При параллельном соединении резисторов ток: Параметры тока при параллельном соединении резисторов: расчет подключения

Параллельное соединение резистора и конденсатора

Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 926 Опубликовано 28.05.2020

Для чего предназначены резисторы и конденсаторы

Резисторы – одни из наиболее распространённых элементов в электронике. Их главное назначение – сопротивление течению тока и преобразовывать его в тепло. Главной характеристикой данных элементов является значение R.

Чем больше величина R, тем большая часть электроэнергии сможет рассеется в тепло. В схемах, которые питаются небольшим напряжением от 5 до 12 В, чаще всего используют резисторы имеющие величину R от 100 Ом до 100 кОм.

Конденсаторы – устройства, главная задача которых накапливать электрические заряды. Стоит отметить, что эту же функцию выполняет и аккумулятор, но в отличие от батареи конденсатор сразу же отдаёт весь накопившийся заряд. Величина, которую способно накопить устройство, называют «ёмкость».

Когда подсоединяется цепь к источнику электроэнергии: через конденсатор течет электрический ток. Сила тока в начале прохождения через устройство имеет наивысшее значение, в это же время напряжение станет низким.

После того, как устройство начнет накопление заряда, сила тока упадёт до нуля, а напряжение наоборот станет увеличиваться.

Особенности соединения резистора и конденсатора в цепи

Существует два типа соединения резисторов и конденсаторов: параллельное и последовательное.

Параллельное соединение резистора и конденсатора

Для того, чтобы осуществить параллельное соединение резистора и конденсатора, необходимо объединить все элементы цепи двумя узлами. Они не должны иметь связи с другими элементами.

При таком соединении, величина напряжения между обоими узлами станет падать, и оно станет равным для каждого элемента. А величина, которая обратна общему R, будет равняться сумме величин, которые обратны R всех проводников.

Когда осуществляется параллельное соединение резисторов, проводимость всех резисторов станет равняться проводимости цепи.

Если резистор соединить к заряженному конденсатору то вполне возможно короткое замыкание.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – связка элементов между собой так, чтобы начальный участок цепи не имел ни одного узла. При таком соединении величина тока на проводниках станет равна между собой.

Когда осуществляется последовательное соединение всех элементов, то их общая ёмкость имеет формулу 1/С_общ = 1/С₁ + 1/С₂ + … + 1/С_n.

Как рассчитать импеданс в цепи

Импеданс – полное R тока, который обозначается Z. Этот параметр – отражение меняющегося во времени значения тока. Импеданс – векторная величина, которая состоит из двух значений: активное и реактивное сопротивление.

Активная часть импеданса, которая обозначается R – это мера степени, с которой материал будет противостоять движению электронов между атомными частицами. Чем легче атомные частицы освобождают или принимают электроны, тем ниже и сопротивление.

К материалам с минимальным сопротивлением можно отнести сталь, алюминий, золото. Самое большое значение R имеют стекло, слюда, полиэтилен и чаще всего их называют изоляторы или диэлектрики.

Стоит отметить! Активное R, имеет одно и тоже значение, как при последовательном, так и при параллельном соединении.

Если использовать резисторы в цепях синусоидального тока, то термин «импеданс» будет использоваться для обозначения сопротивления R=Z.

Практические расчеты импеданса чаще всего выполняются по следующей формуле:

Z = Um/Im.

Реактивное сопротивление обозначается X и является выражением степени, с которой электронный компонент схемы станет хранить или высвобождать электроэнергию, в то время, когда сила тока и значение напряжения станет колебаться при каждом цикле. Реактивное сопротивление выражается в числе Ом.

Энергия будет храниться и выделяться в двух типах:

• Магнитного поля. Реактивная часть является индуктивной.
• Электрического поля.

Как рассчитать время разряда и заряда конденсатора через резистор

Чтобы осуществить заряд устройства, нужно включить устройство в цепь и присоединить к зажимам генератора. Как вы уже знаете, генератор имеет внутреннее сопротивление.

Если резистор подключить к заряженному конденсатору то ключ будет замкнут и конденсатор начнёт зарядку до напряжения между обкладками, которая станет равна э.д.с генератора и равна Uc=E. При этом, обкладка которая соединена с положительным зажимом, получит положительный заряд, вторая же получит отрицательный заряд.

Чтобы обе обкладки устройства полностью зарядились, нужно, чтобы одни из них приобрела определенное количество электронов, а вторая столько же потеряла.

