Πώς να υπολογίσετε την τάση μέσω αντίστασης (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: Jason Gerald | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-15 08:12

Πριν υπολογίσετε την τάση σε μια αντίσταση, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε τον τύπο του κυκλώματος (κλώνου) που χρησιμοποιείται. Εάν πρέπει να επανεξετάσετε βασικούς όρους ή χρειάζεστε βοήθεια για την κατανόηση των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, ξεκινήστε με την πρώτη ενότητα. Διαφορετικά, μεταβείτε απευθείας στον τύπο κυκλώματος στο οποίο θέλετε να εργαστείτε

Βήμα

Μέρος 1 από 3: Κατανόηση των ηλεκτρικών κυκλωμάτων

Βήμα 1. Μάθετε για το ηλεκτρικό ρεύμα

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη αναλογία: φανταστείτε ότι ρίχνετε δημητριακά σε ένα μπολ. Κάθε κόκκος κόκκου είναι ένα ηλεκτρόνιο και η ροή των κόκκων στο μπολ είναι ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν μιλάτε για ηλεκτρική ενέργεια, το εξηγείτε λέγοντας πόσοι κόκκοι δημητριακών ρέουν κάθε δευτερόλεπτο. Όταν μιλάτε για ηλεκτρικό ρεύμα, το μετράτε σε μονάδες αμπέρ (ενισχυτές), που είναι ένας ορισμένος αριθμός ηλεκτρονίων (που είναι πολύ μεγάλες τιμές) που ρέουν κάθε δευτερόλεπτο.

Βήμα 2. Γνωρίστε το ηλεκτρικό φορτίο

Τα ηλεκτρόνια έχουν «αρνητικό» ηλεκτρικό φορτίο. Δηλαδή, τα ηλεκτρόνια έλκουν (ή ρέουν προς) θετικά φορτισμένα αντικείμενα και απωθούν (ή ρέουν μακριά) από αρνητικά φορτισμένα αντικείμενα. Όλα τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο, έτσι ωθούν πάντα άλλα ηλεκτρόνια και διασκορπίζονται.

Βήμα 3. Κατανοήστε την τάση

Η τάση μετρά τη διαφορά στο ηλεκτρικό φορτίο μεταξύ δύο σημείων. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά, τόσο ισχυρότερα τα δύο σημεία προσελκύουν το ένα το άλλο. Ακολουθεί ένα παράδειγμα χρήσης μιας κανονικής μπαταρίας:

• Μέσα στην μπαταρία, οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν παράγουν μια δεξαμενή ηλεκτρονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας, ενώ ο θετικός πόλος παραμένει σχεδόν κενός. Αυτά ονομάζονται θετικά και αρνητικά τερματικά. Όσο περισσότερο διαρκεί αυτή η διαδικασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση μεταξύ των δύο πόλων.
• Όταν συνδέετε τα καλώδια μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου, τα ηλεκτρόνια στον αρνητικό πόλο έχουν τώρα κάπου να πάνε. Τα ηλεκτρόνια στον αρνητικό πόλο ρέουν προς το θετικό πόλο και παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο περισσότερα ηλεκτρόνια κινούνται στον θετικό πόλο κάθε δευτερόλεπτο.

Βήμα 4. Μάθετε για την αντίσταση

Ένα εμπόδιο είναι κάτι που μπλοκάρει τα ηλεκτρόνια. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο πιο δύσκολο είναι να περάσουν ηλεκτρόνια. Η αντίσταση επιβραδύνει το ηλεκτρικό ρεύμα επειδή ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περνούν κάθε δευτερόλεπτο μειώνεται.

Οι αντιστάσεις μπορεί να είναι οτιδήποτε σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που προσθέτει αντίσταση. Μπορείτε να αγοράσετε πραγματικές "αντιστάσεις", αλλά σε προβλήματα, οι αντιστάσεις αντιπροσωπεύονται συνήθως από λαμπτήρες ή οτιδήποτε έχει αντίσταση

Βήμα 5. Απομνημονεύστε το νόμο του Ohm

Υπάρχει μια απλή σχέση μεταξύ ρεύματος, τάσης και ηλεκτρικής αντίστασης. Γράψτε ή απομνημονεύστε τον ακόλουθο τύπο, όπως θα τον χρειαστείτε για να λύσετε προβλήματα που σχετίζονται με ηλεκτρικά κυκλώματα:

• Ρεύμα = τάση διαιρούμενη με αντίσταση
• Ο τύπος μπορεί να γραφτεί ως εξής: I = ^V / _R
• Σκεφτείτε τι συμβαίνει εάν το V (τάση) ή το R (αντίσταση) στο κύκλωμα αυξηθεί. Είναι σύμφωνο με την παραπάνω συζήτηση;

Μέρος 2 από 3: Υπολογισμός της τάσης μέσω αντίστασης (κύκλωμα σειράς)

Βήμα 1. Κατανοήστε τα κυκλώματα σειράς

Τα ηλεκτρικά κυκλώματα της σειράς είναι πολύ εύκολο να εντοπιστούν. Το σχήμα έχει τη μορφή βρόχου καλωδίου με όλα τα εξαρτήματα τοποθετημένα σε μια σειρά κατά μήκος του καλωδίου. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω ολόκληρου του σύρματος και μέσω κάθε αντίστασης ή στοιχείου που συναντά.

• Ηλεκτρικό ρεύμα πάντα το ίδιο σε κάθε σημείο του κυκλώματος.
• Κατά τον υπολογισμό της τάσης, η θέση της αντίστασης στο κύκλωμα δεν έχει σημασία. Μπορείτε να πάρετε μια αντίσταση και να την μετακινήσετε στο κύκλωμα και η τάση σε κάθε αντίσταση παραμένει η ίδια.
• Θα χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα ηλεκτρικού κυκλώματος με 3 αντιστάσεις σε σειρά: R₁, R₂, και R₃Το Το κύκλωμα τροφοδοτείται από μπαταρία 12 volt. Θα βρούμε την τάση σε κάθε αντίσταση.

Βήμα 2. Υπολογίστε τη συνολική αντίσταση

Προσθέστε όλες τις τιμές αντίστασης στο κύκλωμα. Το αποτέλεσμα είναι η συνολική αντίσταση του κυκλώματος σειράς.

Για παράδειγμα, οι τρεις αντιστάσεις R₁, R₂, και R₃ έχουν αντιστάσεις 2 (ωμ), 3 και 5, αντίστοιχα. Έτσι, η συνολική αντίσταση είναι 2 + 3 + 5 = 10 ωμ.

Βήμα 3. Βρείτε το ρεύμα στο κύκλωμα

Χρησιμοποιήστε το νόμο του Ohm για να βρείτε την τιμή του ρεύματος σε ένα ολόκληρο ηλεκτρικό κύκλωμα. Θυμηθείτε, σε ένα κύκλωμα σειράς, το ρεύμα είναι πάντα το ίδιο σε κάθε σημείο του κυκλώματος. Έχοντας λάβει την τρέχουσα τιμή, μπορούμε να πραγματοποιήσουμε όλους τους υπόλοιπους υπολογισμούς.

Ο νόμος του Ohm δηλώνει ότι το τρέχον I = ^V / _RΤο Η τάση στο κύκλωμα είναι 12 βολτ και η συνολική αντίσταση του κυκλώματος είναι 10 ωμ. Συνδέστε αυτούς τους αριθμούς στον τύπο για να πάρετε I = ¹² / ₁₀ = 1,2 αμπέρ.

Βήμα 4. Προσαρμόστε το νόμο του Ohm για να βρείτε την τιμή τάσης

Χρησιμοποιήστε βασική άλγεβρα για να βρείτε την τιμή της τάσης αντί του ρεύματος:

• Εγώ = ^V / _R
• IR = ^VR / _R
• IR = V
• V = IR

Βήμα 5. Υπολογίστε την τάση σε κάθε αντίσταση

Γνωρίζουμε ήδη την αξία της αντίστασης και του ρεύματος. Τώρα, μπορούμε να κάνουμε όλους τους υπολογισμούς. Συνδέστε τους αριθμούς στον τύπο και ολοκληρώστε τον υπολογισμό. Ακολουθούν οι υπολογισμοί για τις τρεις αντιστάσεις από το παραπάνω παράδειγμα:

• Τάση στο R₁ = V₁ = (1, 2Α) (2Ω) = 2, 4 βολτ
• Τάση στο R₂ = V₂ = (1, 2Α) (3Ω) = 3,6 βολτ
• Τάση στο R₃ = V₃ = (1, 2Α) (5Ω) = 6 βολτ

Βήμα 6. Ελέγξτε τις απαντήσεις σας

Σε ένα κύκλωμα σειράς, το άθροισμα όλων των απαντήσεων πρέπει να ισούται με τη συνολική τάση. Προσθέστε κάθε τάση που υπολογίσατε και ελέγξτε ότι ταιριάζει με τη συνολική τάση του κυκλώματος. Εάν όχι, προσπαθήστε να βρείτε το σφάλμα στους υπολογισμούς σας.

• Σύμφωνα με το παραπάνω παράδειγμα, 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 βολτ, ίσο με τη συνολική τάση μέσω του ηλεκτρικού κυκλώματος.
• Εάν η απάντησή σας είναι λίγο μακριά (ας πούμε 11, 97 αντί για 12), πιθανότατα έχετε στρογγυλοποιήσει τους αριθμούς ενώ εργάζεστε σε τύπους. Μην ανησυχείτε, η απάντησή σας δεν είναι λανθασμένη.
• Θυμηθείτε, η τάση μετρά τη διαφορά φορτίου ή τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Φανταστείτε ότι μετράτε τα νέα ηλεκτρόνια που φαίνονται καθώς ταξιδεύουν κατά μήκος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Εάν υπολογίσετε σωστά, θα γνωρίζετε τη συνολική αλλαγή των ηλεκτρονίων από την αρχή έως το τέλος.

Μέρος 3 από 3: Υπολογισμός της τάσης μέσω αντίστασης (παράλληλο κύκλωμα)

Βήμα 1. Μάθετε για τα παράλληλα κυκλώματα

Φανταστείτε ένα καλώδιο που συνδέεται με έναν πόλο της μπαταρίας και στη συνέχεια διακλαδίζεται σε δύο ξεχωριστά καλώδια. Αυτά τα δύο καλώδια είναι παράλληλα μεταξύ τους και στη συνέχεια επανασυνδέονται πριν συνδεθούν στον άλλο πόλο της μπαταρίας. Εάν το καλώδιο στα αριστερά είναι συνδεδεμένο με μια αντίσταση και το καλώδιο στα δεξιά είναι επίσης συνδεδεμένο με άλλη αντίσταση, οι δύο αντιστάσεις συνδέονται "παράλληλα".

Μπορείτε να προσθέσετε όσα παράλληλα καλώδια θέλετε. Αυτός ο οδηγός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ηλεκτρικά κυκλώματα που διακλαδίζονται σε 100 καλώδια τα οποία στη συνέχεια επανασυνδέονται

Βήμα 2. Μάθετε πώς ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα σε παράλληλα κυκλώματα

Το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει σε κάθε διαθέσιμη διαδρομή. Το ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσω του σύρματος στα αριστερά, μέσω της αντίστασης στα αριστερά και μέχρι το άλλο άκρο. Ταυτόχρονα, ρεύμα ρέει επίσης μέσω του σύρματος στα δεξιά, μέσω της αντίστασης στα δεξιά και μέχρι το τέλος. Κανένα καλώδιο ή αντίσταση σε παράλληλο κύκλωμα δεν διέρχεται δύο φορές.

Βήμα 3. Χρησιμοποιήστε τη συνολική τάση για να βρείτε την τάση σε κάθε αντίσταση

Εάν γνωρίζετε την τάση σε ολόκληρο το κύκλωμα, η απάντηση είναι εύκολο να βρεθεί. Κάθε παράλληλο καλώδιο έχει την ίδια τάση με ολόκληρο το ηλεκτρικό κύκλωμα. Ας πούμε ότι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα έχει δύο αντιστάσεις παράλληλα και μια μπαταρία 6 volt. Τα εμπόδια δεν έχουν μεγάλη σημασία σήμερα. Για να το καταλάβετε, θυμηθείτε το κύκλωμα σειράς που περιγράφεται παραπάνω:

• Θυμηθείτε ότι το άθροισμα των τάσεων σε ένα κύκλωμα σειράς είναι πάντα ίσο με τη συνολική τάση μέσω του ηλεκτρικού κυκλώματος.
• Φανταστείτε κάθε διαδρομή που ακολουθεί το ρεύμα σε ένα κύκλωμα σειράς. Το ίδιο ισχύει και για τα παράλληλα κυκλώματα: αν αθροίσετε όλες τις τάσεις, το αποτέλεσμα είναι ίσο με τη συνολική τάση.
• Δεδομένου ότι το ρεύμα μέσω κάθε παράλληλου καλωδίου είναι μόνο μέσω μιας αντίστασης, η τάση στον αντιστάτη πρέπει να ισούται με τη συνολική τάση.

Βήμα 4. Υπολογίστε το συνολικό ρεύμα του ηλεκτρικού κυκλώματος

Εάν το πρόβλημα δεν δίνει τη συνολική τάση στο κύκλωμα, θα πρέπει να ολοκληρώσετε μερικά επιπλέον βήματα. Ξεκινήστε βρίσκοντας το συνολικό ρεύμα μέσω του ηλεκτρικού κυκλώματος. Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, το συνολικό ρεύμα είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων σε κάθε παράλληλη διαδρομή.

• Ο τύπος έχει ως εξής: Ι_σύνολο = Εγώ₁ + Εγώ₂ + Εγώ₃…
• Αν δυσκολεύεστε να το καταλάβετε, φανταστείτε έναν σωλήνα νερού που έχει δύο κλάδους. Η συνολική ποσότητα νερού που ρέει σε μια σειρά σωλήνων είναι το άθροισμα του νερού που ρέει σε κάθε σωλήνα.

Βήμα 5. Υπολογίστε τη συνολική αντίσταση του ηλεκτρικού κυκλώματος

Η αποτελεσματικότητα μιας αντίστασης μειώνεται σε ένα παράλληλο κύκλωμα επειδή μπλοκάρει μόνο το ρεύμα μέσω ενός καλωδίου. Στην πραγματικότητα, όσο περισσότερα καλώδια βρίσκονται σε ένα κύκλωμα, τόσο πιο εύκολο είναι για το ρεύμα να βρει μια διαδρομή για ομαλή ροή. Για να βρείτε τη συνολική αντίσταση, βρείτε την τιμή του R. _σύνολο σε αυτήν την εξίσωση:

• ¹ / _{Rσύνολο = ¹ / R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}
• Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρικό κύκλωμα έχει αντιστάσεις 2 ohms και 4 ohm συνδεδεμένες παράλληλα, αντίστοιχα. ¹ / _{Rσύνολο = 1/2 + 1/4 = 3/4 1 = (3/4) Rσύνολο Rσύνολο = 1/(3/4) = 4/3 = ~ 1,33 ωμ.}

Βήμα 6. Βρείτε την τάση από την απάντησή σας

Θυμηθείτε, μόλις βρούμε τη συνολική τάση του ηλεκτρικού κυκλώματος, γνωρίζουμε ήδη το μέγεθος της τάσης σε κάθε παράλληλο καλώδιο. Χρησιμοποιήστε το νόμο του Ohm για να ολοκληρώσετε τον υπολογισμό. Ρίξτε μια ματιά στα ακόλουθα παραδείγματα ερωτήσεων:

• Το ηλεκτρικό κύκλωμα έχει ρεύμα 5 αμπέρ και συνολική αντίσταση 1,33 ωμ.
• Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, I = V / R έτσι ώστε V = IR
• V = (5Α) (1, 33Ω) = 6,65 βολτ

Συμβουλές

• Εάν έχετε ένα περίπλοκο ηλεκτρικό κύκλωμα, για παράδειγμα όταν έχετε αντιστάσεις συνδεδεμένες παράλληλα και σειρά, επιλέξτε τις δύο κοντινότερες αντιστάσεις. Βρείτε τη συνολική αντίσταση μέσω των δύο αντιστάσεων χρησιμοποιώντας τους κανόνες για αντιστάσεις σε σειριακά και παράλληλα κυκλώματα. Τώρα, μπορείτε να το αντιμετωπίσετε ως μία αντίσταση. Συνεχίστε αυτή τη διαδικασία μέχρι να έχετε ένα κύκλωμα στο οποίο είναι τοποθετημένες οι αντιστάσεις μόνο σε σειρά ή παράλληλο.
• Η τάση στην αντίσταση ονομάζεται συχνά "πτώση τάσης".

• Κατανοήστε τους ακόλουθους όρους:

  • Ηλεκτρικό κύκλωμα/κλώνος - Η διάταξη διαφόρων εξαρτημάτων (αντιστάσεων, πυκνωτών και επαγωγών), τα οποία συνδέονται με καλώδια και μπορούν να ενεργοποιηθούν.
  • Αντίσταση - ένα στοιχείο που μειώνει ή εμποδίζει το ηλεκτρικό ρεύμα.
  • Ρεύμα - Η ροή του ηλεκτρικού φορτίου στο καλώδιο. Εκφράζεται σε Αμπέρ (Α).
  • Τάση - Το ποσό του ηλεκτρικού φορτίου που περνά κάθε δευτερόλεπτο. Εκφράζεται σε μονάδες βολτ (V).
  • Αντίσταση - Ένα μέτρο της αντίθεσης ενός στοιχείου στο ηλεκτρικό ρεύμα. Εκφράζεται σε Ohms (Ω)