כיצד לחשב את הקצב במעגל סדרתי

תוֹכֶן

• דוגמאות למעגלי סדרה
• טיפים
• אמפרג '(או אמפר) במעגל סדרה
• תרשים מעגלי סדרה ונוסחה
• קבלים ומשרנים
• סדרות מול מעגלים מקבילים
• זרם ישיר מול זרם חילופי

מעגלי סדרה מחברים נגדים כך שהזרם, שנמדד על ידי משרעת או ampere, עוקב אחר נתיב אחד במעגל ונשאר קבוע לאורך כל הדרך. הזרם זורם בכיוון ההפוך של אלקטרונים דרך כל נגן, שמגביל את זרימת האלקטרונים בזה אחר זה בכיוון אחד מהקצה החיובי של הסוללה לשלילי. אין ענפים או נתיבים חיצוניים שדרכם הזרם יכול לנוע, כמו שהיה במעגל מקביל.

דוגמאות למעגלי סדרה

מעגלי סדרה נפוצים בחיי היומיום. דוגמאות כוללות סוגים מסוימים של אורות חג המולד או חג. דוגמא נפוצה נוספת היא מתג אור. בנוסף, מחשבים, טלוויזיות ומכשירים אלקטרוניים ביתיים אחרים פועלים באמצעות מושג מעגל סדרה.

טיפים

אמפרג '(או אמפר) במעגל סדרה

ניתן לחשב את המשרעת, במגברים או אמפרים הניתנים על ידי המשתנה A, של מעגל הסדרות על ידי סיכום ההתנגדות בכל נגדי במעגל כ ר וסיכום ירידות המתח כמו Vואז פותר עבורי במשוואה V = I / R בו V הוא מתח הסוללה בוולט, אני הוא נוכחי, ו ר היא ההתנגדות הכוללת של הנגדים באוהם (Ω). ירידת המתח צריכה להיות שווה למתח הסוללה במעגל סדרה.

המשוואה V = I / R, המכונה חוק אוהם, נכון גם לכל נגר במעגל. הזרימה הנוכחית לאורך מעגל סדרה היא קבועה, מה שאומר שהוא זהה בכל הנגד. ניתן לחשב את ירידת המתח בכל נגדים באמצעות חוק אוהם. בסדרה, מתח הסוללות מוגבר, כלומר הם נמשכים זמן קצר יותר מאשר אם היו במקביל.

תרשים מעגלי סדרה ונוסחה

••• סייד חוסיין אתר

במעגל שלעיל, כל נגד (המצוין על ידי קווי זיג-זג) מחובר למקור המתח, הסוללה (המצוינת על ידי + ו - המקיפה את הקווים המנותקים), בסדרה. הזרם זורם בכיוון אחד ונשאר קבוע בכל חלק מהמעגל.

אם תמצת כל מתנגד, היית מקבל התנגדות מוחלטת של 18 "(אוהם, איפה אוהם הוא מדד ההתנגדות). משמעות הדבר היא שאתה יכול לחשב זרם באמצעות V = I / R בו ר הוא 18 Ω ו V הוא 9 וולט כדי להשיג זרם I של 162 A (אמפר).

קבלים ומשרנים

במעגל סדרתי, אתה יכול לחבר קבל עם קיבול ג ותן לזה לטעון לאורך זמן. במצב זה, הזרם ברחבי המעגל נמדד כ I = (V / R) x exp בו V נמצא בוולט, ר נמצא באוהם, ג נמצא בפאראדס, t זה זמן בשניות, ו אני נמצא במגברים. פה exp מתייחס לקבוע אוילר ה.

הקיבול הכולל של מעגל סדרה ניתן על ידי 1 / ג_סה"כ = 1 / C₁ + 1 / צ₂ +… _ שבו כל אחד ההיפוך של כל קבלים בודד מסכם בצד ימין (_1 / C₁, 1 / C__₂, וכו.). במילים אחרות, ההיפוך של הקיבול הכולל הוא סכום ההיפוכים האינדיבידואליים של כל קבל. ככל שהזמן מתגבר המטען על הקבל בונה והזרם מאט ומתקרב, אך אף פעם לא מגיע לחלוטין, לאפס.

