كيفية حساب التيار الكهربائي الكلي

مؤلف: Robert Simon
تاريخ الخلق: 17 يونيو 2021
تاريخ التحديث: 23 مارس 2024
Anonim
دائرة توالي وتوازي وحساب شدة التيار وفرق الجهد
فيديو: دائرة توالي وتوازي وحساب شدة التيار وفرق الجهد

المحتوى

إن أبسط طريقة لتخيل دائرة متسلسلة هي التفكير في سلسلة من العناصر. يتم ترتيب هذه العناصر على التوالي على نفس الخط. وبالتالي ، هناك مسار واحد فقط يمكن أن تسلكه الإلكترونات والشحنات. بعد فهم التفاصيل المتضمنة في الارتباط التسلسلي ، يمكنك معرفة كيفية حساب إجمالي التيار الكهربائي.

خطوات

جزء 1 من 4: تعلم المصطلحات الأساسية

  1. افهم ما هو حالي. التيار الكهربائي هو تدفق منظم للجسيمات المشحونة كهربائيًا (مثل الإلكترونات) أو ، رياضيًا ، تدفق الشحنات لكل وحدة زمنية. ولكن ما هي الشحنة والإلكترون؟ الإلكترون جسيم سالب الشحنة. الشحنة هي خاصية مادية للمادة المستخدمة لتحديد ما إذا كانت مشحونة إيجابًا أو سالبًا. مثل المغناطيس ، تتنافر الشحنات ذات الإشارات المتساوية وتنجذب شحنات الإشارات المعاكسة.
    • دعنا نستخدم الماء كمثال. يتكون الماء من جزيء H.2O (ذرتان هيدروجين وذرة أكسجين مرتبطة ببعضها البعض). نحن نعلم أن ذرة الأكسجين وذرات الهيدروجين تتحد معًا لتشكيل جزيء H2ال.
    • يتكون تيار الماء من ملايين وملايين هذه الجزيئات. يمكننا مقارنة تيار الماء بالتيار الكهربائي ؛ جزيئات الماء مكافئة للإلكترونات والشحنة الكهربائية لذرات الهيدروجين والأكسجين.

  2. افهم ما هو فرق الجهد. فرق الجهد (يسمى أيضًا الجهد الكهربائي) هو "القوة" التي تتسبب في تحرك التيار الكهربائي. لتوضيح ماهية فرق الجهد ، دعنا نفكر في البطارية: بداخلها ، توجد سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى تكتل الإلكترون في قطبها الموجب.
    • إذا قمنا بتوصيل القطب الموجب للبطارية بالقطب السالب من خلال سلك ، فسوف نتسبب في تحرك الإلكترونات معًا (هذا بسبب تنافر الشحنات من نفس الإشارة).
    • بسبب مبدأ الحفاظ على الشحنة الكهربائية (يقول أن مجموع الشحنات الكهربائية في نظام معزول يجب أن يكون ثابتًا) ، ستحاول الإلكترونات موازنة الشحنات في النظام من نقطة أعلى تركيز إلى نقطة تركيز أقل (أي ، من القطب الموجب إلى القطب السالب للبطارية).
    • تنتج حركة الإلكترون فرق جهد (أو ببساطة ddp).

  3. افهم ما هي المقاومة. المقاومة الكهربائية هي معارضة تدفق الشحنات الكهربائية.
    • المقاومات هي مكونات الدائرة التي لها مقاومة كبيرة. يتم ترتيبها في أجزاء معينة من الدائرة لتنظيم تدفق الشحنات أو الإلكترونات.
    • إذا لم تكن هناك مقاومات في الدائرة ، فلن يكون هناك سيطرة على حركة الإلكترون. في هذه الحالة ، قد يتلقى الجهاز أحمالًا زائدة وينتهي الأمر بالتلف (أو ارتفاع درجة الحرارة بسبب الحمل الزائد).

