Um circuito composto exclusivamente por elementos ligados em série é conhecida como um circuito em série

Um circuito em série simples

Vamos começar com um circuito série constituído por três resistores e uma única bateria:

O primeiro princípio para entender sobre circuitos em série é que a quantidade de corrente é a mesma com algum componente no circuito. Isso ocorre porque há apenas um caminho para que os elétrons fluem em um circuito em série, e como o fluxo de elétrons livres através de condutores como bolas de gude em um tubo, a taxa de fluxo (velocidade de mármore), em qualquer ponto do circuito (tubo), em qualquer específicos momento em que devem ser iguais.

Da maneira que a bateria de 9 volts é organizado, nós podemos dizer que os elétrons nesse circuito irá fluir no sentido anti-horário, a partir do ponto 4 a 3 para 2 a 1 e volta ao 4. No entanto, temos uma fonte de tensão e três resistências. Como usamos a lei de Ohm aqui?

Uma advertência importante a Lei de Ohm é que todas as grandezas (tensão, corrente, resistência e potência) devem se relacionam entre si em termos de os mesmos dois pontos em um circuito. Por exemplo, com uma bateria única, circuito resistor-única, podemos facilmente calcular qualquer quantidade, porque todos eles aplicados com os mesmos pontos do circuito:

Desde que os pontos 1 e 2 estão ligados entre si com fio de resistência desprezível, como são os pontos 3 e 4, podemos dizer que o ponto 1 é eletricamente em comum com o ponto 2, e que o ponto 3 é eletricamente em comum o ponto 4. Uma vez que sabemos que temos 9 volts de força eletromotriz entre os pontos 1 e 4 (em frente à bateria), e desde o ponto 2 é comum a ponto 1 e ponto 3 comum às quatro ponto, também temos de ter 9 volts entre os pontos 2 e 3 (diretamente sobre o resistor). Portanto, podemos aplicar a lei de Ohm (I = E / R) para a corrente através do resistor, porque sabemos que a tensão (E) sobre o resistor ea resistência ® desse resistor. Todos os termos (E, I, R) aplicam-se os mesmos dois pontos do circuito, neste resistor mesmo, então podemos usar a fórmula da lei de Ohm, sem reserva.

No entanto, em circuitos que contenham mais de uma resistência, devemos ser cuidadosos na forma como se aplicam a Lei de Ohm. Nos três resistor circuito exemplo abaixo, nós sabemos que temos 9 volts entre os pontos 1 e 4, que é a quantidade de força eletromotriz tentando empurrar os elétrons através da combinação série de R 1 , R 2 e R 3 . No entanto, não podemos tirar o valor de 9 volts e dividi-lo por 3k, 10k ou 5k Ω para tentar encontrar um valor atual, porque não sabemos o quanto de tensão está em qualquer uma dessas resistências, individualmente.

A figura de 9 volts é uma total quantidade para todo o circuito, enquanto que as figuras de 3k, 10k, 5k e Ω são individuais quantidades para as resistências individuais. Se fôssemos para ligar uma figura para a tensão total da Lei de Ohm em uma equação com uma figura de resistência individual, o resultado não se relacionaria com precisão a qualquer quantidade no circuito real.

Por R 1 , da Lei de Ohm irá relacionar a quantidade de tensão através de R 1 com a corrente através de R 1 , R dada uma "resistência s, 3kΩ:

Mas, uma vez que não sabemos a tensão através de R 1 (apenas a tensão total fornecida pela bateria através do resistor combinação série e três) e não sabemos a corrente através de R 1 , nós não podemos fazer cálculos com quer a fórmula. O mesmo vale para R 2 e R 3 : nós podemos aplicar a Lei de Ohm equações de se e somente se todos os termos são representativos das respectivas quantidades entre os mesmos dois pontos no circuito.

Então o que podemos fazer? Sabemos que a tensão da fonte (9 volts) aplicado em toda a combinação série de R 1 , R 2 e R 3 , e nós sabemos as resistências de cada resistor, mas desde que essas quantidades não estão no mesmo contexto, podemos "uso da lei de Ohm t para determinar a corrente do circuito. Se nós soubéssemos o que o total de resistência foi para o circuito: então poderíamos calcular o total atual com o nosso número de total de tensão (I = E / R).

