Jinsi ya Kutatua Shida Sambamba za Mzunguko: Hatua 10

2024 Mwandishi: Jason Gerald | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-16 20:00

Shida zinazofanana za mzunguko zinaweza kutatuliwa kwa urahisi ikiwa unaelewa fomula za kimsingi na kanuni za nyaya zinazofanana. Ikiwa vizuizi 2 au zaidi vimeunganishwa karibu na kila mmoja, mkondo wa umeme unaweza "kuchagua" njia (kama vile gari huelekea kubadilisha vichochoro na kuendesha bega kwa bega ikiwa barabara 1 ya njia inagawanyika katika vichochoro 2). Baada ya kusoma nakala hii, utaweza kuhesabu thamani ya voltage, sasa, na upinzani kwa vipinga 2 au zaidi vilivyounganishwa kwa usawa.

Mfumo wa Msingi

• Fomula ya jumla ya upinzani R_T mzunguko unaofanana: ¹/_{RT = ¹/R1 + ¹/R2 + ¹/R3 + …}
• Thamani ya voltage ya umeme katika kila tawi la mzunguko sawa daima ni sawa: V_T = V₁ = V₂ = V₃ = …
• Thamani ya jumla ya sasa ya umeme I_T = Mimi₁ + Mimi₂ + Mimi₃ + …
• Mfumo wa Sheria ya Ohm: V = IR

Hatua

Sehemu ya 1 ya 3: Kuelewa Mizunguko Sambamba

Hatua ya 1. Tambua mizunguko inayofanana

Mzunguko unaofanana una matawi 2 au zaidi ambayo yote hutoka kwa nukta A na kwenda kwa uhakika B. Mtiririko mmoja wa elektroni hugawanyika katika matawi mengi na kisha hujiunga tena. Shida nyingi za mzunguko zinazofanana huuliza thamani ya jumla ya voltage, upinzani, au umeme wa sasa katika mzunguko (kutoka hatua A hadi uhakika B).

Vipengele ambavyo "vimekusanyika sambamba" kila moja iko kwenye tawi tofauti

Hatua ya 2. Kuelewa upinzani na umeme wa sasa katika nyaya zinazofanana

Fikiria barabara kuu ambayo ina vichochoro vingi na vibanda vya ushuru katika kila njia inayopunguza trafiki ya magari. Kuunda njia mpya hutoa njia ya ziada kwa magari ili trafiki itembee vizuri zaidi ingawa kibanda cha ushuru pia kimejengwa katika njia mpya. Kwa hivyo, kama katika mzunguko unaofanana, kuongeza tawi jipya hutoa njia mpya ya umeme wa sasa. Bila kujali kiwango cha upinzani katika tawi jipya, jumla ya upinzani hupungua na jumla ya amperage huongezeka.

Hatua ya 3. Ongeza jumla ya kila tawi kupata jumla ya maji

Ikiwa eneo katika kila tawi linajulikana, ongeza tu kupata jumla ya amperage. Umeme wa jumla ni kiasi cha mkondo wa umeme unaotiririka kupitia mzunguko baada ya matawi yote kurudi pamoja. Fomula ya jumla ya sasa ya umeme: I_T = Mimi₁ + Mimi₂ + Mimi₃ + …

Hatua ya 4. Hesabu jumla ya thamani ya upinzani

Ili kujua jumla ya upinzani R_T mzunguko sawa, tumia equation ¹/_{RT = ¹/R1 + ¹/R2 + ¹/R3 +… Kila R upande wa kulia wa equation inawakilisha thamani ya upinzani katika tawi 1 la mzunguko unaofanana.}

• Mfano: mzunguko una vipinga 2 vilivyounganishwa kwa usawa, kila moja ikiwa na thamani ya 4Ω. ¹/_{RT = ¹/ 4Ω + ¹/ 4Ω → ¹/RT = ¹/ 2Ω → RT = 2Ω. Kwa maneno mengine, matawi 2 ambayo yana upinzani sawa ni rahisi kupita mara mbili kuliko tawi 1 peke yake.}
• Ikiwa tawi moja halina upinzani (0Ω), mkondo wote wa umeme utapita kupitia tawi hilo kwa hivyo jumla ya thamani ya upinzani = 0.