Зарядный ток в цепи будет протекать сотые доли секунды, пока величина напряжения на устройстве достигнет такой же уровня, что и на генераторе. В то время, пока конденсатор будет заряжаться, по всей цепи будет проходить зарядный ток. Вначале он будет иметь максимальную величину, т.к. величина напряжения станет равна 0.

По мере того как конденсатор станет заряжаться, величина R на нём будет падать.

Время процесса зарядки будет зависеть от следующих величин:

1. Внутреннее сопротивление электрического генератора.
2. Способность конденсатора принять количество тока.

Для того, чтобы разрядить устройство нужно отключить его от генератора переменного тока и присоединить к его обкладкам сопротивление. Дело в том, что на обкладках уже есть разность потенциалов, поэтому в цепи потечет ток.

Он будет проходить от одной обкладки через сопротивление к другой. Процесс разряда будет проходить до тех пор, пока обе обкладки не станут равны, т.е. пока напряжение между ними станет равно 0.

В самом начале, напряжение будет максимальным, сила тока – наибольшая. Как только начнется разрядка, напряжение и сила тока будут уменьшаться.

Продолжительность разряда устройства имеет зависимость от:

• Отношению заряда к разности потенциалов;
• Удельному электрическому сопротивлению.

Чем значение сопротивления выше, тем дольше будет происходить разряд конденсатора. Это можно объяснить тем, что при максимальном сопротивлении, сила тока небольшая, а величина заряда станет медленно уменьшаться.

Важно! Заряженный конденсатор не станет пропускать постоянный ток, потому что диэлектрик между его положительной и отрицательной обкладками будет размыкать цепь.

Для того, чтобы рассчитать время заряда и разряда на устройстве, лучше всего воспользоваться онлайн калькулятором.

как подключить резистор в цепь

Резистор — это прибор, который обладает устойчивым, стабильным показателем сопротивления. Это помогает производить регулировку параметров на любом участке схемы. В этой статье говорится о том, как подключить резистор в цепь и какие методы для этого существуют. Также продемонстрированы несколько простых, но полезных схем, которые могут пригодиться при работе с электрикой.

Что такое соединение резисторов

Подключение приборов различными методами помогает получить нужное число мощности одной единицы цепи. Есть три основных метода подключения прибора — последовательное, параллельное и смешанное. Ниже подробно рассказано о каждом из них.

Как выглядят резисторы

Внимание! Для работы необходимо использовать только качественные приборы, на которые действует гарантия.

Как подключить резистор в цепь

Для сборки составного устройства необходимо соединить несколько элементов одним из основных методов и таким образом получить нужный номинальный показатель. В практике это используется очень часто. Навыки правильного подключения устройств и расчета их общего сопротивления используются мастерами для ремонта проводки или радиолюбителями при сборке устройства. В интернете можно найти много схем с различным видом подключения. Ниже описано какое соединение резисторов называется параллельным.

Параллельное соединение резисторов схема

Параллельно

Параллельное — это одно из двух типов электрических соединений, когда два вывода единственного устройства соединены с соответствующими выводами других элементов. Очень часто их могут соединять последовательно или параллельно, чтобы сделать более усложненные электрические схемы.

При этом виде соединения напряжение на всех устройствах будет равным, а проходящий через них ток — пропорционален их сопротивлению.

Такой вариант подключения один из простых, очень часто именно его рекомендуют использовать тем, кто не имеет опыта работы с электрикой.

Последовательно

Формула расчета достаточно легкая. Общее сопротивление при параллельном соединении формула:

Rобщ. = R1+R2+R3+…+Rn.

Сопротивление двух и более параллельно соединенных резисторов указано как Rобщ.

Последовательный способ подключения

Остальные элементы указываются как R, R2, R3 и так далее.

Обратите внимание! Используя последовательное соединение, необходимо запомнить один важный нюанс. Из общего количества компонентов, соединённых последовательным методом, основную роль занимает тот, у которого самое высокое сопротивление.

Как это понять? Для примера, если необходимо соединить три устройства, номинал которых будет равняться 1, 10 и 100 Ом, то в итоге получится составной на 111 Ом.

Смешанный тип подключения

Если исключить прибор на 100 Ом, то все сопротивление схемы резко снизится до 11 Ом. А если исключить, например, на 1 Ом, то показатель получится уже 110 Ом. В итоге устройства с небольшим сопротивлениями в последовательной цепочке почти не влияют на все показатели.