Isso nos leva ao segundo princípio de circuitos em série: a resistência total de um circuito em série é igual à soma das resistências individuais. Isto deve fazer sentido intuitivo: os resistores em série mais que os elétrons devem fluir através de, mais difícil será para os elétrons fluam. No problema exemplo, tivemos um resistor de 3 kW, 10 kW e 5 kW em série, dando-nos uma resistência total de 18 kW:

Em essência, nós calculamos a resistência equivalente R 1 , R 2 e R 3 combinados. Sabendo disso, podemos re-desenhar o circuito com um único resistor equivalente que representa a combinação série de R 1 , R 2 e R 3 :

Agora nós temos todas as informações necessárias para calcular o circuito atual, porque temos a tensão entre os pontos 1 e 4 (9 volts) ea resistência entre os pontos 1 e 4 (18 kW):

Sabendo que a corrente é igual através de todos os componentes de um circuito em série (e nós apenas determinou a corrente através da bateria), podemos voltar ao nosso circuito original esquemática e observe a corrente através de cada componente:

Agora que sabemos a quantidade de corrente através de cada resistor, podemos usar a lei de Ohm para determinar a queda de tensão através de cada um (aplicando a lei de Ohm em seu próprio contexto):

Observe as quedas de tensão em cada resistor, e como a soma das quedas de tensão (1,5 + 5 + 2,5) é igual à bateria (fonte) Tensão: 9 volts. Este é o terceiro princípio de circuitos em série: a de que a tensão é igual à soma das quedas de tensão individuais.

No entanto, o método que acabamos de usar para analisar este circuito em série simples pode ser simplificada para melhor entendimento. Usando uma tabela para listar todas as tensões, correntes e resistências no circuito, torna-se muito fácil ver qual dessas quantidades podem ser devidamente relacionados em qualquer equação da lei de Ohm:

A regra com tal tabela é aplicável a Lei de Ohm somente com os valores dentro de cada coluna vertical. Por exemplo, E R1 apenas com I R1 e R 1 , E R2 apenas com que eu R2 e R 2 , etc Você começa a sua análise, preenchendo os elementos da tabela que lhe são dadas desde o início:

Como você pode ver o arranjo dos dados, não podemos aplicar a 9 volts de E T (tensão total) a qualquer uma das resistências (R 1 , R 2 , R 3 ) em Lei de Ohm qualquer fórmula, porque eles ' re em colunas diferentes. A 9 volts de tensão da bateria é não aplicado diretamente sobre R 1 , R 2 , R 3 . No entanto, podemos usar nossas "regras" de circuitos em série para preencher espaços em branco em uma linha horizontal. Neste caso, podemos usar a regra série de resistências para determinar a resistência total da soma das resistências individuais:

Agora, com um valor para a resistência total inserido na direita ("Total") de coluna, podemos aplicar a lei de Ohm de I = E / R a resistência total de tensão e total para chegar a um total atual de 500 mA:

Então, sabendo que a corrente é dividido igualmente por todos os componentes de um circuito em série (uma outra "regra" dos circuitos série), podemos preencher as correntes em cada resistor da figura atual, apenas calculado:

Finalmente, podemos usar a lei de Ohm para determinar a queda de tensão em cada resistor, uma coluna de cada vez:

Apenas por diversão, nós podemos usar um computador para analisar este circuito mesma automaticamente. Será uma boa maneira de verificar os nossos cálculos e também tornar-se mais familiarizados com a análise do computador. Primeiro, temos que descrever o circuito para o computador em um formato reconhecível pelo software. O programa SPICE estaremos usando exige que todos os pontos únicos eletricamente em um circuito de ser numerados e posicionamento de componentes é entendida pelos quais desses pontos numerados, ou "nós", eles compartilham. Por razões de clareza, eu numeradas dos quatro cantos do nosso circuito exemplo de 1 a 4. SPICE, entretanto, exige que haja um nó zero em algum lugar do circuito, então eu vou re-desenhar o circuito, alterando o esquema de numeração um pouco:

