Przed obliczeniem napięcia na rezystorze należy najpierw określić rodzaj użytego obwodu (żyły). Jeśli potrzebujesz ponownie przyjrzeć się podstawowym terminom lub potrzebujesz pomocy w zrozumieniu obwodów elektrycznych, zacznij od pierwszej części. W przeciwnym razie przejdź bezpośrednio do typu obwodu, nad którym chcesz pracować
Krok
Część 1 z 3: Zrozumienie obwodów elektrycznych
Krok 1. Dowiedz się o prądzie elektrycznym
Możesz użyć następującej analogii: wyobraź sobie, że wsypujesz płatki do miski. Każde ziarno zboża jest elektronem, a przepływ ziarna do miski to prąd elektryczny. Kiedy mówisz o elektryczności, wyjaśniasz to, mówiąc, ile ziaren zbóż przepływa w ciągu sekundy. Kiedy mówisz o prądzie elektrycznym, mierzysz go w jednostkach amper (ampery), czyli pewna liczba elektronów (które są bardzo dużymi wartościami), które przepływają co sekundę.
Krok 2. Dowiedz się o ładunku elektrycznym
Elektrony mają „ujemny” ładunek elektryczny. Oznacza to, że elektrony przyciągają (lub płyną w kierunku) dodatnio naładowanych obiektów i odpychają (lub odpływają) ujemnie naładowane obiekty. Wszystkie elektrony mają ładunek ujemny, więc zawsze wypychają inne elektrony i rozpraszają.
Krok 3. Zrozum o napięciu
Napięcie mierzy różnicę ładunku elektrycznego między dwoma punktami. Im większa różnica, tym silniejsze przyciąganie się dwóch punktów. Oto przykład użycia zwykłej baterii:
- Wewnątrz baterii zachodzące reakcje chemiczne wytwarzają pulę elektronów. Elektrony te trafiają do ujemnego bieguna baterii, podczas gdy dodatni biegun pozostaje prawie pusty. Są to tak zwane zaciski dodatnie i ujemne. Im dłużej trwa ten proces, tym większe napięcie między dwoma biegunami.
- Kiedy połączysz przewody między dodatnim i ujemnym biegunem, elektrony na ujemnym biegunie mają teraz dokąd pójść. Elektrony na biegunie ujemnym płyną w kierunku bieguna dodatniego i wytwarzają prąd elektryczny. Im większe napięcie, tym więcej elektronów przesuwa się na biegun dodatni w ciągu sekundy.
Krok 4. Dowiedz się o odporności
Przeszkodą jest coś, co blokuje elektrony. Im większy opór, tym trudniej elektronom przejść. Opór spowalnia prąd elektryczny, ponieważ zmniejsza się liczba elektronów, które przechodzą w każdej sekundzie.
Rezystory mogą być dowolnymi elementami w obwodzie elektrycznym, które zwiększają opór. Możesz kupić prawdziwe „rezystory”, ale w problemach rezystory są zwykle reprezentowane przez żarówki lub cokolwiek, co ma rezystancję
Krok 5. Zapamiętaj prawo Ohma
Istnieje prosta zależność między prądem, napięciem i rezystancją elektryczną. Zapisz lub zapamiętaj następujący wzór, który będzie Ci potrzebny do rozwiązywania problemów związanych z obwodami elektrycznymi:
- Prąd = napięcie podzielone przez rezystancję
- Wzór można zapisać w następujący sposób: I = V / r
- Pomyśl, co się stanie, jeśli V (napięcie) lub R (rezystancja) w obwodzie wzrośnie. Czy jest to zgodne z powyższą dyskusją?
Część 2 z 3: Obliczanie napięcia przez rezystor (obwód szeregowy)
Krok 1. Zapoznaj się z obwodami szeregowymi
Szeregowe obwody elektryczne są bardzo łatwe do zauważenia. Kształt ma postać pętli kablowej ze wszystkimi elementami ułożonymi w rzędzie wzdłuż kabla. Prąd elektryczny przepływa przez cały przewód i przez każdy napotkany rezystor lub element.
- Prąd elektryczny zawsze takie same w każdym punkcie obwodu.
- Przy obliczaniu napięcia lokalizacja rezystora w obwodzie nie ma znaczenia. Możesz wziąć rezystor i przenieść go w obwodzie, a napięcie na każdym rezystorze pozostanie takie samo.
