תוֹכֶן
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
בתרשים המעגלים המקבילים לעיל, ניתן למצוא את ירידת המתח על ידי סיכום ההתנגדות של כל נגדי וקביעת המתח שמתקבל מהזרם בתצורה זו. דוגמאות אלה של מעגלים מקבילים ממחישות את מושגי הזרם והמתח על פני ענפים שונים.
בתרשים המעגל המקביל, מתח ירידה על פני נגדי במעגל מקביל זהה לכל הנגדים בכל ענף של המעגל המקביל. המתח, הבא לידי ביטוי בוולטים, מודד את כוח האלקטרומוטרי או את ההבדל הפוטנציאלי שמפעיל את המעגל.
כשיש לך מעגל עם כמות ידועה של נוכחי, זרימת המטען החשמלי, אתה יכול לחשב את ירידת המתח בתרשימי מעגלים מקבילים על ידי:
שיטה זו לפתרון משוואות עובדת מכיוון שהזרם שנכנס לכל נקודה במעגל מקביל אמור להיות שווה לזרם העובר. זה מתרחש עקב החוק הנוכחי של קירשהוף, הקובע כי "הסכום האלגברי של זרמים ברשת מוליכים שנפגשים בנקודה הוא אפס." מחשבון מעגל מקביל יעשה שימוש בחוק זה בענפי המעגל המקביל.
אם נשווה את הזרם שנכנס לשלושת הענפים של המעגל המקביל, הוא אמור להיות שווה לזרם הכולל שיוצא מהענפים. מכיוון שצניחת המתח נשארת קבועה על פני כל נגן במקביל, ירידת מתח זו, תוכלו לסכם כל התנגדות לנגדים בכדי לקבל את ההתנגדות הכוללת ולקבוע את המתח מהערך הזה. דוגמאות של מעגלים מקבילים מראים זאת.
ירידת מתח במעגל הסדרה
••• סייד חוסיין אתרבמעגל סדרתי, לעומת זאת, אתה יכול לחשב את ירידת המתח על פני כל נגיעה בידיעה שבמעגל סדרתי, הזרם קבוע לאורך כל הדרך. המשמעות היא שצניחת המתח שונה בין כל נגדים ותלויה בהתנגדות על פי חוק אוהם V = IR. בדוגמה שלעיל, ירידת המתח על פני כל הנגד היא:
V1 = R1 x I = 3 Ω x 3 A = 9 V
V2 = R2 x I = 10 Ω x 3 A = 30 V
V3 = __ R3 x I = 5 Ω x 3 A = 15 V
הסכום של כל ירידת מתח צריך להיות שווה למתח של הסוללה במעגל הסדרה. משמעות הדבר היא שלסוללה שלנו יש מתח של 54 V.
שיטה זו לפתרון משוואות עובדת מכיוון שצניחות המתח הנכנסות לכל הנגדים המסודרים בסדרות צריכות להסתכם למתח הכולל של מעגל הסדרה. זה מתרחש עקב חוק המתח של קירשוף, הקובע כי "הסכום המכוון של ההבדלים הפוטנציאליים (מתח) סביב כל לולאה סגורה הוא אפס." זה אומר שבכל נקודה נתונה במעגל סדרה סגור, ירידות המתח על פני כל נגן צריכות לסכם את המתח הכולל של המעגל. מכיוון שזרם קבוע במעגל סדרתי, ירידות המתח חייבות להיות שונות בין כל נגדים.
מקבילים מול מעגלי סדרות
במעגל מקביל, כל רכיבי המעגל מחוברים בין אותן נקודות במעגל. זה נותן להם את מבנה הענף שלהם בו הזרם מחלק את עצמו בין כל ענף אך ירידת המתח על פני כל הענף נותרה זהה. הסכום של כל נגד נותן התנגדות מוחלטת על בסיס ההיפוך של כל התנגדות (1 / Rסה"כ = 1 / R1 + 1 / R2 ... עבור כל נגד).
במעגל סדרתי, לעומת זאת, יש רק נתיב אחד לזרם הזרם. משמעות הדבר היא שזרם נשאר קבוע לאורך כל הדרך, ובמקום זאת, ירידות המתח שונות בין כל נגדים. הסכום של כל נגד נותן התנגדות מוחלטת כאשר הוא מסכם באופן לינארי (רסה"כ = R1 + R2 ... עבור כל נגד).
מעגלי סדרה-מקבילים
אתה יכול להשתמש בשני חוקי קירשהוף לכל נקודה או לולאה בכל מעגל ולהחיל אותם כדי לקבוע מתח וזרם. חוקי קירשוף מספקים שיטה לקביעת זרם ומתח במצבים שבהם אופי המעגל כסדרות ומקבילות עשוי להיות לא כל כך פשוט.
באופן כללי, עבור מעגלים שיש להם רכיבים גם בסדרה וגם במקביל, אתה יכול להתייחס לחלקים בודדים של המעגל כסדרות או מקבילות ולשלב אותם בהתאם.
ניתן לפתור את המעגלים המסובכים-מקבילים הללו ביותר מדרך אחת. התייחסות לחלקים מהם כמקבילים או כסדרות היא שיטה אחת. השימוש בחוקים של קירשוף לקביעת פתרונות כלליים המשתמשים במערכת משוואות הוא שיטה אחרת. מחשבון מעגל סדרתי-מקביל היה לוקח בחשבון את האופי השונה של המעגלים.
בדוגמה לעיל, נקודת היציאה הנוכחית A צריכה להיות שווה לנקודת היציאה הנוכחית A. המשמעות היא שאתה יכול לכתוב:
(1) אני1 = אני2 + אני3 או אני1 - אני2 - אני3 = 0
אם אתה מתייחס ללולאה העליונה כמו במעגל סדרה סגור ומתייחס לנפילת המתח על כל נגן באמצעות אוהם חוק עם ההתנגדות המתאימה, אתה יכול לכתוב:
(2) V1 - ר1אני1 - ר2אני2 = 0
ובנוסף לעשות את אותו הדבר עבור הלולאה התחתונה, אתה יכול להתייחס לכל ירידת מתח בכיוון הזרם כתלות בזרם ועמידות לכתיבה:
(3) וי1 + V__2 + ר3אני3 - ר2אני2 = 0
זה נותן לך שלוש משוואות שניתן לפתור במספר דרכים. ניתן לשכתב כל אחת מהמשוואות (1) - (3) כך שהמתח נמצא בצד אחד והזרם וההתנגדות הם בצד השני. בדרך זו אתה יכול להתייחס לשלוש המשוואות כתלות בשלושה משתנים I1, אני2 ואני3, עם מקדמים של צירופי R1, ר2 ו- R3.
(1) אני1 + - אני2+ - אני3 = 0
(2) ר1אני1 + R2אני2 + 0 x I3 = V1
(3) 0 x I1 + R2אני2 - ר3אני3 = V1 + V2
שלוש משוואות אלה מדגימות כיצד המתח בכל נקודה במעגל תלוי בזרם והתנגדות בדרך כלשהי. אם אתה זוכר את חוקי קירשהוף, אתה יכול ליצור פתרונות כללים אלה לבעיות במעגל ולהשתמש בסימוני מטריצות כדי לפתור עבורם. בדרך זו, תוכלו לחבר ערכים לשני כמויות (בין מתח, זרם, התנגדות) לפתרון עבור השלישית.