Какая мощность тока при последовательном и параллельном соединении

При соединении устройств последовательным методом ток будет проходить через каждое сопротивление. Показатель тока в любом месте цепочки будет равным. Это правило определяется при помощи закона Ома. Если суммировать все показатели в цепи, получится такое выражение:

Образец цепи

R = 200+100+51+39 = 390 Ом.

Напряжение на схеме равняется 100 В, по правилу Ома сила тока будет выражаться:

I = U/R = 100/390 = 0,256 A.

Теперь с помощью этих уравнений можно посчитать мощность при последовательном подключении, используя это выражение:

P = I2 x R = 0,2562×390 = 25,55 Вт.

При параллельном соединении все основания нужно подсоединить к одному узлу цепи, а концы — к другому. В таком варианте получается разветвление тока, и он будет проходить по каждому узлу. По правилу Ома, сила тока будет обратно пропорциональна всем имеющимся устройствам, а показатель напряжения везде одинаковый.

При смешанном подключении используются свойства обоих видов соединений.

Закон Ома для участка цепи

Как правильно рассчитать сопротивление

Для выбора и установки элементов в цепь нужно заранее просчитать номинал и мощность составных частей.

Применяют для этого правило Ома для участка цепи, чтобы рассчитать сопротивление, выражение выглядит так:

R = U/I.

U — будет напряжением на выводах компонента.

I — показатель тока на участке цепи.

Это выражение используется для токов постоянного направления.

Если трудно самостоятельно рассчитать этот показатель, то существуют специальные онлайн-калькуляторы. Туда необходимо вставить имеющиеся значения и можно получить результат за секунды. Но поскольку закон Ома изучается еще в школе, то не составит проблем провести вычисления самостоятельно.

Внимание! Если нет опыта в работе с электрикой, желательно не выполнять ремонт проводки самостоятельно, потому что при неправильной работе может случиться короткое замыкание, что чревато возникновением пожара. Также необходимо помнить, что при работе с проводкой нужно полностью обесточить сеть.

Подключение для светодиодов

В заключении необходимо отметить, что подключать резисторы можно тремя способами: параллельно, последовательно и смешанно. Для тех, кто не имеет особых навыков работы с электрикой, рекомендуется выбирать последовательный метод соединения.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов. При параллельном соединении резисторов нескольких приемников они включаются между двумя точками электрической цепи, образуя параллельные ветви (рис. 26, а). Заменяя

Рис. 26. Схемы параллельного соединения приемников

лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2, R3, получим схему, показанную на рис. 26, б.
При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одинаковое напряжение U. Поэтому согласно закону Ома:

I₁=U/R₁; I₂=U/R₂; I₃=U/R₃.

Ток в неразветвленной части цепи согласно первому закону Кирхгофа I = I₁+I₂+I₃, или

I = U / R₁ + U / R₂ + U / R₃ = U (1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃) = U / R_эк (23)

Следовательно, эквивалентное сопротивление рассматриваемой цепи при параллельном соединении трех резисторов определяется формулой

1/R_эк = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ (24)

Вводя в формулу (24) вместо значений 1/R_эк, 1/R₁, 1/R₂ и 1/R₃ соответствующие проводимости G_эк, G₁, G₂ и G₃, получим: эквивалентная проводимость параллельной цепи равна сумме проводимостей параллельно соединенных резисторов:

G_эк = G₁+ G₂ +G₃ (25)

Таким образом, при увеличении числа параллельно включаемых резисторов результирующая проводимость электрической цепи увеличивается, а результирующее сопротивление уменьшается.
Из приведенных формул следует, что токи распределяются между параллельными ветвями обратно пропорционально их электрическим сопротивлениям или прямо пропорционально их проводимостям. Например, при трех ветвях

I₁ : I₂ : I₃ = 1/R₁ : 1/R₂ : 1/R₃ = G₁ + G₂ + G₃ (26)

В этом отношении имеет место полная аналогия между распределением токов по отдельным ветвям и распределением потоков воды по трубам.
Приведенные формулы дают возможность определить эквивалентное сопротивление цепи для различных конкретных случаев. Например, при двух параллельно включенных резисторах результирующее сопротивление цепи

R_эк=R₁R₂/(R₁+R₂)

при трех параллельно включенных резисторах

R_эк=R₁R₂R₃/(R₁R₂+R₂R₃+R₁R₃)

При параллельном соединении нескольких, например n, резисторов с одинаковым сопротивлением R1 результирующее сопротивление цепи Rэк будет в n раз меньше сопротивления R1, т. е.