באופן דומה, אתה יכול להשתמש במשרן למדידת זרם I = (V / R) x (1 - exp), בו השראות הכוללת L היא סכום של ערכי השראות של משרנים בודדים, הנמדדים בהנרי. כאשר מעגל סדרתי בונה מטען כאשר זרם זורם, המשרן, סליל חוט העוטף בדרך כלל גרעין מגנטי, מייצר שדה מגנטי בתגובה לזרימת הזרם. ניתן להשתמש בהם במסננים ומתנדים,

סדרות מול מעגלים מקבילים

כאשר מתמודדים עם מעגלים במקביל, בהם הזרם מסתובב דרך חלקים שונים של המעגלים, החישובים "הופכים". במקום לקבוע את ההתנגדות הכוללת כסכום ההתנגדות האישית, ההתנגדות הכוללת ניתנת על ידי 1 / Rסה"כ _ = 1 / R1 + 1 / R__2 + … (אותה דרך לחשב את הקיבול הכולל של מעגל סדרה).

המתח, ולא הזרם, קבוע לאורך המעגל. זרם המעגל המקביל הכולל שווה לסכום הזרם בכל ענף. אתה יכול לחשב זרם ומתח הן באמצעות חוק אוהם (V = I / R).

••• סייד חוסיין אתר

במעגל המקביל לעיל, ההתנגדות הכוללת תינתן על ידי ארבעת השלבים הבאים:

בחישוב לעיל, שימו לב שתוכלו להגיע רק לשלב 5 משלב 4 כאשר יש רק מונח אחד בצד שמאל (1 / R_סה"כ ) ורק מונח אחד בצד ימין (29/20 Ω).

באופן דומה, הקיבול הכולל במעגל מקביל הוא פשוט הסכום של כל קבל בודד, והשראות הכוללת ניתנת גם על ידי קשר הפוך (1 / Lסה"כ _ = 1 / ל '1 + 1 / L__2 + … ).

זרם ישיר מול זרם חילופי

במעגלים זרם יכול לזרום ללא הרף, כמו שקורה בזרם ישר (DC), או להשתנות בתבנית דמוית גל, במעגלי זרם חילופין (AC). במעגל זרם חילופין משתנה זרם בין כיוון חיובי לשלילי במעגל.

הפיזיקאי הבריטי מייקל פאראדיי הדגים את כוחם של זרמי DC עם הגנרטור החשמלי של הדינמו בשנת 1832, אך הוא לא יכול היה להעביר את כוחו למרחקים ארוכים ומתחי ה- DC דרשו מעגלים מורכבים.

כאשר הפיזיקאי הסרבי-אמריקני ניקולה טסלה יצר מנוע אינדוקציה באמצעות זרם זרם חילופין בשנת 1887, הוא הדגים כיצד הוא מועבר בקלות למרחקים ארוכים וניתן להמיר אותו בין ערכים גבוהים ונמוכים באמצעות שנאים, מכשיר המשמש להחלפת מתח. די מהר, סביב תורם של משקי הבית של המאה העשרים ברחבי אמריקה החלו להפסיק את זרם DC לטובת AC.

כיום מכשירים אלקטרוניים משתמשים גם AC וגם DC כאשר הדבר מתאים. זרמי DC משמשים למוליכים למחצה למכשירים קטנים יותר שצריכים רק להפעיל ולכבות, כגון מחשבים ניידים וטלפונים סלולריים. מתח זרם חילופין מועבר דרך חוטים ארוכים לפני שהוא מומר לזרם ישר באמצעות מיישר או דיודה כדי להניע מכשירים אלה כמו נורות וסוללות.