Srovė ir įtampa su lygiagrečiais, nuosekliais ir mišriais laidais

Tikros elektros grandinės dažniausiai apima ne vieną laidą, o kelis tam tikru būdu tarpusavyje sujungtus laidus. Paprasčiausia forma elektros grandinė yra tik "įvestis" ir "išvestis", tai yra du išėjimai, skirti prijungti prie kitų laidų, per kuriuos įkrovimas (srovė) turi galimybę tekėti į grandinę ir išeiti iš grandinės. Esant pastoviai srovei grandinėje, įvesties ir išėjimo srovės vertės bus vienodos.

Jei pažvelgsite į elektros grandinę, kurioje yra keli skirtingi laidai, ir atsižvelgsite į porą taškų (įvesties ir išvesties), tada iš esmės likusią grandinės dalį galima laikyti vienu rezistorius (atsižvelgiant į jo lygiavertę varžą). ).

Taikant šį metodą, jie sako, kad jei srovė I yra srovė grandinėje, o įtampa U yra gnybtų įtampa, tai yra elektrinių potencialų skirtumas tarp "įvesties" ir "išvesties" taškų, tada santykis U / I gali būti laikoma lygiavertės varžos R grandinės verte.

Jeigu Omo dėsnis yra patenkintas, ekvivalentinę varžą galima apskaičiuoti gana lengvai.

Srovė ir įtampa su nuosekliu laidų prijungimu

Paprasčiausiu atveju, kai du ar daugiau laidininkų yra sujungti nuoseklioje grandinėje, srovė kiekviename laidininke bus vienoda, o įtampa tarp „išėjimo“ ir „įvesties“, tai yra, gnybtuose Visa grandinė bus lygi rezistorių, sudarančių grandinę, įtampų sumai. Ir kadangi Ohmo dėsnis galioja kiekvienam rezistoriui, galime parašyti:

Taigi, nuosekliajam laidų sujungimui būdingi šie modeliai:

• Norint rasti bendrą grandinės varžą, pridedamos laidų, sudarančių grandinę, varžos;

• Srovė per grandinę yra lygi srovei per kiekvieną laidą, sudarantį grandinę;

• Įtampa grandinės gnybtuose yra lygi įtampų sumai kiekviename iš laidų, sudarančių grandinę.

Srovė ir įtampa lygiagrečiai prijungus laidus

Kai keli laidai yra sujungti lygiagrečiai vienas su kitu, įtampa tokios grandinės gnybtuose yra kiekvieno grandinę sudarančio laido įtampa.

Visų laidų įtampos yra lygios viena kitai ir lygios taikomajai įtampai (U). Srovė per visą grandinę - „įėjime“ ir „išėjime“ yra lygi srovių sumai kiekvienoje grandinės šakoje, sujungtų lygiagrečiai ir sudarančių šią grandinę. Žinodami, kad I = U / R, gauname, kad:

Taigi lygiagrečiam laidų sujungimui būdingi šie modeliai:

• Norėdami sužinoti bendrą grandinės varžą, pridėkite laidų, sudarančių grandinę, varžų grįžtamąsias vertes;

• Srovė per grandinę yra lygi srovių per kiekvieną laidą, sudarantį grandinę, sumai;

• Įtampa grandinės gnybtuose yra lygi įtampai kiekviename laidą, sudarantį grandinę.

Paprastų ir sudėtingų (kombinuotų) grandinių ekvivalentinės grandinės

Daugeliu atvejų elektros schemos, vaizduojančios bendrą laidų sujungimą, yra supaprastintos žingsnis po žingsnio.

Serijiniu būdu sujungtų ir lygiagrečių grandinės dalių grupės pakeičiamos lygiavertėmis varžomis pagal aukščiau pateiktą principą, žingsnis po žingsnio apskaičiuojant elementų ekvivalentines varžas, tada jas priartinant iki vienos ekvivalentinės visos grandinės varžos vertės.

Ir jei iš pradžių grandinė atrodo gana paini, tada, supaprastinta žingsnis po žingsnio, ji gali būti suskaidyta į mažesnes nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų laidų grandines ir taip galiausiai labai supaprastinama.

Tuo tarpu ne visas schemas galima taip paprastai supaprastinti. Iš pažiūros paprastos „tilto“ laidų grandinės tokiu būdu negalima ištirti. Čia turėtų būti taikomos kelios taisyklės:

• Kiekvienam rezistoriui įvykdytas Ohmo įstatymas;

• Kiekviename mazge, tai yra dviejų ar daugiau srovių konvergencijos taške, algebrinė srovių suma lygi nuliui: į mazgą įtekančių srovių suma lygi srovių, ištekančių iš mazgo, sumai (Pirmoji Kirchhoffo taisyklė);

• Grandinės sekcijų įtampų suma, apeinant kiekvieną kelią nuo „įvesties“ iki „išėjimo“, yra lygi įtampai, tiekiamai į grandinę (antrasis Kirchhoffo dėsnis).

Tilto laidai

Norėdami apsvarstyti aukščiau pateiktų taisyklių naudojimo pavyzdį, apskaičiuojame grandinę, surinktą iš laidų, sujungtų tilto grandinėje. Kad skaičiavimai nebūtų pernelyg sudėtingi, manysime, kad kai kurios laidų varžos yra lygios viena kitai.

Pažymime srovių I, I1, I2, I3 kryptis pakeliui iš „įėjimo“ į grandinę – į grandinės „išėjimą“. Matyti, kad grandinė yra simetriška, todėl srovės per tuos pačius rezistorius yra vienodos, todėl jas žymėsime tais pačiais simboliais. Tiesą sakant, jei pakeisite grandinės „įvestį“ ir „išvestį“, grandinė nebus atskirta nuo originalo.

Kiekvienam mazgui galite parašyti srovės lygtis, remdamiesi tuo, kad į mazgą įtekančių srovių suma yra lygi srovių, ištekančių iš mazgo sumai (elektros krūvio tvermės dėsnis), gausite dvi lygtys:

Kitas žingsnis yra užrašyti atskirų grandinės sekcijų įtampų sumų lygtis, skirtingais būdais apeinant grandinę nuo įvesties iki išvesties. Kadangi šiame pavyzdyje grandinė yra simetriška, pakanka dviejų lygčių:

Sprendžiant tiesinių lygčių sistemą, gaunama formulė, kaip rasti srovės I dydį tarp „įvesties“ ir „išvesties“ gnybtų, remiantis nurodyta grandinei taikoma įtampa U ir laidų varžomis. :

Ir bendrai ekvivalentinei grandinės varžai, remiantis tuo, kad R = U / I, formulė yra tokia:

Jūs netgi galite patikrinti sprendimo teisingumą, pavyzdžiui, nurodydami varžos verčių ribinius ir specialius atvejus:

Dabar žinote, kaip rasti lygiagrečių, serijinių, mišrių ir net jungiamųjų laidų srovę ir įtampą, taikydami Ohmo dėsnį ir Kirchhoff taisykles. Šie principai yra labai paprasti, ir net sudėtingiausia elektros grandinė su jų pagalba galiausiai yra sumažinama iki elementarios formos atliekant keletą paprastų matematinių operacijų.