Tudo que eu tenho feito aqui é re-numerado o canto inferior esquerdo do circuito de 0 em vez de 4. Agora, eu posso entrar em várias linhas de texto em um arquivo de computador que descrevem o circuito em termos SPICE vai entender, com um par de linhas de código extra orientar o programa para mostrar os dados de tensão e corrente para o nosso prazer da visão. Este arquivo de computador é conhecido como o netlist SPICE na terminologia:

circuito em série v1 1 0 1 2 r1 r2 3k 2 3 3 0 r3 10k 5k. v v1 9 9 1. imprima DC DC (1,2) v V (2,3) (3,0) final.

Agora, tudo o que tenho a fazer é executar o programa SPICE para processar o netlist e saída dos resultados:

v1 v (1,2) v V (2,3) (3) i (v1) 9.000E 00 1.500E 00 5.000E-00 2.500E 00 5.000E-04

Esta impressão é dizer a voltagem da bateria é de 9 volts, e as quedas de tensão em R 1 , R 2 e R 3 são de 1,5 volts, 5 volts e 2,5 volts, respectivamente. Quedas de tensão em qualquer componente no SPICE são referenciadas pelos números de nó situa-se entre o componente, então v (1,2) faz referência a tensão entre os nós 1 e 2 do circuito, que são os pontos entre os quais R 1 está localizada. A ordem dos números de nós é importante: quando SPICE gera um valor para v (1,2), considera que a polaridade da mesma maneira como se estivesse segurando um voltímetro com a ponta de prova vermelha no nó 1 ea ponta de prova preta no nó 2.

Temos também uma exposição que mostra actuais (embora com um valor negativo) a 0,5 mA, ou 500 microampères. Portanto, nossa análise matemática tem sido justificada pelo computador. Essa figura aparece como um número negativo na análise SPICE, devido a um capricho da forma SPICE lida com cálculos atuais.

Em resumo, um circuito em série é definida como tendo apenas um caminho para que os elétrons fluam. A partir desta definição, três regras de circuitos em série a seguir: todos os componentes compartilham o mesmo curso; resistências adicionar à igualdade de maior resistência, total, e quedas de tensão adicionar à igualdade de maior tensão, no total. Todas estas regras encontrar raízes na definição de um circuito em série. Se você entende que a definição completa, então as regras não são nada mais do que notas de rodapé para a definição.

REVISÃO:

Componentes em um circuito em série partes da mesma corrente: I Total = I 1 = I 2 =. . . Eu n

A resistência total em um circuito série é igual à soma das resistências individuais: R total = R 1 + R 2 +. . . R n

Tensão total em um circuito série é igual à soma das quedas de tensão individuais: E Total = E um + E 2 +. . . E n

Circuito Paralelo

Um completamente conectada em paralelo é conhecido como um circuito paralelo .

Circuito Paralelo Simples

Vamos começar com um circuito paralelo constituído de três resistores e uma única bateria:

O primeiro princípio para entender sobre circuitos paralelos é que a tensão é igual em todos os componentes do circuito. Isso ocorre porque existem apenas dois conjuntos de pontos comuns eletricamente em um circuito em paralelo, ea tensão medida entre conjuntos de pontos em comum deve ser sempre o mesmo, em determinado momento. Portanto, no circuito acima, a tensão através de R 1 é igual à tensão em R 2 que é igual à tensão em R 3 que é igual a voltagem da bateria. Esta igualdade de tensões pode ser representado em outra tabela para os nossos valores iniciais:

Assim como no caso de circuitos em série, a mesma ressalva para a Lei de Ohm aplica-se: valores de corrente, voltagem e resistência deve estar no mesmo contexto, para que os cálculos funcionem corretamente. No entanto, no circuito de exemplo acima, podemos aplicar imediatamente a lei de Ohm para cada resistor para encontrar a sua atual, porque sabemos que a tensão em cada resistor (9 volts) ea resistência de cada resistor:

