Problémy s paralelnými obvodmi je možné ľahko vyriešiť, ak porozumiete základným vzorcom a princípom paralelných obvodov. Ak sú vedľa seba spojené 2 alebo viac prekážok, elektrický prúd si môže „vybrať“cestu (rovnako ako auto má tendenciu meniť jazdné pruhy a jazdiť vedľa seba, ak sa cesta s 1 pruhom rozdelí na 2 pruhy). Po prečítaní tohto článku budete schopní vypočítať hodnotu napätia, prúdu a odporu pre 2 alebo viac paralelne zapojených odporov.
Základný vzorec
- Vzorec celkového odporu R.T paralelný obvod: 1/R.T = 1/R.1 + 1/R.2 + 1/R.3 + …
- Hodnota elektrického napätia v každej vetve paralelného obvodu je vždy rovnaká: VT = V1 = V2 = V3 = …
- Hodnota celkového elektrického prúdu IT = Ja1 + Ja2 + Ja3 + …
- Vzorec Ohmovho zákona: V = IR
Krok
Časť 1 z 3: Pochopenie paralelných obvodov
Krok 1. Identifikujte paralelné obvody
Paralelný obvod má 2 alebo viac vetiev, z ktorých všetky pochádzajú z bodu A a smerujú do bodu B. Jeden prúd elektrónov sa rozdelí na mnoho vetiev a potom sa znova pripojí. Väčšina problémov s paralelným obvodom sa pýta na hodnotu celkového napätia, odporu alebo elektrického prúdu v obvode (z bodu A do bodu B).
Súčasti, ktoré sú „zostavené paralelne“, sú umiestnené na samostatnej vetve
Krok 2. Pochopte odpor a elektrický prúd v paralelných obvodoch
Predstavte si diaľnicu, ktorá má v každom pruhu viac jazdných pruhov a mýtnych búdok a spomaľuje automobilovú dopravu. Vytvorenie nového jazdného pruhu poskytuje doplnkový pruh pre autá, aby premávka prebehla plynulejšie, aj keď je v novom jazdnom pruhu vybudovaná aj mýtna búdka. Takže, rovnako ako v paralelnom obvode, pridanie novej vetvy poskytuje novú cestu pre elektrický prúd. Bez ohľadu na množstvo odporu v novej vetve celkový odpor klesá a celkový prúd sa zvyšuje.
Krok 3. Sčítajte prúd každej vetvy, aby ste zistili celkový prúd
Ak je známy prúd v každej vetve, sčítajte ho a získajte celkový prúd. Celkový elektrický prúd je množstvo elektrického prúdu, ktorý preteká obvodom potom, čo sú všetky vetvy opäť spolu. Vzorec pre celkový elektrický prúd: IT = Ja1 + Ja2 + Ja3 + …
Krok 4. Vypočítajte hodnotu celkového odporu
Ak chcete zistiť celkovú hodnotu odporu RT paralelný obvod, použite rovnicu 1/R.T = 1/R.1 + 1/R.2 + 1/R.3 + … Každé R na pravej strane rovnice predstavuje hodnotu odporu v 1 vetve paralelného obvodu.
- Príklad: obvod má 2 paralelne zapojené odpory, každý s hodnotou 4Ω. 1/R.T = 1/4Ω + 1/4Ω → 1/R.T = 1/2Ω → RT = 2Ω. Inými slovami, 2 vetvy, ktoré majú rovnaký odpor, sa dajú dvakrát ľahšie prejsť ako 1 vetva samotná.
- Ak jedna vetva nemá odpor (0Ω), všetok elektrický prúd prejde touto vetvou, takže celková hodnota odporu = 0.
Krok 5. Pochopte, čo je napätie
Napätie je rozdiel v elektrickom potenciáli medzi 2 bodmi. Pretože namiesto merania dráhy toku porovnáva 2 body, hodnota napätia zostáva v akejkoľvek vetve rovnaká. V.T = V1 = V2 = V3 = …
Krok 6. Použite Ohmov zákon
Ohmov zákon popisuje vzťah medzi napätím V, prúdom I a odporom R: V = IR. Ak sú známe dve z týchto troch hodnôt, pomocou tohto vzorca vyhľadajte tretiu hodnotu.
Zaistite, aby každá hodnota pochádzala z rovnakej časti série. Okrem zistenia hodnoty v jednej vetve (V = I1R.1), Ohmov zákon je možné použiť aj na výpočet celkovej hodnoty obvodu (V = ITR.T).
Časť 2 z 3: Vzorové otázky
Krok 1. Vytvorte tabuľku na zaznamenanie počtu
Ak problém s paralelným obvodom vyžaduje viac ako jednu hodnotu, tabuľka vám pomôže usporiadať informácie. Nasleduje príklad tabuľky paralelných obvodov s 3 vetvami. Pobočky sú často napísané ako R a za nimi nasleduje číslo napísané malými a mierne nadol.