R_эк = R1 / n (27)

Проходящий по каждой ветви ток I1, в этом случае будет в п раз меньше общего тока:

I1 = I / n (28)

При параллельном соединении приемников, все они находятся под одним и тем же напряжением, и режим работы каждого из них не зависит от остальных. Это означает, что ток, проходящий по какому-либо из приемников, не будет оказывать существенного влияния на другие приемники. При всяком выключении или выходе из строя любого приемника остальные приемники остаются включенными. Поэтому параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном (номинальном) напряжении, всегда включают параллельно.
На электровозах постоянного тока и некоторых тепловозах тяговые двигатели в процессе регулирования скорости движения нужно включать под различные напряжения, поэтому они в процессе разгона переключаются с последовательного соединения на параллельное.

Как распределяются токи при параллельном соединении резисторов

Параллельным соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором к одному зажиму источника подключаются начала сопротивлений, а к другому зажиму – концы.

Общее сопротивление параллельно включенных сопротивлений определяется по формуле

Общее сопротивление параллельно включенных сопротивлений всегда меньше наименьшего сопротивления, входящего в данное соединение.

На вышеуказанном рисунке мы можем сразу сказать что общее сопротивление будет меньше 10 ом.

Первый частный случай

Если параллельно включено только два резистора то их общее сопротивление можно определить по формуле

Второй частный случай

Если параллельно включено любое количество резисторов одинаковых сопротивлений то их общее сопротивление можно определить если сопротивление одного резистора разделить на количество резисторов.

Так как начала всех сопротивлений сведены в одну общую точку, а концы – в другую, то очевидно, что разность потенциалов на концах любого из параллельно включенных сопротивлений равна разности потенциалов между общими точками.

Итак, при параллельном соединении сопротивлений напряжения на них равны между собой.

Если разветвление подключено непосредственно к зажимам источника тока, то напряжение на каждом из сопротивлений равно напряжению на зажимах источника.

Второе свойство цепи с параллельным соединением заключается в том, что электрический ток распределяется по параллельным ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям.

Это значит что чем больше сопротивление тем меньше по нему пойдет ток.

Рассматривая точку разветвления А, замечаем, что к ней притекает ток I, а токи I₁, I_2, I₃ утекают из нее. Так как движущиеся электрические заряды не скапливаются в точке, то очевидно, что суммарный заряд, притекающий к точке разветвления, равен суммарному заряду утекающему от нее:

Следовательно, третье свойство параллельного соединения может сформулирована так:

Величина тока в не разветвленной части цепи равна сумме токов в параллельных ветвях.

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в которой каждый отдельный резистор соединяется с другим отдельным резистором только в одной точке.

Общее сопротивление R_общ

При таком соединении, через все резисторы проходит один и тот же электрический ток. Чем больше элементов на данном участке электрической цепи, тем «труднее» току протекать через него. Следовательно, при последовательном соединении резисторов их общее сопротивление увеличивается, и оно равно сумме всех сопротивлений.

Напряжение при последовательном соединении

Напряжение при последовательном соединении распределяется на каждый резистор согласно закону Ома:

Т.е чем большее сопротивление резистора, тем большее напряжение на него падает.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение – это соединение, при котором резисторы соединяются между собой обоими контактами. В результате к одной точке (электрическому узлу) может быть присоединено несколько резисторов.

Общее сопротивление R_общ

При таком соединении, через каждый резистор потечет отдельный ток. Сила данного тока будет обратно пропорциональна сопротивлению резистора. В результате общая проводимость такого участка электрической цепи увеличивается, а общее сопротивление в свою очередь уменьшается.

Таким образом, при параллельном подсоединении резисторов с разным сопротивлением, общее сопротивление будет всегда меньше значения самого маленького отдельного резистора.

Формула общей проводимости при параллельном соединении резисторов:

Формула эквивалентного общего сопротивления при параллельном соединении резисторов:

Для двух одинаковых резисторов общее сопротивление будет равно половине одного отдельного резистора:

Соответственно, для n одинаковых резисторов общее сопротивление будет равно значению одного резистора, разделенного на n.

