Vsebina
- Osnove električnih vezij
- Serija proti vzporednim vezjem
- Izračun upora za serijsko vezje
- Izračun upora za vzporedni tokokrog
- Kako rešiti serijsko in vzporedno kombinirano vezje
- Drugi izračuni
Spoznavanje osnov elektronike pomeni razumevanje vezij, kako delujejo in kako izračunati stvari, kot je skupni upor okoli različnih tipov vezij. Resnična vezja se lahko zapletejo, vendar jih lahko razumete z osnovnim znanjem, ki ga pridobite iz preprostejših, idealiziranih vezij.
Dve glavni vrsti vezij sta zaporedni in vzporedni. V serijskem vezju so vsi sestavni deli (na primer upori) razporejeni v linijo, pri čemer vezje tvori ena sama zanka žice. Vzporedni tokokrog se razcepi na več poti z eno ali več komponentami na vsaki. Izračunavanje serijskih vezij je enostavno, vendar je pomembno razumeti razlike in kako delati z obema vrstama.
Osnove električnih vezij
Električna energija teče samo v tokokrogih. Z drugimi besedami, potrebuje popolno zanko, da lahko nekaj deluje. Če prekinete to zanko s stikalom, preneha električna energija in lučka (na primer) se bo ugasnila. Preprosta definicija vezja je zaprta zanka prevodnika, po kateri lahko elektroni potujejo, običajno sestavljena iz vira energije (na primer akumulatorja) in električne komponente ali naprave (kot upor ali žarnica) in vodilne žice.
Za razumevanje delovanja vezja se boste morali spopasti z neko osnovno terminologijo, vendar boste večino izrazov poznali iz vsakodnevnega življenja.
„Napetostna razlika“ je izraz za razliko električne potencialne energije med dvema mestoma na enoto naboja. Baterije delujejo tako, da ustvarijo razliko v potencialu med dvema sponkama, kar omogoča, da tok teče od enega do drugega, ko sta povezana v tokokrog. Potencial v enem trenutku je tehnično napetost, vendar so razlike v napetosti v praksi pomembne. 5-voltna baterija ima potencialno razliko 5 voltov med obema terminaloma in 1 volt = 1 joule na coulomb.
Priključitev vodnika (kot je žica) na oba terminala akumulatorja ustvari vezje, električni tok, ki teče okoli njega. Tok se meri v amperih, kar pomeni coulombs (polnjenje) na sekundo.
Vsak prevodnik bo imel električni "upor", kar pomeni nasprotovanje materiala toku toka. Odpornost se meri v ohmih (Ω), prevodnik z uporom 1 ohm, priključen preko napetosti 1 volta, pa bi omogočil, da teče tok 1 amp.
Razmerje med njimi je zajeto v Ohmovem zakonu:
V = IR
Z besedami, "napetost je enaka toku, pomnoženem z uporom."
Serija proti vzporednim vezjem
Dve glavni vrsti vezij se razlikujeta po tem, kako so v njih razporejene komponente.
Preprosta definicija vezja je: "Vezje s komponentami, razporejenimi v ravni črti, tako da ves tok po vrsti teče ves tok." Če ste naredili osnovni krožni krog z baterijo, priključeno na dva upora, povezava, ki teče nazaj do akumulatorja, bi bila dva uporna v seriji. Torej bi tok šel od pozitivnega terminala akumulatorja (po dogovoru z njim ravnate tako, kot da izhaja iz pozitivnega konca) do prvega upora, od drugega do upora in nato nazaj do akumulatorja.
Vzporedni tokokrog je drugačen. Vezje z dvema vzporednima uporovoma bi se razdelilo na dva tira, z upori na vsakem. Ko tok doseže stičišče, mora isto količino toka, ki vstopi v stičišče, zapustiti tudi stičišče. Kirchhoffova trenutna zakonodaja se imenuje ohranitev naboja, posebej za elektroniko. Če imata obe poti enak upor, bo po njih tekel enak tok, tako da če 6 amperov toka doseže stičišče z enakim uporom na obeh poteh, bo 3 amperov padalo po vsaki. Poti se nato znova povežejo, preden ponovno povežete z baterijo, da dokončate vezje.
Izračun upora za serijsko vezje
Izračun skupne upornosti več uporov poudarja razliko med zaporednimi in vzporednimi vezji. Za serijsko vezje skupni upor (Rskupaj) je le vsota posameznih uporov, torej:
R_ {skupaj} = R_1 + R_2 + R_3 + ...Dejstvo, da gre za serijsko vezje, pomeni skupni upor na poti, je le seštevek posameznih uporov na njej.
Za težavo v praksi si predstavljajte serijsko vezje s tremi upori: R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω in R3 = 6 Ω. Izračunajte skupno upornost v vezju.