Neste ponto, nós ainda não sabemos o que a resistência total do curso ou total para este circuito paralelo é, portanto, não podemos aplicar a Lei de Ohm para a direita ("Total") de coluna. No entanto, se pensar com cuidado sobre o que está acontecendo, deve-se aparente que a corrente total deve ser igual à soma de todos os resistores individuais ("ramo"), correntes:

Como a corrente sai o total negativo (-) ao terminal da bateria no ponto 8 e percorre o circuito, alguns do fluxo se divide no ponto 7 de subir pela R 1 , pouco mais se divide no ponto 6 para ir para cima através R 2 , eo restante vai para cima através R 3 . Como um rio ramificando em diversos córregos menores, as taxas de fluxo combinado de todas as correntes deve ser igual ao caudal do rio inteiro. A mesma coisa é encontrado onde as correntes através de R 1 , R 2 e R 3 juntar-se ao fluxo de volta ao terminal positivo da bateria (+) em direção a um ponto: o fluxo de elétrons do ponto 2 ao ponto 1 deve ser igual à soma do ramo) correntes (através de R 1 , R 2 e R 3 .

Este é o segundo princípio de circuitos paralelos: a corrente total do circuito é igual à soma das correntes de ramo específico. Usando esse princípio, podemos preencher o I T lugar na nossa tabela com a soma de I R1 , eu R2 , e R3 :

Finalmente, aplicando a lei de Ohm para a direita ("Total") de coluna, podemos calcular a resistência total do circuito:

Por favor note algo muito importante aqui. A resistência total do circuito é apenas 625 Ω: menos do que qualquer uma das resistências individuais. No circuito série, onde a resistência total é a soma das resistências individuais, o total foi obrigado a ser maior do que qualquer um dos resistores individualmente. Aqui, no circuito paralelo, no entanto, o oposto é verdadeiro: dizemos que as resistências individuais diminuir ao invés de adicionar para fazer o total. Esse princípio completa a nossa tríade de "regras" para circuitos paralelos, assim como circuitos em série foram encontrados para ter três regras para a tensão, corrente e resistência. Matematicamente, a relação entre a resistência total e resistências individuais em um circuito paralelo parecido com este:

A base mesma forma de obras equação para qualquer número de resistores conectados em paralelo, basta adicionar quantas termos um R / no denominador da fração, conforme necessário para acomodar todos os resistores em paralelo no circuito.

Assim como com o circuito em série, podemos usar a análise de computador para checar nossos cálculos. Primeiro, é claro, temos que descrever nosso circuito exemplo para o computador em termos que possa entender. Vou começar pelo re-desenho do circuito:

Mais uma vez vemos que o sistema original de numeração utilizada para identificar os pontos do circuito terá de ser alterada em benefício do SPICE. Em SPICE, todos os pontos eletricamente em comum devem compartilhar os números de nós idêntico. Isto é como SPICE sabe o que está ligado ao que e como. Em um circuito paralelo simples, todos os pontos são eletricamente comum em um dos dois conjuntos de pontos. Para o nosso circuito exemplo, o fio que conecta os tops de todos os componentes terão um número de nó eo fio que liga o fundo dos componentes vai ter o outro. Mantendo-se fiel à convenção de incluir o zero como um número de nó, eu escolho os números 0 e 1:

Um exemplo como este faz com que a lógica dos números de nó em SPICE bastante claro de entender. Por ter todos os componentes compartilham conjuntos comuns de números, o computador "sabe" eles são todos ligados em paralelo um com o outro.

Para exibir as correntes filial em SPICE, precisamos de fontes de tensão nula inserir na linha (em série) com cada um resistor e, em seguida referência nossas medições atuais para essas fontes. Por alguma razão, os criadores do programa SPICE fez com que a corrente só pode ser calculado através de uma fonte de tensão. Este é um irritante procura algo do programa de simulação SPICE. Com cada um desses "dummy" fontes de tensão adicional, alguns números novo nó deve ser criada para ligá-los às suas resistências respectivo ramo:

A tensão de fontes dummy são fixados em 0 volts, de modo a ter qualquer impacto sobre o funcionamento do circuito. O arquivo de descrição do circuito, ou netlist , parecido com este:

circuito paralelo v1 1 0 2 0 r1 r2 10k 3 0 4 0 r3 2k 1k VR1 DC 0 1 2 1 3 vr2 dc VR3 0 1 4 0 dc. dc v1 9 9 1. v dc impressão (2,0) v (3 , 0) v (4,0). imprima dc i (VR1) i (VR2) i (VR3) final.