Напряжение при параллельном соединении

Напряжение между точками A и B является как общим напряжением для всего участка цепи, так и напряжением, падающим на каждый резистор в отдельности. Поэтому при параллельном соединении на все резисторы упадет одинаковое напряжение.

Электрический ток при параллельном соединении

Через каждый резистор течет ток, сила которого обратно пропорциональна сопротивлению резистора. Для того чтобы узнать какой ток течет через определенный резистор, можно воспользоваться законом Ома:

Смешанное соединение резисторов

Смешанным соединением называют участок цепи, где часть резисторов соединяются между собой последовательно, а часть параллельно. В свою очередь, смешанное соединение бывает последовательного и параллельного типов.

Общее сопротивление R_общ

Для того чтобы посчитать общее сопротивление смешанного соединения:

• Цепь разбивают на участки с только пареллельным или только последовательным соединением.
• Вычисляют общее сопротивление для каждого отдельного участка.
• Вычисляют общее сопротивление для всей цепи смешанного соединения.

Так это будет выглядеть для схемы 1:

Также существует более быстрый способ расчета общего сопротивления для смешанного соединения. Можно, в соответствии схеме, сразу записывать формулу следующим образом:

• Если резисторы соединяются последоватеьно — складывать.
• Если резисторы соединяются параллельно — использовать условное обозначение «||».
• Подставлять формулу для параллельного соединения где стоит символ «||».

Так это будет выглядеть для схемы 1:

После подстановки формулы параллельного соединения вместо «||»:

Параллельным соединением резисторов (или приемников энергии, ветвей,сопротивлений) называется такое, при котором к одним и тем же двум узлам электрической цепи (рисунок 1) присоединены несколько резисторов (ветвей).

Рис. 1 Изображение параллельного соединения трех резисторов

Проводимость при параллельном соединении

Сопротивление при параллельном соединении:

Для трёх параллельно соединенных сопротивлений

Для двух параллельно соединенных сопротивлений

Для ветвей с одинаковым сопротивлением где n количество ветвей

Ток при параллельном соединении

Мощность при параллельном соединении

Доказательство

Так как резисторы присоединены к одним и тем же узлам, то каждый из них находится под одинаковым напряжением U. Согласно закону Ома токи в сопртивлениях определяются по формулам

Из этих формул следует, что токи в параллельных ветвях с сопротивлениями распределяются прямо пропорционально проводимостям ветвей или обратно пропорционально их сопротивлениям. Ряд параллельно соединенных резисторов можно заменить эквивалентным с сопротивлением R, значение которого должно быть таким, чтобы при том же напряжении на выводах ток в эквивалентном резисторе был равен сумме токов в отдельных ветвях:

т. е. эквивалентная проводимость параллельного соединения резисторов равна сумме проводимостей всех параллельных ветвей. Следовательно, эквивалентное сопротивление будет меньше самого малого из параллельно соединенных резисторов.
Формула (1) дает возможность определить и эквивалентное сопротивление параллельного соединения резисторов. Например, при трех ветвях эквивалентная проводимость

и эквивалентное сопротивление

Для двух резисторов

Если сопротивление ветвей одинаково R1 = R2 = R3, то можно воспользоваться формулой

в общем случае при соединении n резисторов с одинаковым сопротивлением R1 эквивалентное сопротивление равно

Мощности параллельно соединенных резисторов равна сумме мощностей всех резисторов

Параллельное соединение резисторов в цепи постоянного тока — КиберПедия

Общие сведения

Если резисторы или любые другие нагрузки соединены параллельно (рис. 2.3.1), все они находятся под одинаковым напряжением:

U = U_R1 = U_R2 = U_R3

Рис. 2.3.1

В каждой ветви цепи протекает свой ток. Сумма токов всех ветвей в соответствии с первым законом Кирхгофа равна полному току:

I = I₁ + I₂ + I₃.

