Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Spannungsabfall in der Serienschaltung
- Parallele vs. Serienschaltungen
- Serien-Parallel-Schaltungen
••• Syed Hussain Ather
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
In dem obigen Parallelschaltungsdiagramm kann der Spannungsabfall ermittelt werden, indem die Widerstände jedes Widerstands summiert werden und bestimmt wird, welche Spannung aus dem Strom in dieser Konfiguration resultiert. Diese Beispiele für Parallelschaltungen veranschaulichen die Konzepte von Strom und Spannung in verschiedenen Zweigen.
Im Parallelschaltplan ist die Stromspannung Der Abfall über einen Widerstand in einer Parallelschaltung ist über alle Widerstände in jedem Zweig der Parallelschaltung gleich. Die in Volt ausgedrückte Spannung misst die elektromotorische Kraft oder die Potentialdifferenz, die den Stromkreis antreibt.
Wenn Sie eine Schaltung mit einer bekannten Menge von Strom, dem Fluss der elektrischen Ladung, können Sie den Spannungsabfall in Parallelschaltplänen berechnen, indem Sie:
Diese Methode zum Lösen von Gleichungen funktioniert, weil der Strom, der an einem beliebigen Punkt in einer Parallelschaltung eingeht, dem austretenden Strom entsprechen sollte. Dies geschieht aufgrund von Kirchhoffs geltendes Recht"Die algebraische Summe der Ströme in einem Netzwerk von Leitern, die sich an einem Punkt treffen, ist Null." Ein Parallelschaltungsrechner würde dieses Gesetz in den Zweigen einer Parallelschaltung anwenden.
Wenn wir den Strom vergleichen, der in die drei Zweige der Parallelschaltung fließt, sollte er dem Gesamtstrom entsprechen, der die Zweige verlässt. Da der Spannungsabfall an jedem Widerstand parallel konstant bleibt, können Sie diesen Spannungsabfall summieren, um den Gesamtwiderstand zu erhalten und die Spannung aus diesem Wert zu bestimmen. Beispiele für Parallelschaltungen zeigen dies.
Spannungsabfall in der Serienschaltung
••• Syed Hussain AtherAndererseits können Sie in einer Reihenschaltung den Spannungsabfall an jedem Widerstand berechnen, wenn Sie wissen, dass in einer Reihenschaltung der Strom durchgehend konstant ist. Das bedeutet, dass der Spannungsabfall über jeden Widerstand unterschiedlich ist und vom Widerstand nach dem Ohmschen Gesetz abhängt V = IR. Im obigen Beispiel beträgt der Spannungsabfall an jedem Widerstand:
V1 = R1 x I = 3 Ω x 3 A = 9 V
V2 = R2 × I = 10 & OHgr; × 3 A = 30 V
V3 = __ R3 x I = 5 Ω x 3 A = 15 V
Die Summe jedes Spannungsabfalls sollte gleich der Spannung der Batterie in der Reihenschaltung sein. Dies bedeutet, unsere Batterie hat eine Spannung von 54 V.
Diese Methode zum Lösen von Gleichungen funktioniert, weil die Spannungsabfälle, die in alle in Reihe angeordneten Widerstände eintreten, sich zu der Gesamtspannung der Reihenschaltung summieren sollten. Dies geschieht aufgrund von Kirchhoffs Spannungsgesetz"Die gerichtete Summe der Potentialdifferenzen (Spannungen) um eine geschlossene Schleife ist Null." Das bedeutet, dass an jedem beliebigen Punkt in einer geschlossenen Reihenschaltung die an jedem Widerstand abfallende Spannung zur Gesamtspannung der Schaltung addiert werden sollte. Da der Strom in einer Reihenschaltung konstant ist, müssen die Spannungsabfälle bei jedem Widerstand unterschiedlich sein.