To je preprosto vsota posameznih uporov, zato je rešitev:
začni {poravnano} R_ {skupaj} & = R_1 + R_2 + R_3 & = 2 ; Omega ; + 4 ; Omega ; +6 ; Omega & = 12 ; Omega konec {poravnano}Izračun upora za vzporedni tokokrog
Za vzporedna vezja je izračun Rskupaj je nekoliko bolj zapleteno. Formula je:
{1 zgoraj {2pt} R_ {skupaj}} = {1 zgoraj {2pt} R_1} + {1 nad {2pt} R_2} + {1 zgoraj {2pt} R_3}Ne pozabite, da vam ta formula daje vzajemnost upora (tj. Eno, deljeno z odpornostjo). Torej morate za ločen odpor razdeliti enega z odgovorom.
Predstavljajte si, da so bili isti trije upori od prej nameščeni vzporedno. Skupni upor bi dal:
začeti {poravnano} {1 zgoraj {2pt} R_ {skupaj}} & = {1 zgoraj {2pt} R_1} + {1 zgoraj {2pt} R_2} + {1 zgoraj {2pt} R_3} & = {1 zgoraj {2pt} 2 ; Ω} + {1 zgoraj {2pt} 4 ; Ω} + {1 zgoraj {2pt} 6 ; Ω} & = {6 zgoraj {2pt} 12 ; Ω} + {3 zgoraj {2pt} 12 ; Ω} + {2 zgoraj {2pt} 12 ; Ω} & = {11 zgoraj {2pt} 12Ω} & = 0,917 ; Ω ^ {- 1} konec {poravnano}Ampak to je 1 / Rskupaj, zato je odgovor:
začni {poravnano} R_ {skupaj} & = {1 zgoraj {2pt} 0,917 ; Ω ^ {- 1}} & = 1,09 ; Omega konec {poravnano}Kako rešiti serijsko in vzporedno kombinirano vezje
Vsa vezja lahko razdelite na kombinacije zaporednih in vzporednih vezij. Veja vzporednega vezja ima lahko tri sestavne dele in vezje je lahko sestavljeno iz niza treh vzporednih odcepov v vrsti.
Reševanje takšnih težav pomeni samo razčlenitev vezja na odseke in njihovo delo po vrsti. Vzemimo preprost primer, kjer so tri veje v vzporednem vezju, vendar je na eno od teh vej pritrjena vrsta treh uporov.
Trik pri reševanju problema je vključiti izračun serijske upora v večji za celotno vezje. Za vzporedni tokokrog morate uporabiti izraz:
{1 zgoraj {2pt} R_ {skupaj}} = {1 zgoraj {2pt} R_1} + {1 nad {2pt} R_2} + {1 zgoraj {2pt} R_3}Toda prva veja, R1, je dejansko narejen iz treh različnih uporov v seriji. Če se najprej osredotočite na to, veste, da:
R_1 = R_4 + R_5 + R_6Predstavljaj si to R4 = 12 Ω, R5 = 5 Ω in R6 = 3 Ω. Skupni upor je:
začni {poravnano} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 & = 12 ; Omega ; + 5 ; Omega ; + 3 ; Omega & = 20 ; Omega konec {poravnano}S tem rezultatom za prvo podružnico se lahko lotite glavne težave. Z enim uporom na vsaki od preostalih poti recite to R2 = 40 Ω in R3 = 10 Ω. Zdaj lahko izračunate:
začeti {poravnano} {1 zgoraj {2pt} R_ {skupaj}} & = {1 zgoraj {2pt} R_1} + {1 zgoraj {2pt} R_2} + {1 zgoraj {2pt} R_3} & = {1 zgoraj {2pt} 20 ; Ω} + {1 zgoraj {2pt} 40 ; Ω} + {1 zgoraj {2pt} 10 ; Ω} & = {2 zgoraj {2pt} 40 ; Ω} + {1 zgoraj {2pt} 40 ; Ω} + {4 zgoraj {2pt} 40 ; Ω} & = {7 zgoraj {2pt} 40 ; Ω} & = 0,175 ; Ω ^ {- 1} konec {poravnano}To pomeni:
začeti {poravnano} R_ {skupaj} & = {1 zgoraj {2pt} 0,175 ; Ω ^ {- 1}} & = 5,7 ; Omega konec {poravnano}Drugi izračuni
Odpornost je veliko lažje izračunati v serijskem vezju kot vzporedni tokokrog, vendar to ni vedno tako. Enačbe za kapacitivnost (C) v zaporednih in vzporednih vezjih v bistvu delujejo nasprotno. Za serijsko vezje imate enačbo za vzajemnost kapacitivnosti, zato izračunate skupno kapacitivnost (Cskupaj) z:
{1 zgoraj {2pt} C_ {skupaj}} = {1 zgoraj {2pt} C_1} + {1 nad {2pt} C_2} + {1 zgoraj {2pt} C_3} + ....In potem moraš enega ločiti po tem rezultatu, da najdeš Cskupaj.
Za vzporedni tokokrog imate enostavnejšo enačbo:
C_ {skupaj} = C_1 + C_2 + C_3 + ....Vendar je osnovni pristop k reševanju problemov z zaporednimi in vzporednimi vezji enak.