NộI Dung
- Khái niệm cơ bản về mạch điện
- Mạch so với mạch song song
- Tính toán điện trở cho mạch sê-ri
- Tính toán điện trở cho mạch song song
- Làm thế nào để giải quyết một chuỗi kết hợp song song
- Tính toán khác
Nắm bắt các kiến thức cơ bản về điện tử có nghĩa là hiểu các mạch điện, cách chúng hoạt động và cách tính toán những thứ như tổng điện trở xung quanh các loại mạch khác nhau. Các mạch trong thế giới thực có thể trở nên phức tạp, nhưng bạn có thể hiểu chúng với kiến thức cơ bản bạn có được từ các mạch đơn giản hơn, lý tưởng hóa.
Hai loại mạch chính là loạt và song song. Trong một mạch nối tiếp, tất cả các thành phần (như điện trở) được sắp xếp thành một dòng, với một vòng dây duy nhất tạo thành mạch. Một mạch song song tách ra thành nhiều đường dẫn với một hoặc nhiều thành phần trên mỗi đường dẫn. Tính toán các chuỗi loạt là dễ dàng, nhưng điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt và cách làm việc với cả hai loại.
Khái niệm cơ bản về mạch điện
Điện chỉ chảy trong mạch. Nói cách khác, nó cần một vòng lặp hoàn chỉnh để một cái gì đó hoạt động. Nếu bạn phá vỡ vòng lặp đó bằng một công tắc, nguồn điện sẽ ngừng chảy và đèn của bạn (ví dụ) sẽ tắt. Một định nghĩa mạch đơn giản là một vòng kín của một dây dẫn mà các electron có thể di chuyển xung quanh, thường bao gồm một nguồn năng lượng (ví dụ như pin) và một bộ phận hoặc thiết bị điện (như điện trở hoặc bóng đèn) và dây dẫn.
Bạn có thể hiểu được một số thuật ngữ cơ bản để hiểu cách thức hoạt động của các mạch, nhưng bạn sẽ quen với hầu hết các thuật ngữ từ cuộc sống hàng ngày.
Một sự khác biệt điện áp của một người khác là một thuật ngữ cho sự khác biệt về năng lượng điện giữa hai nơi, trên mỗi đơn vị điện tích. Pin hoạt động bằng cách tạo ra sự khác biệt về tiềm năng giữa hai thiết bị đầu cuối của chúng, cho phép dòng điện chạy từ nguồn này sang nguồn khác khi chúng được kết nối trong một mạch. Tiềm năng tại một điểm là về mặt kỹ thuật điện áp, nhưng sự khác biệt về điện áp là điều quan trọng trong thực tế. Một pin 5 volt có sự khác biệt tiềm năng là 5 volt giữa hai cực và 1 volt = 1 joule mỗi coulomb.
Kết nối một dây dẫn (chẳng hạn như dây) với cả hai cực của pin sẽ tạo ra một mạch điện, với một dòng điện chạy quanh nó. Dòng điện được đo bằng ampe, có nghĩa là coulomb (điện tích) mỗi giây.
Bất kỳ nhạc trưởng nào cũng sẽ có điện trở của dòng điện, có nghĩa là sự đối lập vật chất với dòng chảy của dòng điện. Điện trở được đo bằng ohms () và một dây dẫn có điện trở 1 ohm được kết nối qua điện áp 1 volt sẽ cho phép dòng điện 1 amp chạy qua.
Mối quan hệ giữa những điều này được gói gọn trong luật Ohmùi:
V = IR
Nói cách khác, điện áp của Viking bằng với dòng điện nhân với điện trở.
Mạch so với mạch song song
Hai loại mạch chính được phân biệt bằng cách các thành phần được sắp xếp trong chúng.