Executando a análise de computador, obtemos estes resultados (eu tenho anotado a impressão com rótulos descritivos):

v1 v (2) v (3) v (4) 9.000E 00 9.000E 00 9.000E 00 9.000E 00 bateria de tensão R1 R2 R3 tensão tensão tensão

v1 i (VR1) i (VR2) i (VR3) 9.000E 00 9.000E-04 4.500E-03 9.000E-03 da bateria de tensão R1 R2 R3 atual atual atual

Estes valores correspondem realmente aos calculados por meio da Lei de Ohm anterior: 0,9 mA para eu R1 , 4,5 mA para eu R2 e 9 mA para eu R3 . Estar conectado em paralelo, é claro, todos os resistores têm a mesma tensão caiu sobre elas (9 volts, mesmo que a bateria).

Em resumo, um circuito paralelo é definido como aquele onde todos os componentes estão conectados entre o mesmo conjunto de pontos de eletricidade comum. Outra maneira de dizer isto é que todos os componentes estão conectados uns aos outros através de terminais. A partir desta definição, três regras de circuitos paralelos seguir: todos os componentes compartilham a mesma tensão, resistências diminuem à igualdade de menor resistência, total, e correntes de ramo adicionar a uma maior igualdade, a corrente total. Assim como no caso de circuitos em série, todas estas normas encontram raízes na definição de um circuito paralelo. Se você entende que a definição completa, então as regras não são nada mais do que notas de rodapé para a definição.

REVISÃO:

Componentes em um circuito paralelo partes a mesma voltagem: E Total = E 1 = E 2 =. . . E n

A resistência total num circuito paralelo é menor que qualquer uma das resistências individuais: R total = 1 / (1 ​​/ R 1 + 1 / R 2 + 1 / R... n )

Total de corrente em um circuito paralelo é igual à soma das correntes de ramo específico: I Total = I 1 + I 2 +. . . Eu n .

Lei de Ohm

Qual é a lei de Ohm?

Lei de Ohm é feita a partir de 3 equações matemáticas que mostra a relação entre a tensão elétrica, corrente e resistência.

Qual é a tensão? Uma analogia seria um enorme tanque de água cheio de milhares de litros de água no alto de uma colina.

A diferença entre a pressão da água no reservatório ea água que sai de um tubo conectado na parte inferior levando a uma torneira é determinada pelo tamanho do tubo e do tamanho da saída da torneira. Essa diferença de pressão entre os dois pode ser pensado como a tensão em potencial.

O que é atual? Uma analogia seria a quantidade de fluxo determinado pela pressão (tensão) da água através dos canos principais para uma torneira. O atual mandato se refere à quantidade, volume ou intensidade da corrente elétrica, ao invés de tensão, que se refere à força ou "pressão", fazendo com que o fluxo de corrente.

O que é resistência? Uma analogia seria o tamanho dos canos de água e do tamanho da torneira. Quanto maior o tubo ea torneira (menor resistência), mais a água que sai! Quanto menor o cano e torneira, (maior resistência), menos água, que sai! Isso pode ser pensado como a resistência ao fluxo da água corrente.

Todas estas três: tensão, corrente e resistência interagir diretamente na lei de Ohm.

Alterar quaisquer dois deles e você efetuar a terceiros.

Info: Lei de Ohm foi nomeada após o físico e matemático bávaro Georg Ohm.

Lei de Ohm pode ser declarado como equações matemáticas, todas derivadas da

mesmo princípio.

