Inhoud

• Stappen
• Tips

De eenvoudigste manier om je een serieschakeling voor te stellen, is door aan een reeks elementen te denken. Deze elementen zijn opeenvolgend op dezelfde lijn gerangschikt. Er is dus maar één pad dat elektronen en ladingen kunnen nemen. Nadat u de details van een seriële koppeling heeft begrepen, kunt u leren hoe u de totale elektrische stroom kunt berekenen.

Stappen

Deel 1 van 4: Basisterminologie leren

1. 

   Begrijp wat actueel is. Elektrische stroom is een geordende stroom van elektrisch geladen deeltjes (zoals elektronen) of, wiskundig gezien, de stroom van ladingen per tijdseenheid. Maar wat is een lading en een elektron? Het elektron is een negatief geladen deeltje. Lading is een fysieke eigenschap van materie die wordt gebruikt om te bepalen of het positief of negatief geladen is. Net als magneten stoten ladingen van gelijke signalen af ​​en worden ladingen van tegengestelde signalen aangetrokken.
   • Laten we water als voorbeeld gebruiken. Water wordt gevormd door het H-molecuul₂O (twee waterstofatomen en één zuurstofatoom aan elkaar gebonden). We weten dat het zuurstofatoom en de waterstofatomen samenkomen om het H-molecuul te vormen₂DE.
   • Een stroom water bestaat uit miljoenen en miljoenen van deze moleculen. We kunnen de stroom van water vergelijken met de elektrische stroom; de watermoleculen zijn equivalent aan de elektronen en de elektrische lading aan de waterstof- en zuurstofatomen.

2. 

   
   
   Begrijp wat potentieel verschil is. Het potentiaalverschil (ook wel elektrische spanning genoemd) is de "kracht" die ervoor zorgt dat de elektrische stroom beweegt. Laten we, om te illustreren wat een potentiaalverschil is, eens nadenken over een batterij: daarin vindt een reeks chemische reacties plaats die leiden tot een agglomeratie van elektronen aan de positieve pool.
   • Als we de positieve pool van de batterij via een draad met de negatieve pool verbinden, zullen we ervoor zorgen dat de elektronen samen bewegen (dit komt door de afstoting van ladingen van hetzelfde signaal).
   • Vanwege het principe van behoud van de elektrische lading (hij zegt dat de som van de elektrische ladingen in een geïsoleerd systeem constant moet zijn), zullen de elektronen proberen de ladingen in het systeem in evenwicht te brengen vanaf het punt met de hoogste concentratie tot het punt met de laagste concentratie (dat wil zeggen, van de pluspool naar de minpool van de accu).
   • Deze elektronenbeweging produceert een potentiaalverschil (of simpelweg ddp).

3. 

   
   
   Begrijp wat weerstand is. Elektrische weerstand is de tegenstelling tot de stroom van elektrische ladingen.
   • Weerstanden zijn componenten van een circuit die een aanzienlijke weerstand hebben. Ze zijn in bepaalde delen van het circuit aangebracht om de stroom van ladingen of elektronen te regelen.
   • Als er geen weerstanden in het circuit zijn, is er geen controle over de elektronenbeweging. In dit geval kan de apparatuur te zwaar worden belast en beschadigd raken (of oververhit raken door overbelasting).

Deel 2 van 4: Berekening van de totale elektrische stroom van een serieschakeling

1. 

