Ennen kuin lasket vastuksen jännitteen, sinun on ensin määritettävä käytetyn piirin (säikeen) tyyppi. Jos sinun on tarkasteltava uudelleen perusehtoja tai tarvitset apua sähköpiirien ymmärtämisessä, aloita ensimmäisestä osasta. Muussa tapauksessa siirry suoraan siihen piirityyppiin, jonka kanssa haluat työskennellä
Vaihe
Osa 1/3: Sähköpiirien ymmärtäminen
Vaihe 1. Opi sähkövirrasta
Voit käyttää seuraavaa analogiaa: kuvittele, että kaatat viljaa kulhoon. Jokainen viljanjyvä on elektroni, ja viljan kulku kulhoon on sähkövirtaa. Kun puhut sähköstä, selität sen sanomalla, kuinka monta viljaa viljaa virtaa sekunnissa. Kun puhut sähkövirrasta, mittaat sen yksiköissä ampeeri (ampeeria), joka on tietty määrä elektroneja (jotka ovat erittäin suuria arvoja), jotka virtaavat joka sekunti.
Vaihe 2. Tiedä sähkövarauksesta
Elektronien sähkövaraus on "negatiivinen". Toisin sanoen elektronit houkuttelevat (tai virtaavat kohti) positiivisesti varautuneita esineitä ja torjuvat (tai virtaavat pois) negatiivisesti varautuneita esineitä. Kaikilla elektroneilla on negatiivinen varaus, joten ne työntävät aina muita elektroneja ja hajottavat.
Vaihe 3. Ymmärrä jännite
Jännite mittaa kahden pisteen välisen sähkövarauksen eron. Mitä suurempi ero, sitä voimakkaammin kaksi pistettä houkuttelevat toisiaan. Tässä on esimerkki tavallisen akun käytöstä:
- Akun sisällä tapahtuvat kemialliset reaktiot tuottavat elektronien joukon. Nämä elektronit menevät akun negatiiviseen napaan, kun taas positiivinen napa pysyy lähes tyhjänä. Näitä kutsutaan positiivisiksi ja negatiivisiksi liittimiksi. Mitä kauemmin tämä prosessi kestää, sitä suurempi jännite kahden navan välillä on.
- Kun liität johdot positiivisen ja negatiivisen navan väliin, negatiivisen navan elektronit ovat nyt minne mennä. Negatiivisen navan elektronit virtaavat kohti positiivista napaa ja tuottavat sähkövirran. Mitä suurempi jännite, sitä enemmän elektroneja liikkuu positiiviseen napaan joka sekunti.
Vaihe 4. Tutustu vastustuskykyyn
Este on jotain, joka estää elektroneja. Mitä suurempi vastus, sitä vaikeampaa elektronien on kulkea. Vastus hidastaa sähkövirtaa, koska joka sekunti kulkevien elektronien määrä vähenee.
Vastukset voivat olla mitä tahansa sähköpiirissä, mikä lisää vastusta. Voit ostaa todellisia "vastuksia", mutta ongelmissa vastuksia edustavat yleensä hehkulamput tai kaikki, joilla on vastus
Vaihe 5. Muista Ohmin laki
Virran, jännitteen ja sähkövastuksen välillä on yksinkertainen suhde. Kirjoita tai muista seuraava kaava, kun tarvitset sitä ratkaistaksesi sähköpiireihin liittyviä ongelmia:
- Virta = jännite jaettuna vastuksella
- Kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti: I = V / R
- Ajattele mitä tapahtuu, jos piirin V (jännite) tai R (vastus) kasvaa. Onko se yllä olevan keskustelun mukainen?
Osa 2/3: Jännitteen laskeminen vastuksen kautta (sarjapiiri)
Vaihe 1. Tutustu sarjapiireihin
Sarjan sähköpiirit on erittäin helppo havaita. Muoto on kaapelisilmukan muodossa, ja kaikki komponentit on järjestetty riviin kaapelia pitkin. Sähkövirta virtaa koko langan läpi ja jokaisen vastuksen tai elementin läpi.
- Sähkövirta aina sama jokaisessa piirin kohdassa.
- Jännitettä laskettaessa vastuksen sijainnilla piirissä ei ole merkitystä. Voit ottaa vastuksen ja siirtää sen piirin poikki, ja kunkin vastuksen jännite pysyy samana.