Một định nghĩa mạch đơn giản là, Mạch A với các thành phần được sắp xếp theo một đường thẳng, do đó tất cả các dòng điện lần lượt chạy qua từng thành phần. Nếu bạn thực hiện một mạch vòng cơ bản với một pin được kết nối với hai điện trở, và sau đó có một kết nối chạy trở lại pin, hai điện trở sẽ được nối tiếp. Vì vậy, dòng điện sẽ đi từ cực dương của pin (theo quy ước bạn coi dòng điện như thể nó xuất hiện từ đầu cực dương) đến điện trở thứ nhất, từ đó đến điện trở thứ hai và sau đó trở lại pin.
Một mạch song song là khác nhau. Một mạch có hai điện trở song song sẽ chia thành hai rãnh, với mỗi điện trở. Khi dòng điện chạm đến một điểm nối, cùng một dòng điện đi vào đường giao nhau cũng phải rời khỏi điểm nối. Điều này được gọi là bảo tồn điện tích, hoặc đặc biệt cho điện tử, luật hiện hành Kirchhoff. Nếu hai đường dẫn có điện trở bằng nhau, một dòng điện bằng nhau sẽ chảy xuống chúng, vì vậy nếu 6 ampe dòng điện đạt đến một điểm nối có điện trở bằng nhau trên cả hai đường dẫn, thì 3 ampe sẽ chảy xuống mỗi đường. Các đường dẫn sau đó nối lại trước khi kết nối lại với pin để hoàn thành mạch.
Tính toán điện trở cho mạch sê-ri
Tính tổng điện trở từ nhiều điện trở nhấn mạnh sự phân biệt giữa các mạch so với mạch song song. Đối với một mạch loạt, tổng trở (Rtoàn bộ) chỉ là tổng của các điện trở riêng lẻ, vì vậy:
R_ {tổng} = R_1 + R_2 + R_3 + ...Thực tế là nó có một mạch nối tiếp có nghĩa là tổng điện trở trên đường chỉ là tổng của các điện trở riêng lẻ trên nó.
Đối với một vấn đề thực hành, hãy tưởng tượng một mạch loạt với ba điện trở: R1 = 2 Ω, R2 = 4 và R3 = 6 Ω. Tính tổng điện trở trong mạch.
Đây chỉ đơn giản là tổng của các điện trở riêng lẻ, vì vậy giải pháp là:
started {căn chỉnh} R_ {tổng} & = R_1 + R_2 + R_3 & = 2 ; Omega ; + 4 ; Omega ; +6 ; Omega & = 12 ; Omega end {căn chỉnh}Tính toán điện trở cho mạch song song
Đối với các mạch song song, việc tính toán Rtoàn bộ phức tạp hơn một chút. Công thức là:
{1 trên {2pt} R_ {tổng}} = {1 trên {2pt} R_1} + {1 trên {2pt} R_2} + {1 trên {2pt} R_3}Hãy nhớ rằng công thức này cung cấp cho bạn sự đối ứng của kháng cự (nghĩa là, một chia cho kháng chiến). Vì vậy, bạn cần chia một cho câu trả lời để có được tổng kháng cự.
Thay vào đó, hãy tưởng tượng ba điện trở đó được sắp xếp song song. Tổng sức đề kháng sẽ được đưa ra bởi:
started {căn chỉnh} {1 trên {2pt} R_ {tổng}} & = {1 trên {2pt} R_1} + {1 trên {2pt} R_2} + {1 trên {2pt} R_3} & = {1 trên {2pt} 2 ; Ω} + {1 trên {2pt} 4 ; Ω} + {1 trên {2pt} 6 ; Ω} & = {6 trên {2pt} 12 ; Ω} + {3 trên {2pt} 12 ; Ω} + {2 trên {2pt} 12 ; Ω} & = {11 trên {2pt} 12Ω} & = 0.917 ; Ω ^ {- 1} end {căn chỉnh}Nhưng đây là 1 / Rtoàn bộ, vì vậy câu trả lời là:
started {căn chỉnh} R_ {tổng} & = {1 trên {2pt} 0.917 ; Ω ^ {- 1}} & = 1.09 ; Omega end {căn chỉnh}Làm thế nào để giải quyết một chuỗi kết hợp song song
Bạn có thể chia tất cả các mạch thành các tổ hợp nối tiếp và mạch song song. Một nhánh của một mạch song song có thể có ba thành phần nối tiếp và một mạch có thể bao gồm một chuỗi gồm ba phần song song, phân nhánh liên tiếp.