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkom | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| V. | volt | ||||
| Ja | ampér | ||||
| R. | ohm |
Krok 2. Vyplňte známe hodnoty
Paralelný obvod napríklad používa 12 voltovú batériu. Tento obvod má 3 paralelné vetvy, každá s odporom 2Ω, 4Ω a 9Ω. Do tabuľky napíšte všetky známe hodnoty:
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkom | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| V. | Krok 12. | volt | |||
| Ja | ampér | ||||
| R. | Krok 2. | Krok 4. | Krok 9. | ohm |
Krok 3. Skopírujte hodnoty sieťového napätia v každej vetve
Nezabudnite, že hodnota napätia v celom obvode je rovnaká ako hodnota napätia v každej vetve paralelného obvodu.
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkom | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| V. | Krok 12. | Krok 12. | Krok 12. | Krok 12. | volt |
| Ja | ampér | ||||
| R. | 2 | 4 | 9 | ohm |
Krok 4. Pomocou vzorca Ohmovho zákona nájdite prúd každej vetvy
Každý stĺpec tabuľky obsahuje napätie, prúd a odpor. To znamená, že neznámu hodnotu je možné nájsť vždy, pokiaľ sú známe ďalšie dve hodnoty v rovnakom stĺpci. Nezabudnite, že vzorec Ohmovho zákona je V = IR. Neznámou hodnotou v našom prípade je elektrický prúd. Vzorec je teda možné zmeniť na I = V/R
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkom | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| V. | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| Ja | 12/2 = 6 | 12/4 = 3 | 12/9 = ~1, 33 | ampér | |
| R. | 2 | 4 | 9 | ohm |
Krok 5. Vypočítajte celkový elektrický prúd
Celkový elektrický prúd je ľahké nájsť, pretože je súčtom prúdov každej vetvy.
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkom | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| V. | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| Ja | 6 | 3 | 1, 33 | 6 + 3 + 1, 33 = 10, 33 | ampér |
| R. | 2 | 4 | 9 | ohm |
Krok 6. Vypočítajte celkový odpor
Celkový odpor je možné vypočítať dvoma spôsobmi. Na výpočet celkového odporu pomocou rovnice je možné použiť čiaru hodnoty odporu 1/R.T = 1/R.1 + 1/R.2 + 1/R.3. Celkový odpor je však často jednoduchšie vypočítať pomocou Ohmovho zákona, ktorý používa celkové hodnoty V a I. Ak chcete vypočítať odpor, zmeňte vzorec Ohmovho zákona na R = V/I
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkom | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| V. | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| Ja | 6 | 3 | 1, 33 | 10, 33 | ampér |
| R. | 2 | 4 | 9 | 12 / 10, 33 = ~1.17 | ohm |
Časť 3 z 3: Variácie problémov
Krok 1. Vypočítajte elektrický výkon
Rovnako ako v iných obvodoch, elektrickú energiu je možné vypočítať podľa rovnice P = IV. Ak bol vypočítaný výkon v každej vetve, celkový výkon PT rovná súčtu výkonu každej vetvy (P1 + P2 + P3 + …).
Krok 2. Vypočítajte celkový odpor dvojbodového paralelného obvodu
Ak má paralelný obvod iba dva odpory, vzorec pre celkový odpor možno zjednodušiť na:
R.T = R.1R.2 / (R.1 + R.2)
Krok 3. Vypočítajte celkový odpor, ak sú hodnoty všetkých odporov rovnaké
Ak majú všetky odpory v paralelnom obvode rovnakú hodnotu, vzorec pre celkový odpor sa stane oveľa jednoduchším: R.T = R.1 / N. N je počet odporov v obvode.
Príklad: dva paralelne zapojené odpory poskytujú celkový odpor jedného odporu. Osem bariér rovnakej hodnoty poskytuje celkový odpor jedného odporu
Krok 4. Vypočítajte elektrický prúd vo vetve paralelného obvodu bez použitia napätia
Rovnica známa ako Kirchhoffov súčasný zákon umožňuje nájsť hodnotu prúdu pre každú vetvu, aj keď napätie v obvode nie je známe. Musí však byť známy odpor každej vetvy a celkový prúd obvodu.
- Paralelný obvod s 2 odpormi: I1 = JaTR.2 / (R.1 + R.2)
- Paralelný obvod s viac ako 2 odpormi: na výpočet I1, nájdite celkový odpor všetkých odporov okrem R.1. Použite vzorec odporu paralelného obvodu. Ďalej použite vyššie uvedený vzorec, pričom vaša odpoveď bude napísaná ako R.2.
Tipy
- Ak pracujete na probléme so zmiešaným obvodom (sériovo-paralelným), najskôr vypočítajte paralelnú časť. Ďalej stačí vypočítať časť série, ktorá je oveľa jednoduchšia.
- V paralelnom obvode je napätie rovnaké pre všetky odpory.
- Ak nemáte kalkulačku, celkový odpor v niektorých obvodoch je ťažké vypočítať pomocou hodnoty R.1, R.2, atď. Ak je to tak, pomocou vzorca Ohmovho zákona vypočítajte prúd každej vetvy.
- Vzorec Ohmovho zákona možno napísať aj E = IR alebo V = AR; rôzne symboly, ale význam je rovnaký.
- Celkový odpor je známy aj ako „ekvivalentný odpor“.