- Posłużymy się przykładem obwodu elektrycznego z 3 opornikami połączonymi szeregowo: R1, R2i R3. Obwód jest zasilany z akumulatora 12 V. Znajdziemy napięcie na każdym rezystorze.
Krok 2. Oblicz całkowity opór
Zsumuj wszystkie wartości rezystancji w obwodzie. Wynikiem jest całkowita rezystancja obwodu szeregowego.
Na przykład trzy rezystory R1, R2i R3 mają rezystancje odpowiednio 2 (omy), 3 i 5. Zatem całkowity opór wynosi 2 + 3 + 5 = 10 omów.
Krok 3. Znajdź prąd w obwodzie
Użyj prawa Ohma, aby znaleźć wartość prądu w całym obwodzie elektrycznym. Pamiętaj, że w obwodzie szeregowym prąd jest zawsze taki sam w każdym punkcie obwodu. Po uzyskaniu aktualnej wartości możemy przeprowadzić wszystkie pozostałe obliczenia.
Prawo Ohma mówi, że prąd I = V / r. Napięcie na obwodzie wynosi 12 woltów, a całkowita rezystancja obwodu wynosi 10 omów. Wstaw te liczby do wzoru, aby uzyskać I = 12 / 10 = 1,2 ampera.
Krok 4. Dostosuj prawo Ohma, aby znaleźć wartość napięcia
Użyj podstawowej algebry, aby znaleźć wartość napięcia zamiast prądu:
- ja = V / r
- IR = VR / r
- IR = V
- V = IR
Krok 5. Oblicz napięcie na każdym rezystorze
Znamy już wartość oporu i prądu. Teraz możemy wykonać wszystkie obliczenia. Wprowadź liczby do wzoru i zakończ obliczenia. Oto obliczenia dla trzech rezystorów z powyższego przykładu:
- Napięcie przy R1 = V1 = (1, 2 A) (2 Ω) = 2, 4 wolty.
- Napięcie przy R2 = V2 = (1, 2 A) (3 Ω) = 3,6 V.
- Napięcie przy R3 = V3 = (1, 2 A) (5 Ω) = 6 woltów.
Krok 6. Sprawdź swoje odpowiedzi
W obwodzie szeregowym suma wszystkich odpowiedzi musi być równa całkowitemu napięciu. Dodaj każde obliczone napięcie i sprawdź, czy odpowiada łącznemu napięciu obwodu. Jeśli nie, spróbuj znaleźć błąd w swoich obliczeniach.
- Zgodnie z powyższym przykładem 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 woltów, równe całkowitemu napięciu w obwodzie elektrycznym.
- Jeśli twoja odpowiedź jest trochę nieprawidłowa (powiedzmy 11, 97 zamiast 12), prawdopodobnie zaokrągliłeś liczby podczas pracy nad formułami. Nie martw się, twoja odpowiedź nie jest zła.
- Pamiętaj, napięcie mierzy różnicę w ładunku lub liczbę elektronów. Wyobraź sobie, że liczysz nowe elektrony widziane podczas przemieszczania się wzdłuż obwodu elektrycznego. Jeśli poprawnie obliczysz, poznasz całkowitą zmianę w elektronach od początku do końca.
Część 3 z 3: Obliczanie napięcia przez rezystor (obwód równoległy)
Krok 1. Poznaj obwody równoległe
Wyobraź sobie kabel łączący się z jednym biegunem akumulatora, a następnie rozgałęziony na dwa oddzielne przewody. Te dwa przewody są równoległe do siebie, a następnie podłącz ponownie przed podłączeniem do drugiego bieguna akumulatora. Jeśli przewód po lewej stronie jest podłączony do rezystora, a przewód po prawej jest również podłączony do innego rezystora, oba rezystory są połączone „równolegle”.
Możesz dodać tyle kabli równoległych, ile chcesz. Ten przewodnik może być używany do obwodów elektrycznych, które rozgałęziają się na 100 przewodów, które następnie łączą się ponownie
Krok 2. Dowiedz się, jak prąd elektryczny płynie w obwodach równoległych
Prąd elektryczny płynie każdą dostępną ścieżką. Prąd elektryczny popłynie przez przewód po lewej stronie, przez rezystor po lewej i aż do drugiego końca. Jednocześnie prąd płynie również przez przewód po prawej stronie, przez rezystor po prawej stronie i aż do końca. Żadne przewody ani rezystory w obwodzie równoległym nie są przepuszczane dwukrotnie.