- Käytämme esimerkkiä sähköpiiristä, jossa on 3 vastusta sarjassa: R1, R2ja R.3. Piiri saa virran 12 voltin akusta. Löydämme jännitteen jokaisen vastuksen yli.
Vaihe 2. Laske kokonaisvastus
Laske yhteen kaikki piirin vastusarvot. Tuloksena on sarjapiirin kokonaisvastus.
Esimerkiksi kolme vastusta R1, R2ja R.3 vastus on 2 (ohmia), 3 ja 5, vastaavasti. Siten kokonaisvastus on 2 + 3 + 5 = 10 ohmia.
Vaihe 3. Etsi virta piiristä
Ohmin lain avulla voit löytää virran arvon koko sähköpiiristä. Muista, että sarjapiirissä virta on aina sama kaikissa piirin pisteissä. Kun olemme saaneet nykyisen arvon, voimme suorittaa kaikki jäljellä olevat laskelmat.
Ohmin laki sanoo, että nykyinen I = V / R. Piirin jännite on 12 volttia ja piirin kokonaisvastus on 10 ohmia. Liitä nämä numerot kaavaan saadaksesi I = 12 / 10 = 1,2 ampeeria.
Vaihe 4. Säädä Ohmin lakia löytääksesi jännitearvon
Käytä perusalgebraa löytääksesi jännitteen arvon virran sijaan:
- Minä = V / R
- IR = VR / R
- IR = V
- V = IR
Vaihe 5. Laske kunkin vastuksen jännite
Tiedämme jo vastuksen ja virran arvon. Nyt voimme tehdä kaikki laskelmat. Liitä numerot kaavaan ja suorita lasku loppuun. Tässä ovat laskelmat kolmelle vastukselle yllä olevasta esimerkistä:
- Jännite R: ssä1 = V1 = (1, 2A) (2Ω) = 2, 4 volttia.
- Jännite R: ssä2 = V2 = (1, 2A) (3Ω) = 3,6 volttia.
- Jännite R: ssä3 = V3 = (1, 2A) (5Ω) = 6 volttia.
Vaihe 6. Tarkista vastauksesi
Sarjapiirissä kaikkien vastausten summan on vastattava kokonaisjännitettä. Laske jokainen laskettu jännite yhteen ja tarkista, että se vastaa piirin kokonaisjännitettä. Jos ei, yritä löytää virhe laskuistasi.
- Yllä olevan esimerkin mukaan 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 volttia, joka vastaa sähköpiirin läpi kulkevaa kokonaisjännitettä.
- Jos vastauksesi on hieman väärässä (esimerkiksi 11, 97 12 sijasta), olet todennäköisesti pyöristänyt numerot kaavojen parissa. Älä huoli, vastauksesi ei ole väärä.
- Muista, että jännite mittaa varauksen eroa tai elektronien lukumäärää. Kuvittele, että lasket uusia elektroneja, jotka nähdään niiden kulkiessa sähköpiiriä pitkin. Jos lasket oikein, tiedät elektronien kokonaismuutoksen alusta loppuun.
Osa 3/3: Jännitteen laskeminen vastuksen kautta (rinnakkaispiiri)
Vaihe 1. Tutustu rinnakkaispiireihin
Kuvittele kaapeli, joka yhdistää akun yhteen napaan ja haarautuu sitten kahteen erilliseen johtoon. Nämä kaksi johtoa ovat yhdensuuntaiset toistensa kanssa ja kytke sitten uudelleen ennen kuin liität akun toiseen napaan. Jos vasemmanpuoleinen johto on kytketty vastukseen ja oikealla oleva johto on myös kytketty toiseen vastukseen, molemmat vastukset kytketään "rinnakkain".
Voit lisätä niin monta rinnakkaiskaapelia kuin haluat. Tätä opasta voidaan käyttää sähköpiireihin, jotka haarautuvat 100 johtoon ja kytkeytyvät sitten uudelleen
Vaihe 2. Tiedä kuinka sähkövirta kulkee rinnakkaispiireissä
Sähkövirta kulkee jokaisen käytettävissä olevan reitin läpi. Sähkövirta kulkee vasemmalla olevan langan läpi, vasemman vastuksen läpi ja aina toiseen päähän. Samaan aikaan virta kulkee myös oikealla olevan johdon läpi, oikealla olevan vastuksen läpi ja aina loppuun asti. Rinnakkaispiirin johtoja tai vastuksia ei johdeta kahdesti.