جزء 2 من 4: حساب التيار الكهربائي الكلي لدائرة كهربائية متسلسلة


  1. احسب المقاومة الكلية. خذ ماصة بلاستيكية واشرب بعض الماء. الآن ، اسحق بعض أجزاء القش واشربه مرة أخرى. هل لاحظت أي فرق؟ يجب أن يأتي السائل بكمية أقل. يعمل كل جزء من القش كمقاوم ؛ تعمل على منع مرور الماء (والذي بدوره يلعب دور التيار الكهربائي). نظرًا لأن الخدوش متسلسلة ، نقول إنها متسلسلة. بناءً على هذا المثال ، يمكننا أن نستنتج أن المقاومة الكلية لرابطة متسلسلة ستكون مساوية لـ:
    • ر(مجموع) = ص1 + ر2 + ر3.
  2. احسب الفرق في الجهد الكلي. في معظم الأمور ، سيتم توفير إجمالي قيمة ddp في البيان ؛ إذا كانت المشكلة توفر قيم ddp الفردية لكل مقاوم ، فيمكننا استخدام المعادلة التالية:
    • يو(مجموع) = يو1 + يو2 + يو3.
    • لماذا هذه المعادلة؟ دعونا نفكر في تشبيه القش مرة أخرى: بعد العجن ، ماذا يحدث؟ سوف تحتاج إلى الضغط بقوة أكبر حتى يمر الماء عبر المصاصة. تعتمد القوة الكلية التي تقوم بها على مجموع القوى المطلوبة في كل نقطة مجعدة على القش.
    • "القوة" المطلوبة هي فرق الجهد ؛ يسبب تدفق الماء أو التيار الكهربائي. لذلك ، يمكننا أن نستنتج أن إجمالي ddp سيتم حسابه عن طريق إضافة ddps الفردية لكل المقاوم.
  3. احسب التيار الكهربائي الكلي للنظام. باستخدام تشبيه القش مرة أخرى: بعد العجن ، هل تتغير كمية الماء؟ لا. على الرغم من أن سرعة السائل تتغير ، فإن كمية الماء التي تشربها لا تتغير. إذا شاهدت الماء يدخل ويغادر الأجزاء المكسرة من القش ، ستلاحظ أن هاتين الكميتين متماثلتان ؛ هذا بسبب السرعة الثابتة لتدفق السائل. لذلك يمكننا التأكيد على ما يلي:
    • أنا1 = أنا2 = أنا3 = أنا(مجموع).
  4. تذكر القانون الأول من أوه م. بالإضافة إلى المعادلات الموضحة ، يمكنك أيضًا استخدام معادلة قانون أوه م: يتعلق بفرق الجهد (ddp) وإجمالي التيار ومقاومة الدائرة.
    • يو(مجموع) = أنا(مجموع) x R(مجموع).
  5. حل المثال التالي. ثلاث مقاومات R1 = 10Ω ، ص2 = 2Ω و R.3 = 9Ω ، مرتبطة في سلسلة. فرق الجهد المطبق على الدائرة هو 2.5 فولت. احسب قيمة التيار الكهربائي الكلي. للبدء ، دعونا نحسب المقاومة الإجمالية للدائرة:
    • ر(مجموع) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
    • وبالتالي، ر(مجموع)= 21Ω
  6. تطبيق قانون أوه م لتحديد إجمالي قيمة التيار الكهربائي:
    • يو(مجموع) = أنا(مجموع) x R(مجموع).
    • أنا(مجموع) = يو(مجموع)/ ص(مجموع).
    • أنا(مجموع) = 2.5 فولت / 21 درجة.
    • أنا(مجموع) = 0.1190A.

جزء 3 من 4: حساب التيار الكهربائي الكلي لدائرة على التوازي

  1. افهم ما هي الدائرة المتوازية. كما يوحي الاسم ، تحتوي الدائرة المتوازية على عناصر مرتبة بشكل متوازٍ. لهذا ، يتم استخدام أسلاك متعددة لإنشاء مسارات يمكن للتيار الكهربائي أن ينتقل من خلالها.
  2. احسب الفرق في الجهد الكلي. نظرًا لأن جميع المصطلحات قد تم شرحها بالفعل في القسم السابق ، فإننا ننتقل مباشرة إلى عرض المعادلات المطبقة في الدوائر المتوازية. للتوضيح ، تخيل أنبوبًا به شوكتان (بأقطار مختلفة). لكي يمر الماء عبر الأنبوبين ، هل سيكون من الضروري تطبيق قوى مختلفة على كل منهما؟ لا. ستحتاج فقط إلى قوة كافية لتدفق المياه. لذلك ، بالنظر إلى أن الماء يلعب دور التيار الكهربائي وأن هذه القوة تلعب دور فرق الجهد ، يمكننا القول:
    • يو(مجموع) = يو1 = يو2 = يو3.
  3. احسب المقاومة الكهربائية الكلية. لنفترض أنك تريد تنظيم الماء الذي يمر عبر الأنبوبين. ما هي أفضل طريقة للقيام بذلك؟ استخدم صمام توقف واحد فقط عند كل شوكة أو ركب عدة صمامات على التوالي؟ سيكون الخيار الثاني هو الخيار الأفضل. بالنسبة للمقاومات ، فإن القياس يعمل بنفس الطريقة. تنظم المقاومات المتصلة في سلسلة التيار الكهربائي بطريقة أكثر فاعلية بكثير مما لو كانت متصلة بالتوازي. المعادلة المستخدمة لحساب المقاومة الكلية في دائرة متوازية هي:
    • 1 / ص(مجموع) = (1 / ص1) + (1 / ص2) + (1 / ص3).
  4. احسب إجمالي التيار الكهربائي. بالعودة إلى مثالنا: المسار الذي ينقسم من خلاله الماء. الأمر نفسه ينطبق على التيار الكهربائي. نظرًا لوجود مسارات متعددة يمكن للأحمال أن تنتقل من خلالها ، نقول إن التيار مقسم. لن تتلقى المسارات المختلفة بالضرورة نفس القدر من الأحمال. هذا يعتمد على مقاومات ومواد كل سلك. لذلك ، فإن معادلة حساب إجمالي التيار الكهربائي ستكون مجموع التيارات لكل مسار:
    • أنا(مجموع) = أنا1 + أنا2 + أنا3.
    • لا يمكننا استخدام هذه الصيغة بدون قيم التيار الكهربائي الفردية. في هذه الحالة ، يمكننا أيضًا تطبيق القانون الأول لـ أوه م.

