(всього)} = 3 В / 1,2 Ом.
   • Я_{(всього)} = 2,5 А.

Поради

• Значення загального опору паралельного контуру завжди менше, ніж значення опору всі інші резистори в асоціації.
• Важливі термінології:
  • Електрична схема: сукупність компонентів (резисторів, конденсаторів та індукторів), з'єднаних дротами, через які проходить електричний струм.
  • Резистори: компоненти, здатні зменшити інтенсивність електричного струму.
  • Електричний струм: упорядкований потік електричних зарядів. Ваш підрозділ S.I. ампер (ТЕ).
  • Різниця потенціалів (ddp): робота, вироблена на одиницю електричного заряду. Ваш підрозділ S.I. вольт (V).
  • Електричний опір: міра протидії проходженню електричного струму. Ваш підрозділ S.I. О М (Ω).