Величина тока ветви зависит от приложенного напряжения и сопротивления данной ветви:

Ток в неразветвленной части цепи зависит от приложенного напряжения и эквивалентного сопротивления цепи:

Для вычисления эквивалентного сопротивления цепи служит формула:

Для цепи с двумя параллельно соединенными резисторами:

Экспериментальная часть

Задание

Измеряя напряжения и токи, убедиться, что напряжение, прикладываемое к каждому резистору, одинаково и что сумма токов ветвей равна полному току цепи. Проверить результаты измерения расчётом.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь согласно монтажной схеме (рис. 2.3.2), вставив последовательно с каждым и резисторов (330, 220 и 470 Ом) специальные миниблоки для подключения амперметра.
• Измерьте напряжение на каждом резисторе, а также напряжение на источнике. Убедитесь, что все они одинаковы и запишите значение напряжения в табл. 2.3.1.
• С помощью мультиметра, специального кабеля со штекером и миниблоков для подключения амперметра измерьте токи в каждом резисторе и на входе цепи. Результаты запишите в табл. 2.3.1.
• Рассчитайте эквивалентное сопротивление цепи, ток в каждом резисторе и на входе цепи. Результаты занесите в табл. 2.3.1 и сравните с измеренными значениями.
• Проверьте как по экспериментальным, так и по расчётным данным, выполняется ли первый закон Кирхгофа:

I = I1 + I2 + I3.

Таблица 2.3.1

Рис. 2.3.2

Лабораторная работа № 3

Цепь постоянного тока при смешанном соединении резисторов

Общие сведения

На рис. 2.4.1 показан пример цепи со смешанным (т.е. последовательно-параллельным) соединением резисторов. Цепь состоит из последовательно (R₁ и R₂) и параллельно (R₃ и R₄) соединенных резисторов.

Рис. 2.4.1

Участки цепи с последовательным и параллельным соединением резисторов относительно друг друга соединены последовательно. Чтобы вычислить полное сопротивление цепи сначала определяют эквивалентное сопротивление параллельного участка:

Затем определяют эквивалентное сопротивление всей цепи, состоящей теперь из трёх последовательно соединённых сопротивлений:

Для расчёта токов в этой цепи необходимо сначала определить по закону Ома ток в эквивалентном сопротивлении, он же в сопротивлениях R₁ и R₂:

.

После этого опять же по закону Ома определяются напряжение на участке с параллельным соединением и токи в параллельных ветвях:

.

Экспериментальная часть

Задание

Измерить токи, напряжения и мощность в цепи при смешанном соединении резисторов. Проверить результаты измерений расчётом. Проверить выполнение первого и второго законов Кирхгофа и баланса мощностей.

Параллельное соединение резистора и конденсатора — КиберПедия

Общие сведения

Когда к цепи (рис. 6.2.1) с параллельным соединением резистора и конденсатора подается переменное синусоидальное напряжение, одно и то же напряжение приложено к обоим компонентам цепи.

Рис. 6.2.1

Общий ток цепи I разветвляется на ток в конденсаторе I_C(емкостная составляющая общего тока) и ток в резисторе I_R(активная составляющая).

Между токами I, I_C и I_R существуют фазовые сдвиги, обусловленные емкостным реактивным сопротивлением X_C конденсатора. Они могут быть представлены с помощью векторной диаграммы токов (рис. 6.2.2).

Фазовый сдвиг между напряжением U цепи и током в резисторе I_Rотсутствует, тогда как между этим напряжением и током в конденсаторе I_C равен –90⁰ (т.е. ток опережает напряжение на 90⁰). При этом сдвиг между полным током Iи напряжением U цепи определяется соотношением междупроводимостями B_C и G. Разделив каждую сторону треугольника токов на напряжение, получим треугольник проводимостей (рис. 6.2.3).

В треугольнике проводимостей G=1/R, B_C=1/X_C, а Y представляет собой так называемую полную проводимость цепи в См, тогда как G – активная, а B_C– реактивная (емкостная) проводимости.

Из-за фазового сдвига между током и напряжением в цепях, подобных данной, простое арифметическое сложение действующих или амплитудных токов в параллельных ветвях невозможно. Но в векторной форме:I = I_R +I_C.

Расчет ведется по следующим формулам, вытекающим из векторной диаграммы и треугольника проводимости:

Действующее значение полного тока цепи

; I = U ¤ Z = UY.

Полная проводимость цепи

; Y = I ¤U = 1/Z ,

гдеZ— полное сопротивление цепи.

Угол сдвига фаз

j = arctg (I _C ¤ I_R) = arctg (B_C ¤ G).

Активная и реактивная проводимости

G = Y cosj; B_C = Y sinj.

