Kako izračunati napon kroz otpornik (sa slikama)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-15 08:10

Prije izračunavanja napona na otporniku, prvo morate odrediti vrstu korištenog kola (niti). Ako trebate ponovno proučiti osnovne uvjete ili vam je potrebna pomoć pri razumijevanju električnih kola, počnite s prvim odjeljkom. U suprotnom, idite izravno na vrstu kola na kojoj želite raditi

Korak

Dio 1 od 3: Razumijevanje električnih kola

Korak 1. Saznajte više o električnoj struji

Možete upotrijebiti sljedeću analogiju: zamislite da sipate žitarice u zdjelu. Svako zrno zrna je elektron, a protok zrna u posudu je električna struja. Kada govorite o električnoj energiji, objašnjavate to tako što govorite koliko zrna žitarica teče svake sekunde. Kad govorite o električnoj struji, mjerite je u jedinicama amper (ampera), što je određeni broj elektrona (koji su vrlo velike vrijednosti) koji teku svake sekunde.

Korak 2. Upoznajte se s električnim nabojem

Elektroni imaju "negativan" električni naboj. To jest, elektroni privlače (ili teku prema) pozitivno nabijene objekte i odbijaju (ili odmiču) negativno nabijene objekte. Svi elektroni imaju negativan naboj pa uvijek guraju druge elektrone i raspršuju se.

Korak 3. Shvatite napon

Napon mjeri razliku u električnom naboju između dvije točke. Što je razlika veća, dvije se točke jače privlače. Evo primjera korištenja obične baterije:

• Unutar baterije, kemijske reakcije koje se javljaju proizvode skup elektrona. Ovi elektroni odlaze na negativni pol baterije, dok pozitivni pol ostaje gotovo prazan. Oni se nazivaju pozitivni i negativni terminali. Što duže ovaj proces traje, veći je napon između dva pola.
• Kad spojite žice između pozitivnog i negativnog pola, elektroni na negativnom polu sada imaju gdje otići. Elektroni na negativnom polu teku prema pozitivnom polu i proizvode električnu struju. Što je veći napon, više elektrona se svake sekunde pomiče na pozitivni pol.

Korak 4. Saznajte o otporu

Prepreka je nešto što blokira elektrone. Što je veći otpor, teže je prolaz elektrona. Otpor usporava električnu struju jer se smanjuje broj elektrona koji prolaze svake sekunde.

Otpornici mogu biti bilo što u električnom krugu koji dodaje otpor. Možete kupiti prave „otpornike“, ali u problemima su otpornici obično predstavljeni sijalicama ili bilo čime što ima otpor

Korak 5. Zapamtite Ohmov zakon

Postoji jednostavna veza između struje, napona i električnog otpora. Napišite ili zapamtite sljedeću formulu jer će vam trebati za rješavanje problema povezanih s električnim krugovima:

• Struja = napon podijeljen sa otporom
• Formula se može napisati na sljedeći način: I = ^V / _R
• Zamislite šta će se dogoditi ako se V (napon) ili R (otpor) u krugu poveća. Je li to u skladu s gornjom raspravom?

Dio 2 od 3: Izračunavanje napona kroz otpornik (serijsko kolo)

Korak 1. Shvatite serijska kola

Električna kola serije je vrlo lako uočiti. Oblik je u obliku kabelske petlje sa svim komponentama raspoređenim u nizu duž kabela. Električna struja teče kroz cijelu žicu i kroz svaki otpornik ili element na koji naiđe.

• Električna struja uvek isto u svakoj tački kola.
• Prilikom izračunavanja napona, položaj otpornika u krugu nije bitan. Možete uzeti otpornik i premjestiti ga po krugu, a napon na svakom otporniku ostaje isti.
• Koristit ćemo primjer električnog kola sa 3 otpornika u nizu: R₁, R₂, i R.₃. Krug se napaja iz baterije od 12 volti. Naći ćemo napon na svakom otporniku.

Korak 2. Izračunajte ukupni otpor

Zbrojite sve vrijednosti otpora u krugu. Rezultat je ukupni otpor serijskog kruga.

Na primjer, tri otpornika R₁, R₂, i R.₃ imaju otpor 2 (ohma), 3 i 5, respektivno. Dakle, ukupni otpor je 2 + 3 + 5 = 10 ohma.

Korak 3. Pronađite struju u krugu

Pomoću Ohmovog zakona pronađite vrijednost struje u cijelom električnom krugu. Zapamtite, u serijskom krugu, struja je uvijek ista u svakoj točki kruga. Nakon dobivanja trenutne vrijednosti možemo izvršiti sve preostale proračune.

Ohmov zakon kaže da je struja I = ^V / _R. Napon u krugu je 12 volti, a ukupni otpor kola je 10 ohma. Uključite ove brojeve u formulu da biste dobili I = ¹² / ₁₀ = 1,2 ampera.

Korak 4. Podesite Ohmov zakon da biste pronašli vrijednost napona

Koristite osnovnu algebru da pronađete vrijednost napona umjesto struje:

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

Korak 5. Izračunajte napon na svakom otporniku

Već znamo vrijednost otpora i struje. Sada možemo obaviti sve proračune. Uključite brojeve u formulu i dovršite izračun. Evo izračuna za tri otpornika iz gornjeg primjera:

• Napon na R₁ = V₁ = (1, 2A) (2Ω) = 2, 4 volta.
• Napon na R₂ = V₂ = (1, 2A) (3Ω) = 3,6 volti.
• Napon na R₃ = V₃ = (1, 2A) (5Ω) = 6 volti.