Giải quyết các vấn đề như thế này chỉ có nghĩa là chia mạch thành các phần và xử lý chúng lần lượt. Hãy xem xét một ví dụ đơn giản, trong đó có ba nhánh trên một mạch song song, nhưng một trong những nhánh đó có một loạt ba điện trở được gắn vào.
Bí quyết để giải quyết vấn đề là kết hợp tính toán điện trở loạt vào cái lớn hơn cho toàn bộ mạch. Đối với một mạch song song, bạn phải sử dụng biểu thức:
{1 trên {2pt} R_ {tổng}} = {1 trên {2pt} R_1} + {1 trên {2pt} R_2} + {1 trên {2pt} R_3}Nhưng chi nhánh đầu tiên, R1, thực sự được làm bằng ba điện trở khác nhau trong loạt. Vì vậy, nếu bạn tập trung vào điều này đầu tiên, bạn biết rằng:
R_1 = R_4 + R_5 + R_6Tưởng tượng rằng R4 = 12 Ω, R5 = 5 và R6 = 3 Ω. Tổng trở là:
started {căn chỉnh} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 & = 12 ; Omega ; + 5 ; Omega ; + 3 ; Omega & = 20 ; Omega end {căn chỉnh}Với kết quả này cho nhánh đầu tiên, bạn có thể đi vào vấn đề chính. Với một điện trở duy nhất trên mỗi đường dẫn còn lại, hãy nói rằng R2 = 40 và R3 = 10 Ω. Bây giờ bạn có thể tính toán:
started {căn chỉnh} {1 trên {2pt} R_ {tổng}} & = {1 trên {2pt} R_1} + {1 trên {2pt} R_2} + {1 trên {2pt} R_3} & = {1 trên {2pt} 20 ; Ω} + {1 trên {2pt} 40 ; Ω} + {1 trên {2pt} 10 ; Ω} & = {2 trên {2pt} 40 ; Ω} + {1 trên {2pt} 40 ; Ω} + {4 trên {2pt} 40 ; Ω} & = {7 trên {2pt} 40 ; Ω} & = 0.175 ; Ω ^ {- 1} end {căn chỉnh}Vậy điều đó có nghĩa là:
started {căn chỉnh} R_ {tổng} & = {1 trên {2pt} 0.175 ; Ω ^ {- 1}} & = 5.7 ; Omega end {căn chỉnh}Tính toán khác
Điện trở dễ dàng hơn nhiều để tính toán trên một mạch nối tiếp so với mạch song song, nhưng đó không phải là trường hợp. Các phương trình cho điện dung (C) trong chuỗi và các mạch song song về cơ bản hoạt động theo cách ngược lại. Đối với mạch nối tiếp, bạn có một phương trình cho nghịch đảo của điện dung, vì vậy bạn tính tổng điện dung (Ctoàn bộ) với:
{1 trên {2pt} C_ {tổng}} = {1 trên {2pt} C_1} + {1 trên {2pt} C_2} + {1 trên {2pt} C_3} + ....Và sau đó bạn phải chia một cho kết quả này để tìm Ctoàn bộ.
Đối với một mạch song song, bạn có một phương trình đơn giản hơn:
C_ {tổng} = C_1 + C_2 + C_3 + ....Tuy nhiên, cách tiếp cận cơ bản để giải quyết các vấn đề với mạch nối tiếp và mạch song song là như nhau.