Strāva un spriegums ar paralēlo, sērijveida un jaukto vadu

Reālās elektriskās ķēdes visbiežāk ietver nevis vienu vadu, bet vairākus vadus, kas kaut kādā veidā savienoti viens ar otru. Vienkāršākajā formā elektriskā ķēde ir tikai "ieeja" un "izeja", tas ir, divas izejas savienošanai ar citiem vadiem, caur kurām uzlādei (strāvai) ir iespēja ieplūst ķēdē un atstāt ķēdi. Pie vienmērīgas strāvas ķēdē ieejas un izejas strāvas vērtības būs vienādas.

Ja paskatās uz elektrisko ķēdi, kas ietver vairākus dažādus vadus, un ņem vērā tajā esošo punktu pāri (ieejas un izejas), tad principā pārējo ķēdi var uzskatīt par vienu rezistoru (tā līdzvērtīgās pretestības ziņā). ).

Izmantojot šo pieeju, viņi saka, ka, ja strāva I ir strāva ķēdē, un spriegums U ir spailes spriegums, tas ir, elektrisko potenciālu atšķirība starp "ieejas" un "izejas" punktiem, tad attiecība U / I var uzskatīt par līdzvērtīgas pretestības R ķēdes vērtību pilnībā.

Ja Oma likums ir apmierināts, ekvivalento pretestību var aprēķināt diezgan vienkārši.

Strāva un spriegums ar vadu sērijveida pieslēgumu

Vienkāršākajā gadījumā, kad divi vai vairāki vadītāji ir savienoti kopā virknē, strāva katrā vadītājā būs vienāda, un spriegums starp "izeju" un "ieeju", tas ir, pie kontaktligzdas spailēm. visa ķēde, būs vienāda ar summu no spriegumiem rezistoros, kas veido ķēdi. Un tā kā Oma likums ir spēkā katram rezistoram, mēs varam rakstīt:

Tātad vadu seriālajam savienojumam ir raksturīgi šādi modeļi:

• Lai atrastu ķēdes kopējo pretestību, tiek pievienotas ķēdes veidojošo vadu pretestības;

• Strāva caur ķēdi ir vienāda ar strāvu caur katru no vadiem, kas veido ķēdi;

• Spriegums pāri ķēdes spailēm ir vienāds ar spriegumu summu katrā vadā, kas veido ķēdi.

Strāva un spriegums ar paralēlu vadu pieslēgumu

Ja vairāki vadi ir savienoti paralēli viens otram, spriegums šādas ķēdes spailēs ir katra ķēdē esošā vada spriegums.

Visu vadu spriegumi ir vienādi viens ar otru un vienādi ar pielietoto spriegumu (U). Strāva caur visu ķēdi - pie "ieejas" un "izejas" - ir vienāda ar strāvu summu katrā ķēdes atzarā, kas apvienota paralēli un veido šo ķēdi. Zinot, ka I = U / R, mēs iegūstam, ka:

Tātad vadu paralēlajam savienojumam ir raksturīgi šādi modeļi:

• Lai noskaidrotu ķēdes kopējo pretestību, pievienojiet to vadu pretestību apgrieztās vērtības, kas veido ķēdi;

• Strāva caur ķēdi ir vienāda ar strāvu summu caur katru ķēdi veidojošo vadu;

• Spriegums uz ķēdes spailēm ir vienāds ar spriegumu pāri katram vadam, kas veido ķēdi.

Vienkāršu un sarežģītu (kombinēto) ķēžu ekvivalentas shēmas

Vairumā gadījumu elektriskās diagrammas, kas attēlo kombinētu vadu savienojumu, ir piemērotas pakāpeniskai vienkāršošanai.

Ķēdes virknē savienoto un paralēlo daļu grupas tiek aizstātas ar līdzvērtīgām pretestībām saskaņā ar augstākminēto principu, soli pa solim aprēķinot gabalu ekvivalentās pretestības, pēc tam saliekot tās līdz vienai visas ķēdes pretestības ekvivalentajai vērtībai.

Un, ja sākumā shēma šķiet diezgan mulsinoša, tad, soli pa solim vienkāršojot, to var sadalīt mazākās virknē un paralēli savienotu vadu ķēdēs, un tā galu galā tiek ievērojami vienkāršota.

Tikmēr ne visas shēmas var vienkāršot tik vienkāršā veidā. Šķietami vienkāršu vadu "tilta" ķēdi šādā veidā nevar izmeklēt. Šeit jāievēro daži noteikumi:

• Katram rezistoram ir izpildīts Oma likums;

• Katrā mezglā, tas ir, divu vai vairāku strāvu konverģences punktā, strāvu algebriskā summa ir nulle: mezglā ieplūstošo strāvu summa ir vienāda ar no mezgla izplūstošo strāvu summu (Kirhhofa pirmais noteikums);

• Spriegumu summa ķēdes posmos, apejot katru ceļu no "ieejas" uz "izeju", ir vienāda ar ķēdei pievadīto spriegumu (Kirhhofa otrais likums).

Tilta vadi

Lai apsvērtu iepriekš minēto noteikumu izmantošanas piemēru, mēs aprēķinām ķēdi, kas samontēta no vadiem, kas apvienoti tilta ķēdē. Lai aprēķini nebūtu pārāk sarežģīti, mēs pieņemsim, ka dažas vadu pretestības ir vienādas viena ar otru.

Apzīmēsim strāvu I, I1, I2, I3 virzienus ceļā no "ieejas" uz ķēdi - uz ķēdes "izeju". Var redzēt, ka ķēde ir simetriska, tāpēc strāvas caur tiem pašiem rezistoriem ir vienādas, tāpēc mēs tos apzīmēsim ar vienādiem simboliem. Faktiski, ja mainīsit ķēdes «ieeju» un «izeju», tad ķēde neatšķirsies no oriģināla.

Katram mezglam var uzrakstīt strāvas vienādojumus, pamatojoties uz to, ka mezglā ieplūstošo strāvu summa ir vienāda ar no mezgla izplūstošo strāvu summu (elektriskā lādiņa nezūdamības likums), iegūst divus vienādojumi:

Nākamais solis ir pierakstīt vienādojumus spriegumu summām atsevišķām ķēdes sekcijām, dažādos veidos apejot ķēdi no ieejas līdz izejai. Tā kā šajā piemērā ķēde ir simetriska, pietiek ar diviem vienādojumiem:

Lineāro vienādojumu sistēmas risināšanas procesā tiek iegūta formula strāvas I lieluma noteikšanai starp "ieejas" un "izejas" spailēm, pamatojoties uz norādīto ķēdei pievadīto spriegumu U un vadu pretestībām. :

Un ķēdes kopējai ekvivalentajai pretestībai, pamatojoties uz faktu, ka R = U / I, formula ir šāda:

Jūs pat varat pārbaudīt risinājuma pareizību, piemēram, novedot pie pretestības vērtību ierobežojošiem un īpašiem gadījumiem:

Tagad jūs zināt, kā atrast strāvu un spriegumu paralēliem, sērijveida, jauktiem un pat savienojošiem vadiem, piemērojot Oma likumu un Kirhhofa noteikumus. Šie principi ir ļoti vienkārši, un pat vissarežģītākā elektriskā ķēde ar to palīdzību galu galā tiek reducēta uz elementāru formu, veicot dažas vienkāršas matemātiskas darbības.