Ako vypočítať celkový prúd?

IT = VT / RT alebo I celkom = V celkom / R celkový alebo celkový prúd = celkové napätie / celkový odpor.

Najjednoduchší spôsob, ako si predstaviť sériové zapojenie obvodu, je reťazec prvkov. Prvky sa pridávajú následne a v rovnakom riadku. Existuje iba jedna cesta, ktorou môžu prúdiť elektróny a náboje. Keď máte základnú predstavu o tom, čo zahŕňa zapojenie sériového obvodu, môžete sa naučiť vypočítať celkový prúd.

Časť 1 zo 4: porozumenie základnej terminológii

1
Zoznámte sa s tým, čo je prúd. Prúd je tok elektricky nabitých nosičov, ako sú elektróny, alebo tok náboja za jednotku času. Čo je to však náboj a čo je elektrón? Elektrón je negatívne nabitá častica. Náboj je vlastnosť hmoty, ktorá sa používa na klasifikáciu toho, či je vec pozitívne alebo negatívne nabitá. Rovnako ako magnety, podobné náboje sa odpudzujú a protiklady sa priťahujú.
- Môžeme to ilustrovať pomocou vody. Voda sa skladá z molekuly, H2O - ktorý stojí na 2 atómy vodíka a 1 atóm kyslíka viazané dohromady. Vieme, že atóm kyslíka a atómy vodíka tvoria molekulu H2O.
- Tečúca vodná plocha sa skladá z miliónov a miliónov tejto molekuly. Prúdiaci vodný útvar môžeme porovnať s prúdom; molekula na elektrón; a náboj pre atómy.
2
Pochopte, na čo sa vzťahuje napätie. Napätie je „sila“, ktorá poháňa prúd. Na najlepšiu ilustráciu napätia; ako príklad použijeme batériu. Vnútri batérie je séria chemických reakcií, ktoré vytvárajú nahromadenie elektrónov v kladnom póle batérie.
- Ak teraz pripojíme médium (napr. Drôt) z kladného pólu k zápornému pólu batérie, nahromadenie elektrónov sa teraz presunie, aby sa od seba dostalo preč, pretože, ako sme už povedali, podobné náboje sa odpudzujú.
- Navyše, kvôli zákonu zachovania náboja, ktorý uvádza, že čistý náboj izolovaného systému by mal zostať konštantný, sa elektróny pokúsia vyrovnať náboje prechodom z vyššej koncentrácie elektrónov na nižšiu koncentráciu elektrónov alebo kladný náboj. terminál na negatívny terminál, resp.
- Tento pohyb spôsobuje potenciálny rozdiel v každom z terminálov, ktorý teraz môžeme nazvať napätím.
3
Vedieť, čo je odpor. Odpor je na druhej strane opozíciou určitých prvkov voči toku náboja.
- Rezistory sú prvky s výrazným odporom. Sú umiestnené v určitých častiach obvodu na reguláciu toku náboja alebo elektrónov.
- Ak nie sú k dispozícii žiadne odpory, elektróny nie sú regulované, zariadenie môže byť príliš nabité a v dôsledku prebitia sa poškodí alebo spôsobí požiar.

V Ohmovom zákone sa celkový prúd rovná celkovému napätiu delenému celkovým odporom.

