Strøm og spænding med parallel, serie og blandet ledning

Ægte elektriske kredsløb omfatter oftest ikke en ledning, men flere ledninger forbundet på en eller anden måde til hinanden. I sin enkleste form elektriske kredsløb der er kun en "input" og en "output", det vil sige to udgange til tilslutning til andre ledninger, gennem hvilke ladning (strøm) har evnen til at strømme ind i kredsløbet og forlade kredsløbet. Ved en konstant strøm i kredsløbet vil input- og outputstrømværdierne være de samme.

Hvis du ser på et elektrisk kredsløb, der omfatter flere forskellige ledninger, og overvejer et par punkter (input og output) på det, så kan resten af ​​kredsløbet i princippet opfattes som en enkelt modstand (med hensyn til dens ækvivalente modstand ).

Med denne tilgang siger de, at hvis strømmen I er strømmen i kredsløbet, og spændingen U er terminalspændingen, det vil sige forskellen i elektriske potentialer mellem "input" og "output" punkter, så er forholdet U / I kan betragtes som værdien af ​​det ækvivalente modstand R-kredsløb helt.

Hvis Ohms lov er opfyldt, kan den tilsvarende modstand beregnes ganske let.

Strøm og spænding med seriekobling af ledninger

I det enkleste tilfælde, når to eller flere ledere er forbundet sammen i et seriekredsløb, vil strømmen i hver leder være den samme, og spændingen mellem "output" og "input", det vil sige ved terminalerne på hele kredsløbet, vil være lig summen fra spændingerne i de modstande, der udgør kredsløbet. Og da Ohms lov er gyldig for hver af modstandene, kan vi skrive:

Så følgende mønstre er karakteristiske for den serielle forbindelse af ledninger:

• For at finde den samlede modstand af kredsløbet tilføjes modstandene af de ledninger, der udgør kredsløbet;

• Strømmen gennem kredsløbet er lig med strømmen gennem hver af de ledninger, der udgør kredsløbet;

• Spændingen over terminalerne i et kredsløb er lig med summen af ​​spændingerne i hver af de ledninger, der udgør kredsløbet.

Strøm og spænding med parallelforbindelse af ledninger

Når flere ledninger er forbundet parallelt med hinanden, er spændingen ved terminalerne på et sådant kredsløb spændingen af ​​hver af de ledninger, der udgør kredsløbet.

Spændingerne af alle ledninger er lig med hinanden og lig med den påførte spænding (U). Strømmen gennem hele kredsløbet - ved "input" og "output" - er lig med summen af ​​strømmene i hver af kredsløbets grene, kombineret parallelt og udgør dette kredsløb. Når vi ved, at I = U / R, får vi det:

Så følgende mønstre er karakteristiske for parallelforbindelsen af ​​ledninger:

• For at finde den samlede modstand af kredsløbet skal du tilføje de reciproke modstande af de ledninger, der udgør kredsløbet;

• Strømmen gennem kredsløbet er lig med summen af ​​strømmene gennem hver af de ledninger, der danner kredsløbet;

• Spændingen over terminalerne i et kredsløb er lig med spændingen over hver af de ledninger, der udgør kredsløbet.

Tilsvarende kredsløb af simple og komplekse (kombinerede) kredsløb

I de fleste tilfælde egner elektriske diagrammer, der repræsenterer en kombineret forbindelse af ledninger, sig til trin-for-trin forenkling.

Grupper af serieforbundne og parallelle dele af kredsløbet erstattes af ækvivalente modstande i henhold til ovenstående princip, trin for trin beregner stykkernes ækvivalente modstande, og bringer dem derefter til en ækvivalent værdi af modstanden i hele kredsløbet.

Og hvis kredsløbet i første omgang virker ret forvirrende, så kan det, forenklet trin for trin, opdeles i mindre kredsløb af serie- og parallelforbundne ledninger, og så i sidste ende er det meget forenklet.

I mellemtiden kan ikke alle ordninger forenkles på en så enkel måde. Et tilsyneladende simpelt "bro"-kredsløb af ledninger kan ikke undersøges på denne måde. Et par regler bør gælde her:

• For hver modstand er Ohms lov opfyldt;

• Ved hver knude, det vil sige ved konvergenspunktet for to eller flere strømme, er den algebraiske sum af strømmene nul: summen af ​​strømmene, der strømmer ind i knudepunktet, er lig med summen af ​​strømmene, der strømmer ud af knudepunktet (Kirchhoffs første regel);

• Summen af ​​spændingerne på kredsløbssektionerne ved omgåelse af hver vej fra «input» til «output» er lig med den spænding, der påføres kredsløbet (Kirchhoffs anden lov).

Bro ledninger

For at overveje et eksempel på brug af ovenstående regler, beregner vi et kredsløb samlet af ledninger kombineret i et brokredsløb. For at gøre beregningerne ikke for komplicerede, vil vi antage, at nogle af ledningsmodstandene er ens med hinanden.

Lad os betegne retningerne af strømmene I, I1, I2, I3 på vej fra "input" til kredsløbet - til "output" af kredsløbet. Det kan ses, at kredsløbet er symmetrisk, så strømmene gennem de samme modstande er de samme, så vi vil betegne dem med de samme symboler. Faktisk, hvis du ændrer "input" og "output" af kredsløbet, så vil kredsløbet ikke kunne skelnes fra originalen.

For hver knude kan du skrive strømligningerne, baseret på det faktum, at summen af ​​strømmene, der strømmer ind i knudepunktet, er lig med summen af ​​strømmene, der strømmer ud af knudepunktet (loven om bevarelse af elektrisk ladning), får du to ligninger:

Næste trin er at nedskrive ligningerne for summen af ​​spændingerne for individuelle sektioner af kredsløbet, når du går rundt i kredsløbet fra input til output på forskellige måder. Da kredsløbet er symmetrisk i dette eksempel, er to ligninger tilstrækkelige:

I processen med at løse et system af lineære ligninger opnås en formel til at finde størrelsen af ​​strømmen I mellem "input" og "output" terminalerne baseret på den specificerede spænding U påført kredsløbet og ledningernes modstande :

Og for den samlede ækvivalente modstand af kredsløbet, baseret på det faktum, at R = U / I, følger formlen:

Du kan endda kontrollere rigtigheden af ​​løsningen, for eksempel ved at føre til de begrænsende og specielle tilfælde af modstandsværdierne:

Nu ved du, hvordan du finder strøm og spænding for parallelle, serier, blandede og endda forbindelsesledninger ved at anvende Ohms lov og Kirchhoffs regler. Disse principper er meget enkle, og selv det mest komplekse elektriske kredsløb med deres hjælp reduceres i sidste ende til en elementær form gennem nogle få simple matematiske operationer.