Hatua ya 5. Kuelewa ni nini voltage

Voltage ni tofauti katika uwezo wa umeme kati ya alama mbili. Kwa kuwa inalinganisha alama 2 badala ya kupima njia ya mtiririko, thamani ya voltage inabaki sawa katika tawi lolote. V_T = V₁ = V₂ = V₃ = …

Hatua ya 6. Tumia Sheria ya Ohm

Sheria ya Ohm inaelezea uhusiano kati ya voltage V, I ya sasa, na upinzani R: V = IR. Ikiwa maadili mawili kati ya matatu yanajulikana, tumia fomula hii kupata thamani ya tatu.

Hakikisha kila thamani inatoka kwa sehemu ile ile ya safu. Mbali na kupata thamani katika tawi moja (V = I₁R₁Sheria ya Ohm pia inaweza kutumika kuhesabu jumla ya thamani ya mzunguko (V = I_TR_T).

Sehemu ya 2 ya 3: Maswali ya Mfano

Hatua ya 1. Tengeneza meza kurekodi hesabu

Ikiwa shida ya mzunguko inayofanana inauliza zaidi ya thamani moja, jedwali hukusaidia kupanga habari. Ifuatayo ni mfano wa meza ya mzunguko inayofanana na matawi matatu. Matawi mara nyingi huandikwa kama R ikifuatiwa na nambari iliyoandikwa kwa ndogo na chini kidogo.

	R1	R2	R3	Jumla	Kitengo
V					volt
Mimi					ampere
R					ohm

Hatua ya 2. Jaza maadili inayojulikana

Kwa mfano, mzunguko unaofanana hutumia betri ya volt 12. Mzunguko huu una matawi 3 yanayofanana, kila moja na upinzani wa 2Ω, 4Ω, na 9Ω. Andika katika jedwali maadili yote yanayojulikana:

	R1	R2	R3	Jumla	Kitengo
V				Hatua ya 12.	volt
Mimi					ampere
R	Hatua ya 2.	Hatua ya 4.	Hatua ya 9.		ohm

Hatua ya 3. Nakili maadili ya voltage kuu katika kila tawi

Kumbuka, thamani ya voltage katika mzunguko mzima ni sawa na thamani ya voltage kwenye kila tawi la mzunguko unaofanana.

	R1	R2	R3	Jumla	Kitengo
V	Hatua ya 12.	Hatua ya 12.	Hatua ya 12.	Hatua ya 12.	volt
Mimi					ampere
R	2	4	9		ohm

Hatua ya 4. Tumia fomula ya Sheria ya Ohm kupata ufikiaji wa kila tawi

Kila safu ya meza ina voltage, sasa, na upinzani. Hiyo ni, thamani isiyojulikana inaweza kupatikana kila wakati maadili mengine mawili kwenye safu moja yanajulikana. Kumbuka, fomula ya Sheria ya Ohm ni V = IR. Thamani isiyojulikana katika mfano wetu ni umeme wa sasa. Kwa hivyo, fomula inaweza kubadilishwa kuwa I = V / R

	R1	R2	R3	Jumla	Kitengo
V	12	12	12	12	volt
Mimi	12/2 = 6	12/4 = 3	12/9 = ~1, 33		ampere
R	2	4	9		ohm

Hatua ya 5. Hesabu jumla ya umeme wa sasa

Jumla ya umeme ni rahisi kupata kwa sababu ni jumla ya mikondo ya kila tawi.