   
   
   Bereken de totale weerstand. Neem een ​​plastic rietje en drink wat water. Plet nu enkele delen van het rietje en drink opnieuw. Heb je enig verschil opgemerkt? De vloeistof zou in een kleinere hoeveelheid moeten komen. Elk gedeukt deel van het rietje werkt als een weerstand; ze dienen om de doorgang van water te blokkeren (dat op zijn beurt de rol van elektrische stroom speelt). Omdat de deuken op volgorde zijn, zeggen we dat ze in serie zijn. Op basis van dit voorbeeld kunnen we concluderen dat de totale weerstand van een serieschakeling gelijk zal zijn aan:
   • R_(totaal) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Bereken het verschil in totale potentieel. In de meeste gevallen wordt de totale ddp-waarde in de verklaring vermeld; als het probleem de individuele ddp-waarden voor elke weerstand oplevert, kunnen we de volgende vergelijking gebruiken:
   • U_(totaal) = U₁ + U₂ + U₃.
   • Waarom deze vergelijking? Laten we de analogie met het rietje nog eens bekijken: wat gebeurt er na het kneden? Je zult harder moeten duwen om het water door het rietje te laten stromen. De totale kracht die je maakt, is afhankelijk van de som van de benodigde krachten op elk verfrommeld punt op het rietje.
   • De benodigde "kracht" is het potentiële verschil; het veroorzaakt de stroming van water of elektrische stroom. Daarom kunnen we concluderen dat de totale ddp wordt berekend door de individuele ddp's van elke weerstand op te tellen.

3. 

   Bereken de totale elektrische stroom van het systeem. Nogmaals de rietje-analogie gebruiken: verandert de hoeveelheid water na het kneden? Nee. Hoewel de snelheid van de vloeistof verandert, verandert de hoeveelheid water die u drinkt niet. Als je kijkt naar het water dat de geplette delen van het rietje binnenkomt en verlaat, zul je merken dat deze twee hoeveelheden hetzelfde zijn; dit komt door de vaste snelheid van de vloeistofstroom. Daarom kunnen we bevestigen dat:
   • ik₁ = Ik₂ = Ik₃ = Ik_(totaal).

4. 

   Onthoud de eerste wet van Oh M. Naast de getoonde vergelijkingen kunt u ook de vergelijking van de wet van gebruiken Oh M: het relateert het potentiaalverschil (ddp), de totale stroom en de weerstand van het circuit.
   • U_(totaal) = Ik_(totaal) x R_(totaal).

5. 

   Los het volgende voorbeeld op. Drie weerstanden, R₁ = 10 Ω, R₂ = 2Ω en R₃ = 9Ω, zijn in serie verbonden. Het potentiaalverschil dat op het circuit wordt toegepast, is 2,5 V. Bereken de waarde van de totale elektrische stroom. Laten we om te beginnen de totale weerstand van het circuit berekenen:
   • R_(totaal) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Daarom R_(totaal)= 21Ω

6. 

   Pas de wet van Oh M om de totale elektrische stroomwaarde te bepalen:
   • U_(totaal) = Ik_(totaal) x R_(totaal).
   • ik_(totaal) = U_(totaal)/ R_(totaal).
   • ik_(totaal) = 2,5 V / 21 Ω.
   • ik_(totaal) = 0,1190A.

Deel 3 van 4: Berekening van de totale elektrische stroom van een parallel circuit

1. 

   Begrijp wat een parallel circuit is. Zoals de naam al aangeeft, bevat het parallelle circuit elementen die parallel zijn gerangschikt. Hiervoor worden meerdere draden gebruikt om paden te creëren waardoor de elektrische stroom kan reizen.

2. 