جزء 4 من 4: حل مثال لدوائر متوازية ومتسلسلة

  1. حل المثال التالي. أربعة مقاومات في الدائرة مقسمة إلى سلكين على التوازي. السلسلة الأولى تحتوي على R.1 = 1Ω و R.2 = 2Ω. السلك الثاني يحتوي على R.3 = 0.5Ω و R.4 = 1.5Ω. مقاومات كل سلك مرتبطة في سلسلة. فرق الجهد المطبق على السلك الأول هو 3 فولت. احسب القيمة الإجمالية للتيار الكهربائي.
  2. ابدأ بحساب المقاومة الإجمالية. نظرًا لأن المقاومات الموجودة على كل سلك متصلة في سلسلة ، فإننا نحسب أولاً المقاومة الإجمالية لكل سلك.
    • ر(1+2) = ص1 + ر2.
    • ر(1+2) = 1Ω + 2Ω.
    • ر(1+2) = 3Ω.
    • ر(3+4) = ص3 + ر4.
    • ر(3+4) = 0,5Ω + 1,5Ω.
    • ر(3+4) = 2Ω.
  3. استبدل القيم من الخطوة السابقة في المعادلة بالارتباطات المتوازية. نظرًا لأن الأسلاك مرتبطة بشكل متوازٍ ، فإننا نطبق الآن القيم من العنصر السابق في المعادلة للاتصالات على التوازي.
    • (1 / ص(مجموع)) = (1 / ص(1+2)) + (1 / ص(3+4)).
    • (1 / ص(مجموع)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
    • (1 / ص(مجموع)) = 5/6.
    • ر(مجموع) = 1,2Ω.
  4. احسب الفرق في الجهد الكلي. نظرًا لأن فرق الجهد هو نفسه في رابطة موازية ، يمكننا القول:
    • يو(مجموع) = يو1 = 3 فولت.
  5. تطبيق قانون أوه م. الآن ، استخدم قانون أوه م لتحديد قيمة التيار الكهربائي الكلي.
    • يو(مجموع) = أنا(مجموع) x R(مجموع).
    • أنا(مجموع) = يو(مجموع)/ ص(مجموع).
    • أنا(مجموع) = 3 فولت / 1.2 درجة.
    • أنا(مجموع) = 2.5 أ.

نصائح

  • دائمًا ما تكون قيمة المقاومة الإجمالية للدائرة المتوازية أقل من قيمة المقاومة الكل المقاومات الأخرى في الجمعية.
  • مصطلحات مهمة:
    • الدائرة الكهربائية: مجموعة من المكونات (مقاومات ومكثفات ومحثات) متصلة بأسلاك يمر من خلالها تيار كهربائي بالترتيب.
    • المقاومات: المكونات التي يمكن أن تقلل من شدة التيار الكهربائي.
    • التيار الكهربائي: التدفق المطلوب للشحنات الكهربائية. وحدة S.I الخاصة بك هي أمبير (ال).
    • فرق الجهد (ddp): الشغل الناتج لكل وحدة شحنة كهربائية. وحدة S.I الخاصة بك هي فولت (الخامس).
    • المقاومة الكهربائية: مقياس مقاومة مرور التيار الكهربائي. وحدة S.I الخاصة بك هي أوه م (Ω).

أقسام أخرى كم مرة اشتريت منتجات طازجة بقصد الاستمتاع بها طوال الأسبوع ، لتجدها فاسدة بمجرد أن تكون مستعدًا لاستخدامها؟ هذا الحدوث شائع في العديد من المنازل ، ويتفاقم بسبب التخزين غير المناسب. إن تعلم ...

كيف تصنع مصباح زيت

Mark Sanchez

مارس 2024

أقسام أخرى من السهل صنع مصباح الزيت ، وقد يكون لديك بالفعل جميع المستلزمات في المنزل. يمكنك تخصيصها بسهولة باستخدام زيوت عطرية وإضافات مرحة ، مثل أغصان الصنوبر. ستوضح لك هذه المقالة بعض الطرق لصنع مصب...

منشورات شائعة