Časť 2 zo 4: Zistenie celkového prúdu zapojenia sériového obvodu

1
Nájdite celkový odpor obvodu. Predstavte si slamku, z ktorej pijete. Štípnite to niekoľkokrát. Čo si všimneš Prúdiaca voda sa zníži. Tieto kliešte sú odpory. Blokujú vodu, ktorá je prúdom. Pretože sú štipce v priamke, sú v sérii. Na základe tohto príkladu je celkový odpor rezistorov v sérii:
- R (celkom) = r1 + r2 + r3.
2
Identifikujte celkové napätie rezistora. Celkové napätie je väčšinou ľahko dané, ale v prípadoch, keď sú uvedené jednotlivé napätia, môžeme použiť rovnicu:
- V (celkom) = v1 + v2 + v3.
- Ale prečo je to tak? Čo znova očakávate, keď znova použijete slamenú analógiu, po stlačení slamy? Na to, aby ste vodu dostali cez slamku, potrebujete viac úsilia. Celkové úsilie, ktoré vyvíjate, je dosiahnuté individuálnou silou, ktorú jednotlivé štipce potrebujú.
- „Sila“, ktorú potrebujete, je napätie, pretože poháňa tok vody alebo prúdu. Preto je len logické, že celkové napätie je dosiahnuté súčtom jednotlivých napätí na každom odpore.
3
Vypočítajte celkový prúd systému. Znovu pomocou analýzy slamy, dokonca aj za prítomnosti kliešťov, sa zmenilo množstvo vody, ktoré dostanete? Nie. Aj keď sa mení rýchlosť vody, množstvo vody, ktoré môžete piť, je pevné. A ak sa pozriete bližšie na množstvo vody vstupujúcej a odchádzajúcej, štipky sú rovnaké kvôli pevnej rýchlosti, ktorou voda tečie, preto môžeme povedať, že:
- I1 = i2 = i3 = i (celkom)
4
Pamätajte si ohmov zákon. Ale tým to nekončí! Nezabudnite, že nemáme žiadne z týchto údajov, takže môžeme použiť Ohmov zákon, ktorý súvisí s napätím, prúdom a odporom:
- V = IR.
5
Skúste pracovať s príkladom. Tri odpory, R1 = 10Ω R2 = 2Ω R3 = 9Ω, sú zapojené do série. Na obvod je privedené celkové napätie 2,5 V. Vypočítajte celkový prúd obvodu. Najprv vypočítajme celkový odpor:
- R (celkom) = 10ω r2 + 2ω r3 + 9ω
- Preto R (celkom) = 21ω
6
Na výpočet celkového prúdu použite Ohmov zákon:
- V (celkom) = i (celkom) xr (celkom).
- I (celkom) = v (celkom) / r (celkom).
- I (celkom) = 2,5v / 21ω.
- I (celkom) = 0,1190a.

Ak chcete nájsť celkový prúd v sériových aj paralelných obvodoch, začnite výpočtom celkového odporu.

Časť 3 zo 4: zistenie celkového prúdu paralelných obvodov

1

Pochopte, čo je to paralelný obvod. Rovnako ako jeho názov, paralelný obvod obsahuje prvky, ktoré sú usporiadané paralelne. To využíva viacnásobné usporiadanie káblov, ktoré vytvára cesty, ktorými môže prúdiť.
2
Vypočítajte celkové napätie. Pretože sme zoradili terminológie v predchádzajúcej časti, môžeme teraz prejsť priamo na výpočty. Vezmite si napríklad rúrku rozdelenú na dve cesty s rôznym priemerom. Aby voda prúdila do oboch rúrok, musíte v každom z rúrok použiť nerovnaké sily? Nie. Potrebujete len dostatok sily, aby voda mohla tiecť. Preto pomocou analógie, že voda je prúd a sila je napätie, môžeme povedať, že:
- V (celkom) = v1 + v2 + v3.
3
Vypočítajte celkový odpor. Povedzme, že chcete regulovať vodu prúdiacu v potrubí. Ako zablokujete potrubia? Vložíte na každú cestu iba jedno zablokovanie alebo umiestnite viacero blokád usporiadaných za sebou, aby ste regulovali tok vody? Budete musieť urobiť to druhé. V prípade odporov je táto analógia rovnaká. Rezistory zapojené do série regulujú prúd oveľa lepšie ako paralelne usporiadané rezistory. Rovnica pre celkový odpor v paralelnom obvode je:
- 1/r (celkom) = (1/r1) + (1/r2) + (1/r3).
4
Vypočítajte celkový prúd. Keď sa vrátime k nášmu príkladu, voda tečúca zo zdroja na rozdelenú cestu je rozdelená. To isté platí pre prúd. Pretože existuje niekoľko ciest, kadiaľ môžu prúdiť náboje, dá sa povedať, že sú rozdelené. Cesty nemusia nevyhnutne dostávať rovnaké množstvo poplatkov. Závisí to od odporov a materiálov, ktoré majú prvky v každej dráhe. Rovnica celkového prúdu je preto iba súčtom všetkých prúdov vo všetkých cestách:
- I (celkom) = i1 + i2 + i3.
- Toto samozrejme ešte nemôžeme použiť, pretože nemáme k dispozícii jednotlivé prúdy. V tomto prípade je možné použiť aj Ohmov zákon.