Parallele vs. Serienschaltungen
In einer Parallelschaltung sind alle Schaltungskomponenten zwischen den gleichen Punkten der Schaltung verbunden. Dies gibt ihnen ihre Verzweigungsstruktur, in der sich der Strom auf jeden Zweig aufteilt, der Spannungsabfall über jeden Zweig jedoch gleich bleibt. Die Summe jedes Widerstands ergibt einen Gesamtwiderstand, der auf der Umkehrung jedes Widerstands basiert (1 / Rgesamt = 1 / R1 + 1 / R2 ... für jeden Widerstand).
In einer Reihenschaltung hingegen gibt es nur einen Weg für den Stromfluss. Dies bedeutet, dass der Strom durchgehend konstant bleibt und stattdessen die Spannungsabfälle bei jedem Widerstand unterschiedlich sind. Die Summe jedes Widerstands ergibt einen Gesamtwiderstand, wenn linear summiert (Rgesamt = R1 + R2 ... für jeden Widerstand).
Serien-Parallel-Schaltungen
Sie können beide Kirchhoffschen Gesetze für jeden Punkt oder jede Schleife in jedem Stromkreis verwenden und sie anwenden, um Spannung und Strom zu bestimmen. Mit den Kirchhoffschen Gesetzen können Sie Strom und Spannung in Situationen bestimmen, in denen die Art der Schaltung als seriell und parallel möglicherweise nicht so einfach ist.
Im Allgemeinen können Sie für Schaltkreise mit sowohl seriellen als auch parallelen Komponenten einzelne Teile des Schaltkreises als seriell oder parallel behandeln und entsprechend kombinieren.
Diese komplizierten Serien-Parallel-Schaltungen können auf mehr als eine Weise gelöst werden. Teile davon als parallel oder seriell zu behandeln, ist eine Methode. Die Verwendung von Kirchhoffschen Gesetzen zur Bestimmung verallgemeinerter Lösungen, die ein Gleichungssystem verwenden, ist eine weitere Methode. Ein Serien-Parallel-Schaltungsrechner würde die unterschiedliche Natur der Schaltungen berücksichtigen.
Im obigen Beispiel sollte der aktuelle Austrittspunkt A dem aktuellen Austrittspunkt A entsprechen. Dies bedeutet, dass Sie schreiben können:
(1) Ich1 = Ich2 + Ich3 oder ich1 - ICH2 - ICH3 = 0
Wenn Sie die obere Schleife wie eine geschlossene Reihenschaltung behandeln und den Spannungsabfall an jedem Widerstand mit dem Ohmschen Gesetz und dem entsprechenden Widerstand behandeln, können Sie schreiben:
(2) V1 - R1ich1 - R2ich2 = 0
Wenn Sie dasselbe für die untere Schleife tun, können Sie jeden Spannungsabfall in Stromrichtung wie folgt behandeln:
(3) V1 + V__2 + R3ich3 - R2ich2 = 0
Dies gibt Ihnen drei Gleichungen, die auf verschiedene Arten gelöst werden können. Sie können jede der Gleichungen (1) - (3) so umschreiben, dass die Spannung auf der einen Seite und der Strom und der Widerstand auf der anderen Seite liegen. Auf diese Weise können Sie die drei Gleichungen als abhängig von drei Variablen I behandeln1, ICH2 und ich3mit Koeffizienten von Kombinationen von R1, R2 und R3.
(1) Ich1 + - ich2+ - ICH3 = 0
(2) R1ich1 + R2ich2 + 0 x I3 = V1
(3) 0 x I1 + R2ich2 - R3ich3 = V1 + V2
Diese drei Gleichungen zeigen, wie die Spannung an jedem Punkt des Stromkreises in irgendeiner Weise von Strom und Widerstand abhängt. Wenn Sie sich an Kirchhoffs Gesetze erinnern, können Sie diese verallgemeinerten Lösungen für Schaltungsprobleme erstellen und mit der Matrixnotation lösen. Auf diese Weise können Sie Werte für zwei Größen (zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand) eingeben, um die dritte Größe zu ermitteln.