Nas equações a seguir,

V é a tensão medida em volts (o tamanho do tanque de água),

I é a corrente medida em ampères (relacionado com a pressão (tensão) de água através dos canos e torneiras) e

R é a resistência em ohms em relação ao tamanho dos tubos e torneira:

V = R x I (tensão = corrente multiplicado pela resistência)

R = V / I (Resistência = Tensão dividida pela corrente)

I = V / R (tensão = corrente dividida pela resistência)

Sabendo que qualquer um dos dois valores de um circuito, pode-se determinar (calcular) o terceiro, pela Lei de Ohm.

Por exemplo, para encontrar a tensão em um circuito:

Se o circuito tem uma corrente de 2 amperes, e uma resistência de 1 ohm (<essas são as duas "knowns"), em seguida, de acordo com a Lei de Ohm e as fórmulas acima, a tensão é igual a corrente multiplicado pela resistência:

(V = 2 ampères x 1 ohm = 2 volts).

Para encontrar a corrente no mesmo circuito acima supondo que nós não sabemos, mas sabemos que a tensão e resistência:

I = 2 volts dividido pela resistência ohm 1 = 2 amperes.

Neste terceiro exemplo, sabemos que a actual (2 amperes) ea voltagem (2 volts ).... o que é a resistência?

Substituindo a fórmula:

R = Volts dividida pela corrente (2 volts dividido por 2 ampères = 1 ohm

Às vezes é muito útil para associar estas fórmulas visualmente. A Lei de Ohm "rodas" e os gráficos abaixo pode ser uma ferramenta muito útil para refrescar sua memória e ajudar você a entender as suas relações.

A roda acima é dividido em três seções:

Volts V (em cima da linha divisória)

Amps (amperes) I (inferior esquerdo abaixo da linha divisória)

Resistência R (inferior direito abaixo da linha divisória)

X representa o (multiplique por sinal)

Memorize essa roda

Para usar, basta cobrir a quantidade desconhecida que você precisa com seus olhos e mentes o que resta é a fórmula para encontrar o desconhecido.

Exemplo:

Para encontrar a corrente de um circuito (I), apenas a capa da seção I ou ampères em seu olho minas eo que resta é o volts V acima da linha divisória e os ohms R (resistência) abaixo dele. Agora substitua os valores conhecidos. Basta dividir o volts conhecida pela resistência conhecida.

Sua resposta será a corrente no circuito.

O mesmo procedimento é utilizado para encontrar a tensão ou resistência de um circuito!

Aqui está outro exemplo:

Você sabe que o actual e da resistência em um circuito, mas você quer saber a voltagem.

Basta cobrir a seção de tensão com seu olho mentes ... o que resta é a seções IXR. Basta multiplicar o valor que eu vezes o valor de R para obter a sua resposta! Prática com a roda e você ficará surpreso com o quão bem ele funciona para ajudar a lembrar as fórmulas sem tentar!

Esta Lei de Ohm Triângulo gráfico também é útil para aprender as fórmulas.

Basta cobrir o valor desconhecido e siga o gráfico como nos exemplos acima roda amarela.

Você terá que inserir o X entre o I e R no gráfico e imaginar a linha de divisão horizontal, mas o principal é a mesma coisa.

No exemplo acima da roda lei de Ohm você vai perceber que tem uma seção é adicionado (P) para o poder ea E * carta foi usada no lugar da letra V para a tensão.

Esta roda é usada na moda exatamente como as outras rodas e gráficos acima.

Você também vai notar no azul / áreas verdes existem apenas dois valores conhecidos, com o valor desconhecido nas seções amarelo. As barras vermelhas separar as quatro unidades de interesse.

Um exemplo da utilização desta roda é:

Vamos dizer que você sabe que o poder ea corrente em um circuito e quero saber a voltagem.

Encontre o seu valor desconhecido nas áreas amarelo (V ou * E nesta roda) e apenas olhar para fora e pegar os valores que você sabe. Estes seriam os P eo suplente I. os valores na fórmula, (P dividido por I) fazer as contas e você tem sua resposta!

Info: Normalmente, a lei de Ohm só é aplicada aos circuitos de corrente contínua e sem circuitos AC.

* A letra "E" é por vezes utilizado na representação da Lei de Ohm para a tensão ao invés de "V" como na roda acima.