Korak 6. Provjerite svoje odgovore

U serijskom krugu, zbir svih odgovora mora biti jednak ukupnom naponu. Zbrojite svaki izračunati napon i provjerite odgovara li ukupnom naponu kruga. Ako ne, pokušajte pronaći grešku u vašim proračunima.

• Prema gore navedenom primjeru, 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 volti, što je jednako ukupnom naponu kroz električno kolo.
• Ako je vaš odgovor malo loš (recimo 11, 97 umjesto 12), velike su šanse da ste zaokružili brojeve dok radite na formulama. Ne brinite, vaš odgovor nije pogrešan.
• Upamtite, napon mjeri razliku u naboju ili broj elektrona. Zamislite da brojite nove elektrone koji se vide dok putuju električnim krugom. Ako pravilno izračunate, znat ćete ukupnu promjenu elektrona od početka do kraja.

Dio 3 od 3: Izračunavanje napona kroz otpornik (paralelno kolo)

Korak 1. Saznajte više o paralelnim kolima

Zamislite kabel koji se spaja na jedan pol baterije, a zatim se grana u dvije odvojene žice. Ove dvije žice su paralelne jedna s drugom, a zatim ih ponovno spojite prije spajanja na drugi pol baterije. Ako je žica s lijeve strane spojena na otpornik, a žica s desne strane također je povezana s drugim otpornikom, dva otpornika su spojena "paralelno".

Možete dodati koliko god paralelnih kabela želite. Ovaj vodič se može koristiti za električna kola koja se granaju na 100 žica koje se zatim ponovno spajaju

Korak 2. Saznajte kako električna struja teče u paralelnim krugovima

Električna struja teče kroz svaki raspoloživi put. Električna struja će teći kroz žicu s lijeve strane, kroz otpornik s lijeve strane, pa sve do drugog kraja. Istovremeno, struja protiče i kroz žicu s desne strane, kroz otpornik s desne strane, pa sve do kraja. Nijedna žica ili otpornik u paralelnom kolu ne prolazi dva puta.

Korak 3. Pomoću ukupnog napona pronađite napon na svakom otporniku

Ako znate napon u cijelom krugu, odgovor je lako pronaći. Svaka paralelna žica ima isti napon kao i cijelo električno kolo. Recimo da električno kolo ima dva otpornika paralelno i bateriju od 6 volti. Prepreke danas nisu previše relevantne. Da biste to razumjeli, prisjetite se prethodno opisanog serijskog kruga:

• Upamtite da je zbir napona u serijskom krugu uvijek jednak ukupnom naponu kroz električno kolo.
• Zamislite svaki put koji struja vodi u serijskom krugu. Isto vrijedi i za paralelna kola: ako zbrojite sve napone, rezultat je jednak ukupnom naponu.
• Budući da struja kroz svaku paralelnu žicu prolazi samo kroz jedan otpornik, napon na otporniku mora biti jednak ukupnom naponu.

Korak 4. Izračunajte ukupnu struju električnog kruga

Ako problem ne daje ukupni napon na krugu, morat ćete dovršiti nekoliko dodatnih koraka. Počnite tako što ćete pronaći ukupnu struju kroz električno kolo. U paralelnom kolu, ukupna struja jednaka je zbiru struja kroz svaku paralelnu putanju.

• Formula je sljedeća: I_ukupno = Ja₁ + I₂ + I₃…
• Ako imate problema s razumijevanjem, zamislite vodovodnu cijev koja ima dvije grane. Ukupna količina vode koja teče u nizu cijevi je zbir vode koja teče u svaku cijev.

Korak 5. Izračunajte ukupni otpor električnog kruga

Učinkovitost otpornika smanjuje se u paralelnom krugu jer blokira samo struju kroz jednu žicu. Zapravo, što je više žica u kolu, struja će lakše pronaći put koji teče glatko. Da biste pronašli ukupni otpor, pronađite vrijednost R. _ukupno u ovoj jednačini:

• ¹ / _{Rukupno = ¹ / R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}
• Na primjer, električno kolo ima paralelno spojene otpornike od 2 ohma i 4 ohma. ¹ / _{Rukupno = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) Rukupno → Rukupno = 1/(3/4) = 4/3 = ~ 1,33 ohma.}

Korak 6. Pronađite napon iz vašeg odgovora

Zapamtite, nakon što pronađemo ukupni napon električnog kruga, već znamo veličinu napona kroz svaku paralelnu žicu. Za dovršetak proračuna upotrijebite Ohmov zakon. Pogledajte sljedeća primjera pitanja:

• Električni krug ima struju od 5 ampera i ukupni otpor 1,33 ohma.
• Prema Ohmovom zakonu, I = V / R tako da je V = IR
• V = (5A) (1, 33Ω) = 6,65 volti.

Savjeti

• Ako imate komplicirano električno kolo, na primjer ako imate otpornike spojene paralelno i serije, odaberite dva najbliža otpornika. Nađite ukupni otpor kroz dva otpornika koristeći pravila za otpornike u serijskim i paralelnim krugovima. Sada ga možete tretirati kao jedan otpornik. Nastavite ovaj postupak dok ne dobijete krug u kojem su postavljeni otpornici samo u seriji ili paralelno.
• Napon na otporniku često se naziva "pad napona".

• Shvatite sljedeće termine:

  • Električni krug/žica - Raspored različitih komponenti (otpornici, kondenzatori i prigušnice), koji su povezani kabelima i mogu se napajati.
  • Otpornik - element koji smanjuje ili inhibira električnu struju.
  • Struja - Protok električnog naboja u kabelu. Izraženo u Amperima (A).
  • Napon - Količina električnog naboja koja prolazi svake sekunde. Izražava se u jedinicama volti (V).
  • Otpor - mjera suprotstavljanja elementa električnoj struji. Izraženo u ohmima (Ω)