	R1	R2	R3	Jumla	Kitengo
V	12	12	12	12	volt
Mimi	6	3	1, 33	6 + 3 + 1, 33 = 10, 33	ampere
R	2	4	9		ohm

Hatua ya 6. Hesabu upinzani kamili

Upinzani wa jumla unaweza kuhesabiwa kwa njia mbili. Mstari wa thamani ya upinzani unaweza kutumika kuhesabu jumla ya upinzani na equation ¹/_{RT = ¹/R1 + ¹/R2 + ¹/R3. Walakini, upinzani jumla mara nyingi ni rahisi kuhesabu na fomati ya Sheria ya Ohm ambayo hutumia jumla ya V na mimi jumla ya maadili. Ili kuhesabu upinzani, badilisha fomula ya Sheria ya Ohm kuwa R = V / I}

	R1	R2	R3	Jumla	Kitengo
V	12	12	12	12	volt
Mimi	6	3	1, 33	10, 33	ampere
R	2	4	9	12 / 10, 33 = ~1.17	ohm

Sehemu ya 3 ya 3: Tofauti za Tatizo

Hatua ya 1. Hesabu nguvu ya umeme

Kama katika mizunguko mingine, nguvu ya umeme inaweza kuhesabiwa na equation P = IV. Ikiwa nguvu katika kila tawi imehesabiwa, jumla ya nguvu P_T sawa na jumla ya nguvu ya kila tawi (Uk₁ + Uk₂ + Uk₃ + …).

Hatua ya 2. Hesabu upinzani kamili wa mzunguko wa sambamba mbili

Ikiwa mzunguko unaofanana una upinzani mbili tu, fomula ya jumla ya upinzani inaweza kurahisishwa kwa:

R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂)

Hatua ya 3. Hesabu upinzani kamili ikiwa maadili ya upinzani wote ni sawa

Ikiwa upinzani wote katika mzunguko unaofanana una thamani sawa, fomula ya jumla ya upinzani inakuwa rahisi zaidi: R_T = R₁ / N. N ni idadi ya upinzani katika mzunguko.

Mfano: vipinzani viwili sawa vya thamani vilivyounganishwa kwa sambamba hutoa upinzani kamili wa upinzani mmoja. Vizuizi nane vya thamani sawa hutoa upinzani kamili wa upinzani mmoja

Hatua ya 4. Hesabu mkondo wa umeme katika tawi la mzunguko sambamba bila kutumia voltage

Mlingano unaojulikana kama Sheria ya Sasa ya Kirchhoff inaruhusu thamani ya ujazo wa kila tawi kupatikana hata kama voltage ya mzunguko haijulikani. Walakini, upinzani wa kila tawi na jumla ya sasa ya mzunguko lazima ijulikane.

• Mzunguko sawa na vipinga 2: I₁ = Mimi_TR₂ / (R₁ + R₂)
• Mzunguko sawa na upingaji zaidi ya 2: kuhesabu I₁, Pata upinzani kamili wa upinzani wote isipokuwa R₁. Tumia fomula ya upinzani wa mzunguko sawa. Ifuatayo, tumia fomula hapo juu, na jibu lako limeandikwa kama R₂.

Vidokezo

• Ikiwa unafanya kazi kwa shida iliyochanganywa ya mzunguko (mfululizo-sambamba), hesabu sehemu inayofanana kwanza. Ifuatayo, unahitaji tu kuhesabu sehemu ya safu, ambayo ni rahisi zaidi.
• Katika mzunguko unaofanana, voltage ni sawa kwa upinzani wote.
• Ikiwa huna kikokotoo, upinzani kamili katika mizunguko mingine inaweza kuwa ngumu kuhesabu ukitumia thamani ya R.₁, R₂, na kadhalika. Ikiwa ndio hali, tumia fomula ya Sheria ya Ohm kuhesabu ujazo wa kila tawi.
• Fomula ya Sheria ya Ohm pia inaweza kuandikwa E = IR au V = AR; alama tofauti, lakini maana ni sawa.
• Jumla ya upinzani pia inajulikana kama "upinzani sawa".