Экспериментальная часть

Задание

Для цепи с параллельным соединением резистора и конденсатора измерьте действующие значения тока в резисторе I_R и конденсаторе I _C, полный ток I и вычислите угол сдвига фаз j, полное сопротивление цепи Z и емкостную реактивную проводимость B_C.

Порядок выполнения работы

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 6.2.4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 1 кГц.

Рис. 6.2.4

· Выполните измерения U, I, I_C, I_R и занесите результаты в табл. 6.2.1. Если измерения производите виртуальными приборами, то измерьте также R, j, X_C, Z.

Таблица 6.2.1

· Вычислите и запишите в таблицу:

Фазовый угол

j = arctg (I _C ¤ I _R) =

Активные проводимость цепи и сопротивление цепи

G = I_R ¤ U ; R = U ¤ I_R.

Емкостные реактивные проводимость и сопротивление цепи

B_C = I_C ¤ U ; X_C = U ¤ I_C.

Полные проводимость и сопротивление цепи

; Z = 1 ¤ ÖY.

· Сравните результаты вычислений с результатами виртуальных измерений (если они есть).

· Постройте векторную диаграмму токов (рис. 6.2.5) и треугольник проводимостей (рис. 6.2.6).

Рис. 6.2.5 Рис. 6.2.6

Комбинация резисторов — последовательно и параллельно — Учебный материал для IIT JEE

• Полный курс физики — 11 класс

• ПРЕДЛАГАЕМАЯ ЦЕНА: рупий.2 968

• Просмотр подробностей

Введение в сочетание резисторов — последовательных и параллельных

Электрический ток — это поток заряженных частиц.Поток зарядов будет постоянным в текущей электроэнергии. Электрический ток течет от более высокого электрического потенциала к более низкому электрическому потенциалу. Для протекания тока требуется замкнутый контур из проводящего материала. Схема состоит из проводов, соединенных встык, и электроны текут в одном направлении.

Схема имеет жилы (провод), переключатель, нагрузку и источник питания. Схема начинается и останавливается в одной и той же точке. Обычно медные провода используются как жилы без изоляции.Именно через проводник течет ток. Переключатель используется для размыкания или замыкания цепи. Когда переключатель замкнут, ток течет по цепи, а когда переключатель разомкнут, он размыкает цепь, и ток через нее не течет. Клетка может быть источником энергии. Если мы поместим более одной ячейки, она станет батареей.

Нагрузка, также известная как резистор , , использует электрическую энергию и преобразует ее в другую форму энергии. Это может быть лампочка или что-нибудь еще.Если в цепи нет нагрузки, это будет короткое замыкание.

Схема А

Параметры цепи

Электрический ток измеряется в амперах (амперах) амперметром, который подключается последовательно с другими компонентами в цепи. Ток, I = Q / t, где Q — заряд в кулонах, а t — время в секундах. Андре Мари Ампер обнаружил, что два параллельных провода притягиваются друг к другу, когда электрический ток течет в одном направлении.Кроме того, два параллельных провода отталкиваются друг от друга, когда электрический ток течет в противоположных направлениях. В результате его открытий в этой области, единица измерения тока была получена из его имени, которое называется « amp ». Один ампер равен одному кулону заряда в секунду времени.

Напряжение определяется как разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи. Единица измерения напряжения — вольт. Устройство происходит от имени Алессандро Вольта. Элементы или батареи обеспечивают необходимое напряжение или разность потенциалов.

Сопротивление препятствует прохождению тока. Это мера способности объекта удерживать поток электронов. Сопротивление будет низким в проводнике и высоким в изоляторе. Измеряется в омах. Единица ома названа в честь ученого Георга Симона Ома, сформулировавшего закон Ома.

Резисторы используются для управления прохождением электрического тока в цепи. Он преобразует электрическую энергию в тепло и свет. Резистор является пассивным компонентом, поскольку он потребляет мощность, но не генерирует ее.Обычно они состоят из металла, углерода или пленки оксида металла. Резисторы используются для ограничения тока и защиты полупроводниковых устройств, таких как светодиоды. Он также используется для ограничения частотной характеристики в цепи фильтра.

Закон Ома

Георг Симон Ом показал взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением и сформулировал закон Ома. Этот закон лежит в основе электричества.

Закон гласит, что V = I R, где напряжение V выражено в вольтах, ток I — в амперах, а сопротивление R — в омах.

Таким образом, I = V / R и R = V / I.