Krok 3. Użyj całkowitego napięcia, aby znaleźć napięcie na każdym rezystorze
Jeśli znasz napięcie w całym obwodzie, odpowiedź jest łatwa do znalezienia. Każdy przewód równoległy ma takie samo napięcie jak cały obwód elektryczny. Załóżmy, że obwód elektryczny ma dwa równoległe rezystory i baterię 6 woltów. Bariery nie są dziś zbyt istotne. Aby to zrozumieć, przypomnij sobie obwód szeregowy opisany powyżej:
- Pamiętaj, że suma napięć w obwodzie szeregowym jest zawsze równa całkowitemu napięciu w obwodzie elektrycznym.
- Wyobraź sobie każdą ścieżkę, którą prąd obiera w obwodzie szeregowym. To samo dotyczy obwodów równoległych: jeśli zsumujesz wszystkie napięcia, wynik jest równy napięciu całkowitemu.
- Ponieważ prąd płynący przez każdy równoległy przewód przepływa tylko przez jeden rezystor, napięcie na rezystorze musi być równe napięciu całkowitemu.
Krok 4. Oblicz całkowity prąd obwodu elektrycznego
Jeśli problem nie daje całkowitego napięcia w obwodzie, musisz wykonać kilka dodatkowych kroków. Zacznij od znalezienia całkowitego prądu w obwodzie elektrycznym. W obwodzie równoległym całkowity prąd jest równy sumie prądów przepływających przez każdą równoległą ścieżkę.
- Wzór wygląda następująco: Icałkowity = I1 + ja2 + ja3…
- Jeśli masz problem ze zrozumieniem, wyobraź sobie fajkę wodną, która ma dwie odgałęzienia. Całkowita ilość wody przepływającej w szeregu rur jest sumą wody przepływającej w każdej rurze.
Krok 5. Oblicz całkowitą rezystancję obwodu elektrycznego
Skuteczność rezystora jest zmniejszona w obwodzie równoległym, ponieważ blokuje on prąd tylko przez jeden przewód. W rzeczywistości im więcej przewodów w obwodzie, tym łatwiej jest prądowi znaleźć ścieżkę płynnego przepływu. Aby znaleźć całkowity opór, znajdź wartość R. całkowity w tym równaniu:
- 1 / rcałkowity = 1 / r1 + 1 / r2 + 1 / r3 …
- Na przykład obwód elektryczny ma rezystory odpowiednio 2 omy i 4 omy połączone równolegle. 1 / rcałkowity = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)Rcałkowity → Rcałkowity = 1/(3/4) = 4/3 = ~1,33 oma.
Krok 6. Znajdź napięcie z odpowiedzi
Pamiętaj, że gdy już znajdziemy całkowite napięcie obwodu elektrycznego, znamy już wielkość napięcia w każdym równoległym przewodzie. Użyj prawa Ohma, aby dokończyć obliczenia. Spójrz na następujące przykładowe pytania:
- Obwód elektryczny ma prąd 5 amperów i całkowitą rezystancję 1,33 oma.
- Zgodnie z prawem Ohma I = V / R tak, że V = IR
- V = (5A) (1, 33Ω) = 6,65 woltów.
Porady
- Jeśli masz skomplikowany obwód elektryczny, na przykład rezystory połączone równolegle oraz serii, wybierz dwa najbliższe rezystory. Znajdź całkowitą rezystancję dwóch rezystorów, korzystając z reguł dla rezystorów w obwodach szeregowych i równoległych. Teraz możesz traktować go jako pojedynczy rezystor. Kontynuuj ten proces, aż uzyskasz obwód, w którym rozmieszczone są rezystory tylko w serii lub równoległy.
- Napięcie na rezystorze jest często nazywane „spadkiem napięcia”.
-
Zrozum następujące terminy:
- Obwód elektryczny/linka - Układ różnych elementów (rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne), które są połączone kablami i mogą być zasilane.
- Rezystor – element redukujący lub hamujący prąd elektryczny.
- Prąd – Przepływ ładunku elektrycznego w kablu. Wyrażony w Amperach (A).
- Napięcie - ilość ładunku elektrycznego, który przechodzi w każdej sekundzie. Wyrażony w woltach (V).
- Rezystancja – Miara oporu elementu w stosunku do prądu elektrycznego. Wyrażone w omach (Ω)