Vaihe 3. Käytä kokonaisjännitettä kunkin vastuksen jännitteen löytämiseen
Jos tiedät koko piirin jännitteen, vastaus on helppo löytää. Jokaisella rinnakkaisjohdolla on sama jännite kuin koko sähköpiirillä. Oletetaan, että sähköpiirissä on kaksi rinnakkaista vastusta ja 6 voltin akku. Esteet eivät ole kovin tärkeitä nykyään. Ymmärtääksesi sen, muista edellä kuvattu sarjapiiri:
- Muista, että sarjapiirin jännitteiden summa on aina yhtä suuri kuin sähköpiirin koko jännite.
- Kuvittele jokainen polku, jolla virta kulkee sarjapiirissä. Sama pätee rinnakkaispiireihin: jos lasket yhteen kaikki jännitteet, tulos on yhtä suuri kuin kokonaisjännite.
- Koska kunkin rinnakkaisjohdon läpi kulkeva virta on vain yhden vastuksen läpi, vastuksen poikki olevan jännitteen on oltava yhtä suuri kuin kokonaisjännite.
Vaihe 4. Laske sähköpiirin kokonaisvirta
Jos ongelma ei anna piirin koko jännitettä, sinun on suoritettava muutama lisävaihe. Aloita etsimällä kokonaisvirta sähköpiirin läpi. Rinnakkaispiirissä kokonaisvirta on yhtä suuri kuin kunkin rinnakkaispolun läpi kulkevien virtojen summa.
- Kaava on seuraava: Ikaikki yhteensä = Minä1 + Minä2 + Minä3…
- Jos sinulla on vaikeuksia ymmärtää sitä, kuvittele vesiputki, jossa on kaksi haaraa. Putkisarjassa virtaavan veden kokonaismäärä on kussakin putkessa virtaavan veden summa.
Vaihe 5. Laske sähköpiirin kokonaisvastus
Vastuksen tehokkuus vähenee rinnakkaispiirissä, koska se estää vain yhden johdon virran. Itse asiassa mitä enemmän johtoja piirissä on, sitä helpompi virran on löytää polku sujuvasti. Jos haluat löytää kokonaisresistanssin, etsi arvo R. kaikki yhteensä tässä yhtälössä:
- 1 / Rkaikki yhteensä = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
- Esimerkiksi sähköpiirissä on 2 ohmin vastukset ja 4 ohmin rinnakkain kytketyt vastukset. 1 / Rkaikki yhteensä = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) Rkaikki yhteensä → Rkaikki yhteensä = 1/(3/4) = 4/3 = ~ 1,33 ohmia.
Vaihe 6. Etsi jännite vastauksestasi
Muista, että kun olemme löytäneet sähköpiirin kokonaisjännitteen, tiedämme jo jokaisen rinnakkaisen johdon jännitteen suuruuden. Käytä Ohmin lakia laskennan suorittamiseen. Katso seuraavat esimerkkikysymykset:
- Sähköpiirin virta on 5 ampeeria ja kokonaisvastus 1,33 ohmia.
- Ohmin lain mukaan I = V / R niin, että V = IR
- V = (5A) (1, 33Ω) = 6,65 volttia.
Vinkkejä
- Jos sinulla on monimutkainen sähköpiiri, esimerkiksi kun vastukset on kytketty rinnakkain ja Valitse kaksi lähimpää vastusta. Etsi kokonaisvastus kahden vastuksen kautta käyttämällä sarja- ja rinnakkaispiirien vastuksia koskevia sääntöjä. Nyt voit käsitellä sitä yhtenä vastuksena. Jatka tätä prosessia, kunnes sinulla on piiri, johon vastukset on järjestetty vain sarjassa tai rinnakkain.
- Vastuksen välistä jännitettä kutsutaan usein "jännitehäviöksi".
-
Ymmärrä seuraavat ehdot:
- Sähköpiiri/-lanka - Erilaisten komponenttien (vastukset, kondensaattorit ja induktorit) järjestely, jotka on kytketty kaapeleilla ja jotka voivat saada jännitteen.
- Vastus - elementti, joka vähentää tai estää sähkövirtaa.
- Virta - Kaapelin sähkövarauksen virtaus. Ilmaistuna ampeereina (A).
- Jännite - Sähkövarauksen määrä, joka kulkee joka sekunti. Ilmaistuna volttiyksiköinä (V).
- Vastus - Mitta elementin vastustuksesta sähkövirtaan. Ilmaistuna ohmeina (Ω)
