Problémy s paralelními obvody lze snadno vyřešit, pokud porozumíte základním vzorcům a principům paralelních obvodů. Pokud jsou vedle sebe spojeny 2 nebo více překážek, elektrický proud si může „vybrat“cestu (stejně jako auto má tendenci měnit jízdní pruhy a jet vedle sebe, pokud se silnice s 1 pruhem rozdělí na 2 pruhy). Po prostudování tohoto článku budete schopni vypočítat hodnotu napětí, proudu a odporu pro 2 nebo více paralelně zapojených odporů.
Základní vzorec
- Vzorec celkového odporu RT paralelní obvod: 1/R.T = 1/R.1 + 1/R.2 + 1/R.3 + …
- Hodnota elektrického napětí v každé větvi paralelního obvodu je vždy stejná: VT = V1 = V2 = V3 = …
- Hodnota celkového elektrického proudu IT = Já1 + Já2 + Já3 + …
- Vzorec Ohmova zákona: V = IR
Krok
Část 1 ze 3: Porozumění paralelním obvodům
Krok 1. Identifikujte paralelní obvody
Paralelní obvod má 2 nebo více větví, z nichž všechny pocházejí z bodu A a směřují do bodu B. Jediný proud elektronů se rozdělí na mnoho větví a poté se znovu připojí. Většina problémů s paralelním obvodem požaduje hodnotu celkového napětí, odporu nebo elektrického proudu v obvodu (z bodu A do bodu B).
Součásti, které jsou „sestaveny paralelně“, jsou umístěny na samostatné větvi
Krok 2. Pochopte odpor a elektrický proud v paralelních obvodech
Představte si dálnici, která má v každém pruhu více jízdních pruhů a mýtných kabin a zpomaluje automobilový provoz. Vytvoření nového jízdního pruhu poskytuje další jízdní pruh pro automobily, takže provoz probíhá plynuleji, i když je v novém jízdním pruhu také vybudována mýtnice. Stejně jako v paralelním obvodu tedy přidání nové větve poskytuje novou cestu pro elektrický proud. Bez ohledu na množství odporu v nové větvi celkový odpor klesá a celkový proud se zvyšuje.
Krok 3. Sečtěte proud každé větve, abyste zjistili celkový proud
Pokud je známý proud v každé větvi, sečtením získáte celkový proud. Celkový elektrický proud je množství elektrického proudu, které protéká obvodem poté, co jsou všechny větve opět u sebe. Vzorec pro celkový elektrický proud: IT = Já1 + Já2 + Já3 + …
Krok 4. Vypočítejte hodnotu celkového odporu
Chcete -li zjistit celkovou hodnotu odporu RT paralelní obvod, použijte rovnici 1/R.T = 1/R.1 + 1/R.2 + 1/R.3 +… Každé R na pravé straně rovnice představuje hodnotu odporu v 1 větvi paralelního obvodu.
- Příklad: obvod má 2 paralelně zapojené odpory, každý s hodnotou 4Ω. 1/R.T = 1/4Ω + 1/4Ω → 1/R.T = 1/2Ω → RT = 2Ω. Jinými slovy, 2 větve, které mají stejný odpor, lze dvakrát snadněji procházet než 1 větev samotná.
- Pokud jedna větev nemá odpor (0Ω), projde touto větví veškerý elektrický proud, takže hodnota celkového odporu = 0.
Krok 5. Pochopte, co je napětí
Napětí je rozdíl v elektrickém potenciálu mezi 2 body. Protože místo měření průtokové cesty porovnává 2 body, zůstává hodnota napětí v každé větvi stejná. PROTIT = V1 = V2 = V3 = …
Krok 6. Použijte Ohmův zákon
Ohmův zákon popisuje vztah mezi napětím V, proudem I a odporem R: V = IR. Pokud jsou známy dvě ze tří hodnot, použijte tento vzorec k nalezení třetí hodnoty.
Ujistěte se, že každá hodnota pochází ze stejné části série. Kromě nalezení hodnoty v jedné větvi (V = I1R.1), Ohmův zákon lze také použít k výpočtu celkové hodnoty obvodu (V = ITR.T).
Část 2 ze 3: Ukázkové otázky
Krok 1. Vytvořte tabulku pro zaznamenání počtu
Pokud problém s paralelním obvodem vyžaduje více než jednu hodnotu, tabulka vám pomůže uspořádat informace. Následuje příklad tabulky paralelních obvodů se 3 větvemi. Větve jsou často psány jako R následované číslem psaným malými a mírně dolů.
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkový | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| PROTI | volt | ||||
| Já | ampér | ||||
| R. | ohm |
Krok 2. Vyplňte známé hodnoty
Například paralelní obvod používá 12voltovou baterii. Tento obvod má 3 paralelní větve, každá s odporem 2Ω, 4Ω a 9Ω. Do tabulky zapište všechny známé hodnoty:
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkový | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| PROTI | Krok 12. | volt | |||
| Já | ampér | ||||
| R. | Krok 2. | Krok 4. | Krok 9. | ohm |
Krok 3. Zkopírujte hodnoty síťového napětí do každé větve
Nezapomeňte, že hodnota napětí v celém obvodu je stejná jako hodnota napětí v každé větvi paralelního obvodu.
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkový | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| PROTI | Krok 12. | Krok 12. | Krok 12. | Krok 12. | volt |
| Já | ampér | ||||
| R. | 2 | 4 | 9 | ohm |
Krok 4. Použijte vzorec Ohmova zákona k nalezení proudu každé větve
Každý sloupec tabulky se skládá z napětí, proudu a odporu. To znamená, že vždy lze najít neznámou hodnotu, pokud jsou známy dvě další hodnoty ve stejném sloupci. Nezapomeňte, že vzorec Ohmova zákona je V = IR. Neznámá hodnota v našem příkladu je elektrický proud. Vzorec lze tedy změnit na I = V/R
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkový | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| PROTI | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| Já | 12/2 = 6 | 12/4 = 3 | 12/9 = ~1, 33 | ampér | |
| R. | 2 | 4 | 9 | ohm |
Krok 5. Vypočítejte celkový elektrický proud
Celkový elektrický proud lze snadno zjistit, protože je součtem proudů každé větve.
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkový | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| PROTI | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| Já | 6 | 3 | 1, 33 | 6 + 3 + 1, 33 = 10, 33 | ampér |
| R. | 2 | 4 | 9 | ohm |
Krok 6. Vypočítejte celkový odpor
Celkový odpor lze vypočítat dvěma způsoby. Pro výpočet celkového odporu pomocí rovnice lze použít čáru hodnoty odporu 1/R.T = 1/R.1 + 1/R.2 + 1/R.3. Celkový odpor je však často jednodušší vypočítat pomocí vzorce Ohmova zákona, který používá celkové hodnoty V a I. Chcete -li vypočítat odpor, změňte vzorec Ohmova zákona na R = V/I
| R.1 | R.2 | R.3 | Celkový | Jednotka | |
|---|---|---|---|---|---|
| PROTI | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| Já | 6 | 3 | 1, 33 | 10, 33 | ampér |
| R. | 2 | 4 | 9 | 12 / 10, 33 = ~1.17 | ohm |
Část 3 ze 3: Variace problému
Krok 1. Vypočítejte elektrickou energii
Stejně jako v jiných obvodech lze elektrickou energii vypočítat pomocí rovnice P = IV. Pokud byl vypočítán výkon v každé větvi, celkový výkon PT rovná součtu výkonu každé větve (P1 + P2 + P3 + …).
Krok 2. Vypočítejte celkový odpor dvoupólového paralelního obvodu
Pokud má paralelní obvod pouze dva odpory, lze vzorec pro celkový odpor zjednodušit na:
R.T = R.1R.2 / (R.1 + R.2)
Krok 3. Vypočítejte celkový odpor, pokud jsou hodnoty všech odporů stejné
Pokud mají všechny odpory v paralelním obvodu stejnou hodnotu, bude vzorec pro celkový odpor mnohem jednodušší: RT = R.1 / N. N je počet odporů v obvodu.
Příklad: dva paralelně zapojené odpory zajišťují celkový odpor jednoho odporu. Osm bariér stejné hodnoty poskytuje celkový odpor jednoho odporu
Krok 4. Vypočítejte elektrický proud ve větvi paralelního obvodu bez použití napětí
Rovnice známá jako Kirchhoffův současný zákon umožňuje zjistit hodnotu proudu každé větve, i když není známo napětí v obvodu. Musí však být znám odpor každé větve a celkový proud obvodu.
- Paralelní obvod se 2 odpory: I1 = JáTR.2 / (R.1 + R.2)
- Paralelní obvod s více než 2 odpory: pro výpočet I1, najděte celkový odpor všech odporů kromě R1. Použijte vzorec odporu paralelního obvodu. Dále použijte vzorec výše, přičemž vaše odpověď bude napsána jako R.2.
Tipy
- Pokud pracujete na problému se smíšeným obvodem (sériový paralelní), nejprve vypočítejte paralelní část. Dále stačí vypočítat část série, což je mnohem jednodušší.
- V paralelním obvodu je napětí stejné pro všechny odpory.
- Pokud nemáte kalkulačku, celkový odpor v některých obvodech může být obtížné vypočítat pomocí hodnoty R.1, R.2, atd. Pokud tomu tak je, použijte vzorec Ohmova zákona k výpočtu proudu každé větve.
- Vzorec Ohmova zákona lze také napsat E = IR nebo V = AR; různé symboly, ale význam je stejný.
- Celkový odpor je také známý jako „ekvivalentní odpor“.