   Bereken het verschil in totale potentieel. Aangezien alle terminologieën in de vorige sectie al zijn uitgelegd, gaan we direct naar de demonstratie van de vergelijkingen die in parallelle circuits worden toegepast. Stel je ter illustratie een pijp voor met twee vorken (met verschillende diameters). Zal het, om water door de twee leidingen te laten stromen, op elk van hen verschillende krachten moeten worden uitgeoefend? Nee. Je hebt alleen voldoende kracht nodig om het water te laten stromen. Gezien het feit dat water de rol van elektrische stroom speelt en die kracht de rol van potentiaalverschil speelt, kunnen we daarom zeggen dat:
   • U_(totaal) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Bereken de totale elektrische weerstand. Stel dat u het water wilt regelen dat door de twee leidingen stroomt. Wat zou de beste manier zijn om dit te doen? Gebruik slechts één afsluiter per vork of installeer meerdere afsluiters achter elkaar? De tweede optie zou de beste keuze zijn. Voor weerstanden werkt de analogie op dezelfde manier. Weerstanden die in serie zijn geschakeld, regelen de elektrische stroom veel efficiënter dan wanneer ze parallel zijn geschakeld. De vergelijking die wordt gebruikt om de totale weerstand in een parallel circuit te berekenen, is:
   • 1 / R_(totaal) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Bereken de totale elektrische stroom. Terugkomend op ons voorbeeld: het pad waar het water doorheen gaat, is verdeeld. Hetzelfde geldt voor elektrische stroom. Omdat er meerdere paden zijn waardoor ladingen kunnen reizen, zeggen we dat de stroom is verdeeld. De verschillende paden zullen niet noodzakelijk hetzelfde aantal ladingen ontvangen. Dit hangt af van de weerstanden en materialen van elke draad. Daarom is de vergelijking voor het berekenen van de totale elektrische stroom de som van de stromen voor elk pad:
   • ik_(totaal) = Ik₁ + Ik₂ + Ik₃.
   • We kunnen deze formule niet gebruiken zonder de individuele elektrische stroomwaarden. Voor dit geval kunnen we ook de eerste wet van toepassen Oh M.

Deel 4 van 4: Een voorbeeld oplossen met parallelle en serieschakelingen

1. 

   Los het volgende voorbeeld op. Vier weerstanden in een circuit zijn parallel verdeeld in twee draden. De eerste draad bevat R₁ = 1Ω en R₂ = 2Ω. De tweede draad bevat R₃ = 0,5 Ω en R₄ = 1,5 Ω. De weerstanden van elke draad zijn in serie verbonden. Het potentiaalverschil dat op de eerste draad wordt toegepast, is 3V. Bereken de totale waarde van de elektrische stroom.

2. 

   Begin met het berekenen van de totale weerstand. Omdat de weerstanden op elke draad in serie zijn geschakeld, berekenen we eerst de totale weerstand op elke draad.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Vervang de waarden uit de vorige stap in de vergelijking voor parallelle associaties. Omdat de draden parallel zijn gekoppeld, passen we nu de waarden van het vorige item in de vergelijking toe voor parallelle verbindingen.
   • (1 / R_(totaal)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(totaal)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(totaal)) = 5/6.
   • R_(totaal) = 1,2Ω.

4. 

   Bereken het verschil in totale potentieel. Aangezien het potentiële verschil hetzelfde is in een parallelle associatie, kunnen we zeggen dat:
   • U_(totaal) = U₁ = 3V.

5. 

   Pas de wet van Oh M. Gebruik nu de wet van Oh M om de waarde van de totale elektrische stroom te bepalen.
   • U_(totaal) = Ik_(totaal) x R_(totaal).
   • ik_(totaal) = U_(totaal)/ R_(totaal).
   • ik_(totaal) = 3 V / 1,2 Ω.
   • ik_(totaal) = 2,5 A.

Tips

• De waarde van de totale weerstand van een parallelschakeling is altijd kleiner dan de waarde van de weerstand van allemaal de andere weerstanden in de vereniging.
• Belangrijke terminologieën:
  • Elektrisch circuit: set componenten (weerstanden, condensatoren en inductoren) verbonden door draden waar een elektrische stroom doorheen gaat.
  • Weerstanden: componenten die de intensiteit van een elektrische stroom kunnen verminderen.
  • Elektrische stroom: geordende stroom van elektrische ladingen. Uw S.I.-eenheid is de ampère (DE).
  • Potentiaalverschil (ddp): geproduceerde arbeid per eenheid elektrische lading. Uw S.I.-eenheid is de volt (V).
  • Elektrische weerstand: mate van weerstand tegen de doorgang van elektrische stroom. Uw S.I.-eenheid is de Oh M (Ω).