Berechnung der Stromstärke in einer Reihenschaltung

Inhalt

• Beispiele für Serienschaltungen
• Tipps
• Stromstärke (oder Ampere) in einer Reihenschaltung
• Serienschaltplan und Formel
• Kondensatoren und Induktivitäten
• Serien- und Parallelschaltungen
• Gleichstrom gegen Wechselstrom

Reihenschaltungen verbinden Widerstände so, dass der durch Amplitude oder Stromstärke gemessene Strom einem Pfad in der Schaltung folgt und durchgehend konstant bleibt. Der Strom fließt in entgegengesetzter Elektronenrichtung durch jeden Widerstand, der den Elektronenfluss behindert, nacheinander in einer einzigen Richtung vom positiven zum negativen Ende der Batterie. Es gibt keine externen Zweige oder Pfade, durch die der Strom fließen kann, wie dies bei einer Parallelschaltung der Fall wäre.

Beispiele für Serienschaltungen

Serienschaltungen sind im Alltag weit verbreitet. Beispiele sind einige Arten von Weihnachts- oder Weihnachtsbeleuchtung. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist ein Lichtschalter. Zusätzlich arbeiten Computer, Fernseher und andere elektronische Haushaltsgeräte nach dem Konzept einer Reihenschaltung.

Tipps

Stromstärke (oder Ampere) in einer Reihenschaltung

Sie können die Amplitude der Reihenschaltung in Ampere oder Ampere, angegeben durch die Variable A, berechnen, indem Sie den Widerstandswert an jedem Widerstand in der Schaltung wie folgt aufsummieren R und Summieren der Spannungsabfälle als Vund löse dann nach I in der Gleichung V = I / R in welchem V ist die Spannung der Batterie in Volt, ich ist aktuell und R ist der Gesamtwiderstand der Widerstände in Ohm (Ω). Der Spannungsabfall sollte gleich der Spannung der Batterie in einer Reihenschaltung sein.

Die gleichung V = I / RDas sogenannte Ohmsche Gesetz gilt auch für jeden Widerstand in der Schaltung. Der Stromfluss durch eine Reihenschaltung ist konstant, dh an jedem Widerstand gleich. Sie können den Spannungsabfall an jedem Widerstand mit dem Ohmschen Gesetz berechnen. In Serie wird die Spannung der Batterien erhöht, was bedeutet, dass sie kürzer als parallel sind.

Serienschaltplan und Formel

••• Syed Hussain Ather

In der obigen Schaltung ist jeder Widerstand (mit Zick-Zack-Linien bezeichnet) mit der Spannungsquelle, der Batterie (mit + und - bezeichnet, die die getrennten Linien umgibt), in Reihe geschaltet. Der Strom fließt in eine Richtung und bleibt an jedem Teil des Stromkreises konstant.

Wenn Sie jeden Widerstand aufsummieren, erhalten Sie einen Gesamtwiderstand von 18 Ω (Ohm, wobei Ohm das Widerstandsmaß ist). Dies bedeutet, dass Sie den Strom mit berechnen können V = I / R in welchem R ist 18 Ω und V beträgt 9 V, um einen Strom I von 162 A (Ampere) zu erhalten.

Kondensatoren und Induktivitäten

In einer Reihenschaltung können Sie einen Kondensator mit einer Kapazität verbinden C und lassen Sie es im Laufe der Zeit aufladen. In dieser Situation wird der Strom durch den Stromkreis gemessen als I = (V / R) x exp in welchem V ist in Volt, R ist in Ohm, C ist in Farads, t ist die Zeit in Sekunden und ich ist in Ampere. Hier exp bezieht sich auf die Euler-Konstante e.

Die Gesamtkapazität einer Reihenschaltung ist gegeben durch 1 / C_gesamt = 1 / C₁ + 1 / C₂ +… _ Wobei jeweils die Inverse jedes einzelnen Kondensators auf der rechten Seite aufsummiert wird (_1 / C₁, 1 / C__₂, usw.). Mit anderen Worten ist die Inverse der Gesamtkapazität die Summe der einzelnen Inversen jedes Kondensators. Mit zunehmender Zeit baut sich die Ladung des Kondensators auf und der Strom verlangsamt sich und nähert sich Null, erreicht diese jedoch nie vollständig.