Časť 4 zo 4: Riešenie príkladu paralelných obvodov

1

Skúste príklad. 4 odpory rozdelené do dvoch dráh, ktoré sú zapojené paralelne. Cesta 1 obsahuje, R1 = 1Ω R2 = 2Ω, zatiaľ čo cesta 2 obsahuje, R3 = 0,5Ω R4 = 1,5Ω. Rezistory v každej dráhe sú zapojené do série. Napätie aplikované na ceste 1 je 3V. Zistite celkový prúd.
2
Nájdite celkový odpor. Pretože odpory v každej ceste sú zapojené do série, nájdeme riešenie pre celkový odpor v každej ceste.
- R (celkom 1 a 2) = r1 +r2.
- R (celkom 1 a 2) = 1ω + 2ω.
- R (celkom 1 a 2) = 3ω.
- R (celkom 3 a 4) = r3 + r4.
- R (celkom 3 a 4) = 0,5ω + 1,5ω.
- R (celkom 3 a 4) = 2ω.
3
Pripojte rovnicu pre paralelné pripojenie. Teraz, pretože cesty sú spojené paralelne, teraz použijeme rovnicu na paralelné pripojenie
- (1/R (celkom)) = (1/R (celkom 1 a 2)) + (1/R (celkom 3 a 4)).
- (1/R (celkom)) = (0,33Ω) + (0,5Ω).
- (1/R (celkom)) = 0,83.
- R (celkom) = 1,2ω.
4
Nájdite celkové napätie. Teraz vypočítajte celkové napätie. Pretože celkové napätie sa rovná všetkým napätiam:
- V (celkom) = v1 = 3v.
5
Na zistenie celkového prúdu použite ohmov zákon. Teraz môžeme vypočítať celkový prúd pomocou Ohmovho zákona.
- V (celkom) = i (celkom) xr (celkom).
- I (celkom) = v (celkom)/r (celkom).
- I (celkom) = 3v/1,2ω.
- I (celkom) = 2,5a.

Pomocou Ohmovho zákona vypočítajte celkový prúd v obvode — Keď ste vypočítali celkový odpor a napätie, pomocou Ohmovho zákona vypočítajte celkový prúd v obvode.

Tipy

Celkový odpor pre paralelný obvod je vždy menší ako ktorýkoľvek odpor rezistorov.
Terminológie:
- Obvod - pozostáva z prvkov (napr. Rezistorov, kondenzátorov a induktorov) spojených vodičmi, ktorými môže prechádzať prúd.
- Rezistory - prvky, ktoré môžu znižovať alebo odolávať prúdu
- Prúd - tok náboja do drôtov; jednotka: Ampere, A
- Napätie - práca vykonaná na jednotku nabitia; jednotka: Napätie, V
- Odpor - meranie opozície prvku voči elektrickému prúdu; jednotka: Ohm, Ω

Prečítajte si tiež: Ako predbehnúť svetlo v špeciálnej relativite?

Ako vypočítať celkový prúd?

Kroky

Časť 1 zo 4: porozumenie základnej terminológii

Časť 2 zo 4: Zistenie celkového prúdu zapojenia sériového obvodu

Časť 3 zo 4: zistenie celkového prúdu paralelných obvodov

Časť 4 zo 4: Riešenie príkladu paralelných obvodov

Tipy

Otázky a odpovede

Prečítajte si tiež: