Как найти общее сопротивление неразветвленной цепи

ads

Порядок расчета, установленный для цепи при последовательном соединении катушки и конденсатора, можно применить и для цепи, содержащей произвольное число катушек и конденсаторов, соединенных последовательно.

Расчет неразветвленных цепей переменного тока

На рис. 14.7, а для примера дана схема неразветвленной цепи, состоящей из пяти участков: конденсатора (R1 Х1) и катушки (R2, Х2), представленных активными и реактивными сопротивлениями; резистора R3; идеальных конденсатора Х4 и катушки Х5.

Предположим, что кроме сопротивлений известен ток в цепи i = ImsinωtТребуется найти напряжения на участках, общее напряжение в цепи и мощность.

Векторная диаграмма

Произвольно выберем условно-положительное направление тока i, в данном случае по часовой стрелке. Для мгновенных величин в соответствии со вторым законом Кирхгофа уравнение напряжений (а — падение напряжение на активном сопротивлении; р — падение напряжения на реактивном элементе )

u = u1a + u1p + u2a + u2p + u3a  + u4p + u5p;

Для действующих величин необходимо записать векторную сумму:

U = U1a + U1p + U2a + U2p + U3a + U4p + U5p;

Численно векторы напряжений определяются произведением тока и сопротивления соответствующего участка. На рис. 14.7, б построена векторная диаграмма, соответствующая этому уравнению. За исходный, как обычно при расчете неразветвленных цепей, принят вектор тока, а затем проведены векторы падения
напряжения на каждом участке схемы, причем направления их относительно веrтора тока выбраны в соответствии с характером сопротивления участков.

При построении диаграммы напряжений выбрана начальная точка 6 совпадающая с началом вектора тока i. Из этой точки проведен вектор U5.2 реактивного напряжения индуктивности (по фазе опережает ток на 90°) между точками 5 и 6 цепи. Из конца его проведен вектор U реактивного напряжения емкости (по фазе отстает от тока на 90° ) между точками 4 и 5 цепи. Затем отложен вектор U3a активного напряжения на резисторе (совпадает по фазе с током) между точками
3 и 4 цепи и т. д., если следовать по цепи против направления тока.Точки векторной диаграммы, где сходятся начало следующего вектора с концом предыдущего, обозначены теми же номерами, какими на схеме обозначены точки, отделяющие одни элемент от другого.

При таком, построении напряжение между любыми двумя точками цепи можно найти по величине и фазе, проведя вектор на диаграмме между точками с теми же номерами. Например, напряжение U5.2 между точками 5 и 2 выражается вектором, проведенным из точки 2 в точку 5 (вектор  U2.5 направлен в обратную сторону); напряжение U3.1 между точками 3 и 1 выражается вектором, проведенным из точки
1 в точку 3.

Векторная диаграмма, построенная в соответствии с чередованием элементов цепи, называется топографической, так как точки, отделяющие векторы друг от друга, соответствуют точкам, разделяющим элементы схемы.

Расчетные формулы

Из векторной диаграммы видно, что все активные составляющие векторов напряжений направлены одинаково — параллельно вектору тока, поэтому векторное сложение их можно заменить арифметическим и найти активную составляющую напряжения цепи: Ua = U1a + U2a + U3a

Реактивные составляющие векторов напряжений перпендикулярны вектору тока, причем индуктивные напряжения направлены в одну сторону, а емкостные — в другую. Поэтому реактивная составляющая напряжения цепи Up определяется их алгебраической суммой, в которой индуктивные напряжения считаются положительными, а емкостные — отрицательными: Up = — U + U2p — U4p + U5p.

Векторы активного, реактивного и полного напряжений цепи образуют прямоугольный треугольник, из которого следует2

Подставив падения напряжения, выраженные через ток и соответствующие сопротивления, получим:

3

Таким образом снова получена знакомая уже формула, связывающая ток, напряжение и полное сопротивление цепи [ср. (14.4) и (14.1)].

В этой формуле ∑Rn—общее активное сопротивление, равное арифметической сумме всех активных сопротивлений, входящих в неразветвленную цепь; ∑Xn — общее реактивное сопротивление, равное алгебраической сумме всех реактивных сопротивлений, входящих в неразветвленную цепь. В этой сумме индуктивные сопротивления считаются положительными, а емкостные — отрицательными. Полное сопротивление неразветвленной цепиПолное сопротивление неразветвленной цепи

В общем случае полное сопротивление цепи определяется как гипотенуза прямоугольного треугольника, катетами которого являются выраженные в определенном масштабе активное и реактивное сопротивления всей цепи. Из треугольника сопротивлений следует:

треугольника сопротивлений следует

От треугольника напряжений можно перейти также к треугольнику мощностей и получить уже известные формулы для определения мощностей в цепи:формулы для определения мощностей в цепи

Вместе с тем активную мощность цепи можно представить как арифметическую сумму активных мощностей в элементах с активным сопротивлением. Реактивная мощность цепи равна алгебраической сумме мощностей реактивных элементов.

В этой сумме мощность индуктивных элементов считается положительной, а емкостных — отрицательной:

7

Формулы (14.2)—(14.7) являются общими; из них можно получить конкретное выражение для любой неразветвленной цепи.

Задачи по теме с решением.

Автор статьи

Демьян Бондарь

Эксперт по предмету «Электроника, электротехника, радиотехника»

преподавательский стаж — 5 лет

Задать вопрос автору статьи

Векторная диаграмма

Определение 1

Неразветвленная электрическая цепь – это электрическая цепь, характеризующаяся тем, что на всех ее участках протекает один и тот же ток.

Пример простейшей неразветвленной электрической цепи изображен на рисунке ниже.

Неразветвленная электрическая цепь. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 1. Неразветвленная электрическая цепь. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рассмотрим схему неразветвленной электрической цепи переменного тока, которая представлена на рисунке ниже.

Схема неразветвленной электрической цепи переменного тока. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Схема неразветвленной электрической цепи переменного тока. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Вышепредставленная электрическая сеть состоит из следующих участков:

  1. Конденсатор (R1 X1).
  2. Катушки (R2 X2).
  3. Резистора (К3).
  4. Двух идеальных конденсаторов (Х4 и Х5).

Замечание 1

В данной электрической цепи конденсатор и катушка представлены активными и реактивными сопротивлениями.

Допустим, что нам, кроме сопротивлений, известен ток в цепи:

$i = Imsinwt$

Произвольно выбираем условно-положительное направление тока, по часовой стрелке. Для мгновенных величин, согласно второму закону Кирхгофа, уравнение напряжений, в векторном виде, будет выглядеть следующим образом:

«Расчет неразветвленной цепи переменного тока» 👇

$U = U1a+U1p+U2a+U2p+U3a+U4p+U5p$

Численно, векторы напряжений определяются, как произведение сопротивления соответствующего участка цепи и тока. На рисунке ниже изображена векторная диаграмма, которая соответствует данному уравнению.

<a href=Векторная диаграмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ” />

Рисунок 3. Векторная диаграмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

За исходный принимается вектор тока, а потом проводятся векторы падения напряжений для каждого участка цепи, направления векторов которых выбираются в соответствии с характером сопротивления. При построении векторной диаграммы напряжений выбирается точка б, которая совпадает с началом вектора тока. Затем из этой точки проводится вектор U5.2, представляющий собой вектор реактивного напряжения индуктивности и опережающий по фазе вектор тока на 90 градусов, между точками 5 и 6 на схеме. Из его конца проводится вектор реактивного напряжения емкости (U4p), который отстает от тока на 90 градусов, между точками 4 и 5 на схеме. После этого откладывается вектор активного напряжения на резисторе, совпадающий с вектором тока (U3a), между точками 3 и 4 на схеме и т.д., если следовать по цепи противоположно направлению тока. Те точки, в которых сходятся начало следующего и конец предыдущего векторов, обозначаются такими же номерами, каким обозначены на схеме.

При данном построении векторной диаграммы, напряжение между двумя любыми точками рассматриваемой цепи возможно определить по фазе и величине, посредством проведения вектора на диаграмме между точками с такими же номерами. Например, напряжение между точками 5 и 2 можно выразить вектором, который проводится из точки 2 в точку 5 и т.д.

Определение 2

Топографическая векторная диаграмма – это векторная диаграмма, которая была построена в соответствии с чередованием составляющих электрической цепи.

Расчетные формулы

Из векторной диаграммы видно, что активные элементы векторов напряжений направлены одинаково, то есть параллельно по отношению к вектору тока, поэтому их векторное сложение можно заменить арифметическим. Реактивные составляющие векторов напряжений перпендикулярны к вектору тока, при этом емкостные направлены в противоположную сторону, а индуктивные в ту же. Таким образом Up определяется их алгебраической суммой, где емкостные напряжение считаются отрицательными, а индуктивные положительными:

$Up = -U1p+U2p-U4p+U5p$

Векторы полного, реактивного и активного напряжений образуют треугольник, откуда следует, что:

Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Если подставить падения напряжений, которые были выражены через ток и соответствующие напряжения, то получается:

Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 5. Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Данная формула связывает между собой полное сопротивление, ток и напряжение. В этой формуле Rn – общее активное сопротивление, представляющее собой арифметическую сумму активных сопротивлений, которые входят в состав неразветвленной электрической цепи. Xn – общее реактивное сопротивление, равняющееся алгебраической сумме всех реактивных сопротивлений, которые являются частью неразветвленной цепи. Здесь емкостные сопротивления отрицательны, а индуктивные положительны, а формула для расчета полного сопротивления цепи будет иметь следующий вид:

Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 6. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В общем случае полное сопротивление неразветвленной электрической цепи переменного тока может быть определено, как гипотенуза прямоугольного треугольника, у которого катеты, выраженные в определенном масштабе, представляют собой активное и реактивное сопротивления, таким образом получается, что:

Треугольник напряжений: формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 7. Треугольник напряжений: формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

От треугольника напряжений возможно перейти к треугольнику мощностей и получить формулы для их определение:

Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 8. Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Активную мощность рассматриваемой неразветвленной электрической цепи можно также представить в виде арифметической суммы активных мощностей в составляющих с активными сопротивлениями. А реактивная мощность является алгебраической суммой мощностей реактивных элементов. В данной сумме мощность индуктивных элементов – положительна, а емкостных – отрицательна:

Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 9. Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу

Поиск по теме


Загрузить PDF


Загрузить PDF

Элементы электрической цепи можно соединить двумя способами. Последовательное соединение подразумевает подключение элементов друг к другу, а при параллельном соединении элементы являются частью параллельных ветвей. Способ соединения резисторов определяет метод вычисления общего сопротивления цепи.

  1. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 1

    1

    Определите, является ли цепь последовательной. Последовательное соединение представляет собой единую цепь без каких-либо разветвлений. Резисторы или другие элементы расположены друг за другом.

  2. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 2

    2

    Сложите сопротивления отдельных элементов. Сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, входящих в эту цепь.[1]
    Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же, поэтому сопротивления просто складываются.

    • Например, последовательная цепь состоит из трех резисторов с сопротивлениями 2 Ом, 5 Ом и 7 Ом. Общее сопротивление цепи: 2 + 5 + 7 = 14 Ом.
  3. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 3

    3

    Вычислите сопротивление по известной силе тока и напряжению. Если сопротивление каждого элемента цепи не известно, воспользуйтесь законом Ома: V = IR, где V – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление. Сначала найдите силу тока и общее напряжение.

    • Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же.[2]
      Поэтому можно использовать известное значение силы тока на любом участке последовательной цепи.
    • Общее напряжение равно напряжению источника тока. Оно не равно напряжению на каком-либо элементе цепи.[3]
  4. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 4

    4

    Подставьте известные значения в формулу, описывающую закон Ома. Перепишите формулу V = IR так, чтобы обособить сопротивление: R = V/I. Подставьте известные значения в эту формулу, чтобы вычислить общее сопротивление.

    • Например, напряжение источника тока равно 12 В, а сила тока равна 8 А. Общее сопротивление последовательной цепи: RO = 12 В / 8 А = 1,5 Ом.

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 5

    1

    Определите, является ли цепь параллельной. Параллельная цепь на некотором участке разветвляется на несколько ветвей, которые затем снова соединяются. Ток течет по каждой ветви цепи.

    • Если цепь включает элементы, расположенные до или после разветвления, или если на одной ветви два и более элементов, перейдите к третьему разделу этой статьи (такая цепь является комбинированной).
  2. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 6

    2

    Вычислите общее сопротивление на основе сопротивления каждой ветви. Каждый резистор уменьшает силу тока, проходящего через одну ветвь, поэтому она оказывает небольшое влияние на общее сопротивление цепи. Формула для вычисления общего сопротивления: {frac  {1}{R_{O}}}={frac  {1}{R_{1}}}+{frac  {1}{R_{2}}}+{frac  {1}{R_{3}}}+...{frac  {1}{R_{n}}}, где R1 – сопротивление первой ветви, R2 – сопротивление второй ветви и так далее до последней ветви Rn.

  3. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 7

    3

    Вычислите сопротивление по известной силе тока и напряжению. Сделайте это, если сопротивление каждого элемента цепи не известно.

    • В параллельной цепи напряжение на одной ветви равно общему напряжению в цепи.[4]
      Поэтому достаточно знать значение напряжение на любой ветви цепи. Общее напряжение также равно напряжению источника тока.
    • В параллельной цепи сила тока на каждой ветви разная. Поэтому необходимо знать значение общей силы тока, чтобы найти общее сопротивление.
  4. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 8

    4

    Подставьте известные значения в формулу закона Ома. Если известны значения общей силы тока и напряжения в цепи, общее сопротивление вычисляется по закону Ома: R = V/I.

    • Например, напряжение в параллельной цепи равно 9 В, а общая сила тока равна 3 А. Общее сопротивление: RO = 9 В / 3 А = 3 Ом.
  5. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 9

    5

    Поищите ветви с нулевым сопротивлением. Если у ветви параллельной цепи вообще нет сопротивления, то весь ток будет течь через такую ветвь. В этом случае общее сопротивление цепи равно 0 Ом.

    • В реальной жизни это означает, что резистор неисправен или шунтирован (замкнут); в этом случае большая сила тока может повредить другие элементы цепи.[5]

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 10

    1

    Разбейте комбинированную цепь на последовательную и параллельную. Комбинированная цепь включает элементы, которые соединены как последовательно, так и параллельно. Посмотрите на схему цепи и подумайте, как разбить ее на участки с последовательным и параллельным соединением элементов. Обведите каждый участок, чтобы упростить задачу по вычислению общего сопротивления.

    • Например, цепь включает резистор, сопротивление которого равно 1 Ом, и резистор, сопротивление которого равно 1,5 Ом. За вторым резистором схема разветвляется на две параллельные ветви – одна ветвь включает резистор с сопротивлением 5 Ом, а вторая – с сопротивлением 3 Ом. Обведите две параллельные ветви, чтобы выделить их на схеме цепи.
  2. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 11

    2

    Найдите сопротивление параллельной цепи. Для этого воспользуйтесь формулой для вычисления общего сопротивления параллельной цепи: {frac  {1}{R_{O}}}={frac  {1}{R_{1}}}+{frac  {1}{R_{2}}}+{frac  {1}{R_{3}}}+...{frac  {1}{R_{n}}}.

  3. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 12

    3

    Упростите цепь. После того как вы нашли общее сопротивление параллельной цепи, ее можно заменить одним элементом, сопротивление которого равно вычисленному значению.

    • В нашем примере избавьтесь от двух параллельных ветвей и замените их одним резистором с сопротивлением 1,875 Ом.
  4. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 13

    4

    Сложите сопротивления резисторов, соединенных последовательно. Заменив параллельную цепь одним элементом, вы получили последовательную цепь. Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, которые включены в эту цепь.

    • После упрощения цепи она состоит из трех резисторов со следующими сопротивлениями: 1 Ом, 1,5 Ом и 1,875 Ом. Все три резистора соединены последовательно: R_{O}=1+1,5+1,875=4,375Ом.
  5. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 14

    5

    Воспользуйтесь законом Ома, чтобы найти неизвестные величины. Если сопротивление каждого элемента цепи не известно, попытайтесь вычислить его. Вычислить сопротивление по известной силе тока и напряжению можно по закону Ома: R = V/I.

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 15

    1

    Запомните формулы, включающие мощность. Электрическая мощность – это величина, которая характеризует скорость преобразования электроэнергии и скорость ее передачи (например, к лампочке).[6]
    Общая мощность цепи равна произведению общего напряжения на общую силу тока. Формула: P = VI.[7]

    • Запомните: чтобы вычислить общее сопротивления, нужно знать общую мощность. Значение мощности на одном элементе цепи для этих целей не подходит.
  2. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 16

    2

    Вычислите сопротивление по известным значениям мощности и силы тока. В этом случае можно объединить две формулы, чтобы найти сопротивление.

    • P = VI (мощность = напряжение х сила тока)
    • Закон Ома: V = IR.
    • В первую формулу вместо V подставьте произведение IR: P = (IR)I = I2R.
    • Обособьте переменную R: R = P / I2.
    • Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же. Это не так в параллельной цепи.
  3. Изображение с названием Calculate Total Resistance in Circuits Step 17

    3

    Вычислите сопротивление по известным значениям мощности и напряжения. В этом случае можно объединить две формулы, чтобы найти сопротивление. Учитывайте общее напряжение в цепи, которое равно напряжению источника тока.

    • P = VI
    • Перепишите закон Ома так: I = V/R
    • В первой формуле замените I на V/R: P = V(V/R) = V2/R.
    • Обособьте переменную R: R = V2/P.
    • В параллельной цепи напряжение на одной ветви равно общему напряжению в цепи. Это не так в последовательной цепи, где общее напряжение не равно напряжению на одном элементе цепи.

    Реклама

Советы

  • Мощность измеряется в ваттах (Вт).
  • Напряжение измеряется в вольтах (В).
  • Сила тока измеряется в амперах (А) или в миллиамперах (мА). 1 мА = 1*10^{{-3}}A = 0,001 А.
  • В приведенных формулах переменная Р – это мгновенная мощность, то есть мощность в определенный момент времени. Если цепь подключена к источнику переменного тока, мощность постоянно меняется. Поэтому для цепей с источником переменного тока специалисты вычисляют среднюю мощность; для этого используется формула: PСР = VIcosθ, где cosθ – это коэффициент мощности цепи.[8]

Реклама

Похожие статьи

Об этой статье

Эту страницу просматривали 407 314 раз.

Была ли эта статья полезной?

Способы нахождения общего сопротивления цепи

Содержание

  • 1 Определение сопротивления
  • 2 Соединение параллельным и последовательным способом
    • 2.1 Сопротивление при подключении проводников последовательно
    • 2.2 Напряжение при подключении проводников последовательно
    • 2.3 Параллельное подключение потребителей
    • 2.4 Сопротивление при подключении проводников параллельно
    • 2.5 Напряжение при подключении проводников параллельно
    • 2.6 Сила тока при подключении проводников параллельно
  • 3 Практическое применение
  • 4 Комбинированное соединение
  • 5 Видео по теме

Нередко при использовании электрооборудования бывает необходимо найти общее сопротивление цепи. С помощью данной величины определяют противодействие перемещению электричества в цепи или проводнике. В первый раз ее обосновали в законе Ома – трудах физика из Германии, ставившего опыты, связанные электричеством. По его имени и получила название единица сопротивления – Ом.

Резистор основной элемент сопротивляемости электроцепи

Определение сопротивления

Есть 2 вида напряжения – переменное и постоянное, а сопротивление электрической цепи может быть активным и реактивным. Дополнительно оно подразделяется на емкостное и индуктивное. Частоты в электросети не влияют на активное сопротивление. Этому параметру совершенно неважно, какой вид электроэнергии перемещается по проводам. А вот реактивная разновидность, наоборот, способна изменяться при перемене частоты. Дополнительно емкостные показатели в конденсаторах, а также индуктивные в трансформаторах проявляют себя по-разному.

Кроме сопротивления электрических приборов, работающих от сети, на ее общее состояние воздействуют промежуточные проводники, также способные сопротивляться электронапряжению. Чтобы правильно определить параметры электроцепи, необходимо понимать, что такое общее сопротивление, и по каким формулам осуществляется его расчет.

Необходимо учитывать, что индуктивный вид сопротивления при увеличении частоты электротока в сети также увеличивается. Его находят по формуле:

Индуктивное сопротивление

Емкостное сопротивление конденсатора с увеличением частоты электротока, наоборот, снижается. По этой причине принимается, что конденсатор при использовании постоянного тока имеет бесконечно большое сопротивление. Чтобы рассчитать емкостное сопротивление участка цепи, следует воспользоваться формулой:

Емкостное сопротивление

Полное сопротивление включает в себя активную и реактивную составляющие. Графически оно выражается гипотенузой прямоугольного треугольника, катеты которого – активное и реактивное сопротивление.

Полное сопротивление в цепи

Чтобы посчитать общее активное сопротивление, достаточно знать значение тока и напряжения в цепи, подключенной к определенному источнику питания. В данной ситуации достаточно воспользоваться законом Ома.

Закон Ома

Но значение общего сопротивления в электроцепи зависит не только от используемых радиоэлементов и присутствующего в схеме вида сопротивления. Особое влияние в этом случае оказывает метод сборки электроцепи из отдельных элементов. На практике используется 2 способа подключения потребителей:

  • Параллельный;
  • Последовательный.

Соединение параллельным и последовательным способом

Эти способы часто используются в электротехнике и электронике, во многих случаях без них невозможна правильная работа оборудования или узла электроники. В первую очередь нужно понять, как функционируют простейшие цепи радиоэлектронных устройств — проводники.

По существу, проводник — особый материал, хорошо передающий электрический ток. Каждый из них обладает собственным сопротивлением. Вычисляют этот параметр для какого-либо проводника по следующей формуле:

Формула сопротивления

По факту каждый проводник – это простейший резистор, имеющий собственное сопротивление.

Сопротивление при подключении проводников последовательно

При таком соединении к одному из проводников подключается следующий и таким образом соединяется цепочка из отдельных элементов. Подобная сборка электроцепи называется последовательной. Допустимо соединять в одну систему необходимое количество резисторов и прочих компонентов.

Узнать общее сопротивление схемы с последовательным подключением элементов совсем несложно. Для этого найдем, чему равна сумма сопротивлений всех использованных проводников. В результате получается формула для определения общего сопротивления цепи с последовательным подключением:

Определение сопротивления при последовательном соединении резисторов

Например, соединяют последовательно в одну цепь 3 проводника. Один из них имеет сопротивление 3 Ома, следующий 4 Ома и последний 2 Ома. Для подсчета общего сопротивления нужно суммировать значение всех установленных элементов:

R цепи = R1 + R2 + R3 = 3 + 4 + 2 = 9 Ом.

Напряжение при подключении проводников последовательно

При соединении элементов цепи последовательно, через каждый из них проходит одинаковая сила тока. Но нужно понять, как определить напряжение и что с ним происходит на каждом участке цепи.

Следует вспомнить закон Ома и станет просто находить, чему равно реальное напряжение на каждом резисторе. Например, есть собранная система элементов с такими характеристиками как на рисунке:

Пример электрической цепи

В этой цепи, как выяснили выше, везде присутствует одинаковая сила тока. Но как узнать ее номинальное напряжение? Сперва нужно модифицировать систему, изменив ее как на изображении, представленном ниже. При этом принимаем сумму сопротивлений всех элементов системы, как RАВ:

Преобразованная схема с заменой трех резисторов одним эквивалентным

В результате выходит по расчетам, что:

RАВ = R1 + R2 + R3 = 2 + 3 + 4 = 9 Ом.

По вычисленному RАВ с учетом закона Ома определяется сила тока, имеющаяся в цепи:

I = U/R = 9/9 = 1 Ампер.

После этого нужно найти напряжение на всех установленных резисторах. Точнее говоря, требуется вычислить значения, соответствующие UR1, UR2, UR3. Для их нахождения также следует воспользоваться законом Ома, согласно которому U = IR.

В результате выходит, что:

  • UR1 = IR1= 1×2 = 2 В.
  • UR2= IR2 = 1×3 = 3 В.
  • UR3= IR3 = 1×4 = 4 В.

После этих вычислений если суммировать все найденные напряжения на отдельных участках, то в результате получится характеристика, равная 10 Вольтам. С учетом этого выходит, что U = UR1 + UR2 + UR3. В результате мы получили элементарный делитель напряжения.

Следовательно, при последовательном подключении сумма изменения напряжения на отдельных участках соответствует общему напряжению источника питания.

Законы последовательного соединения проводников

Параллельное подключение потребителей

Это соединение выполняется по-другому, пример показан на рисунке:

Параллельное соединение сопротивлений

Сопротивление при подключении проводников параллельно

Общее сопротивление считают по формуле:

Определение сопротивлений при параллельном соединении

Если подсоединены параллельно только 2 компонента, то формулу можно сделать проще. Выглядеть она должна таким образом:

Упрощенная формула для двух резисторов

Напряжение при подключении проводников параллельно

С этим все просто. Благодаря тому, что все потребители подключаются параллельно, то они имеют равное напряжение. По этой причине выходит, что напряжение, которое можно получить на R1 не станет отличаться от показаний на всех других участках.

Сила тока при подключении проводников параллельно

Если все было просто с напряжением, то появляются сложности с силой тока. При соединении последовательным способом на всех проводниках одинаковая сила тока, а при параллельном все происходит наоборот. На установленные потребители будет поступать разная сила тока. Чтобы ее определить, придется еще раз воспользоваться законом Ома.

Проще разобраться в принципе работы и расчетов, на реальном примере. На изображении, расположенном ниже, 3 резистора соединены параллельно, и запитаны от источника U.

Схема с параллельным соединением сопротивлений

В любом из установленных устройств напряжение отличаться не будет, как выяснили ранее. Но на разных участках цепи будет собственная сила тока. Для каждого потребителя ее определяют по закону Ома, используя для этой цели соотношение I=U/R.

Таким образом получается:

  • I1 = U/R1
  • I2 = U/R2
  • I3 = U/R3

Если в системе присутствуют другие подключенные параллельно приборы, для них используют: In = U/Rn

В результате сила тока всей цепи определяется по формуле:

Определение силы тока при параллельном соединении сопротивлений

В электронике способ параллельного подсоединения потребителей называют дополнительно «делителем тока», причина в том, что в схемах резисторы поступающий ток делят между установленными элементами.

Законы параллельного соединения проводников

Практическое применение

Попробуем решить следующую задачу: найти проходящую через каждый резистор силу тока и определить общую силу тока при известных номиналах резисторов и напряжении питания.

Пример схемы для решения задачи

Решение

Расчет проводится с помощью выше приведенных формул:

  • I1 = U/R1
  • I2 = U/R2
  • I3 = U/R3

В результате получается:

  • I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер
  • I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера
  • I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер

После этого используется формула расчета общего сопротивления цепи, позволяющая определить силу тока, проходящую по ней.

Следовательно, Iобщ = 5 + 2 + 1 = 8 Ампер.

В результате получается I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер

Комбинированное соединение

На практике используются довольно сложные электроцепи, состоящие и из последовательно подключенных сопротивлений, и из параллельно. Такую цепь следует разбить на отдельные участки, включающие элементы, соединенные только последовательным способом или только параллельным.

Расчет следует начинать с того участка цепи, который является наиболее удаленным от двух конечных выводов, выступающих в роли контактов общего сопротивления. Схему соединения элементов, называемую «треугольником» можно трансформировать в «звезду» и обратно.

Перевод звезды в треугольник

Чтобы не напрягаться с различными расчетами, на практике очень часто используют онлайн-калькуляторы.

Видео по теме

Лучший ответ

АлчEноК

Высший разум

(289636)


11 лет назад

Общее сопротивление цепи при прямом соединении равно сумме сопротивлений, то есть R1+R2+R3+..+Rn.
сложить все сопротивления. /
последовательные по формуле R=R1+R2
параллельные по формуле R=R1R2/(R1+R2)
..удачи.. =)

Остальные ответы

Элина

Гений

(52643)


11 лет назад

Электрические цепи постоянного тока и методы их расчета http://zao-tehnolog.ru/page918222

если элементы соединены последовательно, то общее сопротивление цепи вычисляется сложением всех сопротивлений R=R1+R2

параллельно- R=R1R2/(R1+R2)

Юлия Новокрещенова

Ученик

(190)


7 лет назад

все легко -Вот формула для параллельного соединения R=R1*R2(R1+R2)

Scamp

Знаток

(402)


5 лет назад

Вот

Добавить комментарий