Ebenso können Sie eine Induktivität zur Strommessung verwenden I = (V / R) x (1 - exp), wobei die Gesamtinduktivität L die Summe der in Henries gemessenen Induktivitätswerte der einzelnen Induktivitäten ist. Wenn eine Reihenschaltung Ladung aufbaut, während ein Strom fließt, erzeugt der Induktor, eine Drahtspule, die normalerweise einen Magnetkern umgibt, ein Magnetfeld als Reaktion auf den Stromfluss. Sie können in Filtern und Oszillatoren verwendet werden,

Serien- und Parallelschaltungen

Bei Parallelschaltungen, bei denen der Strom durch verschiedene Teile der Schaltung fließt, werden die Berechnungen „gespiegelt“. Anstatt den Gesamtwiderstand als Summe der Einzelwiderstände zu bestimmen, wird der Gesamtwiderstand durch gegeben 1 / Rtotal_ _ = 1 / R1 + 1 / R__2 + … (Die gleiche Methode zur Berechnung der Gesamtkapazität einer Reihenschaltung).

Die Spannung und nicht der Strom ist im gesamten Stromkreis konstant. Der gesamte Parallelstrom entspricht der Summe des Stroms über jeden Zweig. Sie können sowohl Strom als auch Spannung mit dem Ohmschen Gesetz berechnen (V = I / R).

••• Syed Hussain Ather

In der obigen Parallelschaltung würde der Gesamtwiderstand durch die folgenden vier Schritte gegeben sein:

Beachten Sie bei der obigen Berechnung, dass Sie Schritt 5 von Schritt 4 nur erreichen können, wenn sich auf der linken Seite nur ein Begriff befindet (1 / R_gesamt ) und nur ein Term auf der rechten Seite (29/20 Ω).

Ebenso ist die Gesamtkapazität in einer Parallelschaltung einfach die Summe jedes einzelnen Kondensators, und die Gesamtinduktivität ist auch durch eine umgekehrte Beziehung gegeben (1 / ltotal_ _ = 1 / L1 + 1 / L__2 + … ).

Gleichstrom gegen Wechselstrom

In Stromkreisen kann der Strom entweder konstant fließen, wie dies bei einem Gleichstrom (DC) der Fall ist, oder in Wechselstromkreisen (AC) in einem wellenförmigen Muster schwanken. In einer Wechselstromschaltung ändert sich der Strom zwischen einer positiven und einer negativen Richtung in der Schaltung.

Der britische Physiker Michael Faraday demonstrierte 1832 die Leistung von Gleichströmen mit dem Dynamogenerator, aber er konnte seine Leistung nicht über große Entfernungen übertragen, und die Gleichspannungen erforderten komplizierte Schaltungen.

Als der serbisch-amerikanische Physiker Nikola Tesla 1887 einen Induktionsmotor mit Wechselstrom schuf, demonstrierte er, wie er leicht über große Entfernungen übertragen und mit Transformatoren, einem Gerät zur Spannungsänderung, zwischen hohen und niedrigen Werten umgerechnet werden konnte. Bald genug, um die Wende des 20. Jahrhunderts, begannen Haushalte in ganz Amerika, Gleichstrom zugunsten von Wechselstrom abzustellen.

Heutzutage verwenden elektronische Geräte bei Bedarf sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom. Gleichströme werden bei Halbleitern für kleinere Geräte verwendet, die nur ein- und ausgeschaltet werden müssen, z. B. Laptops und Mobiltelefone. Wechselspannung wird durch lange Drähte transportiert, bevor sie mit einem Gleichrichter oder einer Diode in Gleichspannung umgewandelt wird, um diese Geräte wie Glühbirnen und Batterien mit Strom zu versorgen.