Для большей наглядности электричество можно отнести к воде. Таким образом, напряжение в цепи, единицей измерения которой являются вольты, идентично давлению воды, текущей в трубе. Ток в цепи, где единица измерения равен амперам, эквивалентен воде, протекающей по трубе. Сопротивление в контуре, измеряемое в омах, такое же, как сопротивление трения и размер трубы, которая ограничивает поток воды.

Закон Ома

Серия и параллельное соединение

В основном есть два типа цепей: последовательные и параллельные.И последовательная, и параллельная цепи состоят из более чем одной нагрузки. Резисторы могут быть подключены последовательно, параллельно или их комбинация.

В последовательной цепи электронов движутся только по одному пути. Здесь будет тот же ток, который проходит через каждый резистор. Напряжение на резисторе при последовательном включении будет другим. При последовательном соединении, если один резистор сломан или возникает какая-либо неисправность, вся цепь выключается. Последовательные цепи нелегко перегреть.Конструкция последовательной схемы проста по сравнению с параллельной схемой.

Некоторые огни рождественской елки могут быть включены в последовательные цепи. Если погаснет одна лампочка, погаснет вся струна. Предохранитель или автоматические выключатели будут подключены последовательно, чтобы защитить всю проводку от перегрузки по току. Его можно использовать как делитель напряжения. Батарейки в пульте подключены последовательно.

Последовательная цепь

В параллельной цепи электронов проходят через множество ее ветвей.В этом случае напряжение на каждом резисторе в цепи остается неизменным. Здесь ток в цепи делится между каждой ветвью и, наконец, рекомбинирует, когда ветви встречаются в общей точке. Параллельная цепь может быть сформирована разными способами, что означает, что резисторы могут быть расположены в различных формах. Его можно использовать как делитель тока.

В большинстве случаев цепи подключаются параллельно. Это потому, что если один резистор сломан или поврежден, он не отключит всю систему.Но из-за этого эффекта трудно обнаружить отказ, если в цепи что-то пойдет не так, и поэтому в определенные моменты это может быть опасно. Легко подключить или отключить новый резистор или другой компонент, не затрагивая другие элементы в параллельной цепи. Но он использует много проводов и, следовательно, становится сложным. В основном в зданиях и домах мы используем параллельное подключение.

Параллельная цепь

Комбинация резисторов при последовательном включении

Рассмотрим три резистора R ₁ , R ₂ , R ₃ , которые соединены последовательно.Здесь заряд сначала проходит через R ₁ , входит в R ₂ и, наконец, достигает R ₃ .

Комбинация из трех последовательно соединенных резисторов

По закону Ома разность потенциалов на R ₁ = V ₁ = I R ₁

Разность потенциалов на R ₂ = V ₂ = I R ₂ .

Разность потенциалов на R ₃ = V ₃ = I R ₃ .

Таким образом, разность потенциалов V на этом последовательном соединении резисторов

В = В ₁ + В ₂ + В ₃

= I R ₁ + I R ₂ + I R ₃

= Я ( ₁ + ₂ + ₃ )

Таким образом, в случае последовательного соединения эквивалентное сопротивление R _eq = V / I = (R ₁ + R ₂ + R ₃ ).

Для n числа резисторов, соединенных последовательно, эквивалентное сопротивление R _eq = R ₁ + R ₂ + R _{3 …………………} R _n .

Эквивалентное сопротивление — это полное сопротивление цепи. Это единственное значение сопротивления, которое может заменить количество резисторов в цепи без изменения тока и напряжения в сети. Таким образом, при последовательном соединении общее сопротивление цепи определяется путем сложения сопротивлений каждого отдельного резистора.

Для примера рассмотрим последовательную цепь, состоящую из трех резисторов с сопротивлением 5 Ом, 10 Ом, 5 Ом соответственно с батареей 15 В.

Итак, полное сопротивление R = R _{1 +} R _{2 +} R ₃ = 5 + 10 + 5 = 20 Ом

Мы знаем, что V = I R.

Ток I = V / R = 15/20 = 0,75 А. Хотя ток в последовательной сети одинаков, падение напряжения на каждом резисторе разное. Каждый резистор с разным сопротивлением обеспечивает разное падение напряжения, и мы можем найти полное напряжение по закону Ома, V = I R. Давайте возьмем предыдущий пример. Упомянутое здесь напряжение составляет 15 В.Мы можем проверить это, вычислив таким образом. V = I R ₁ + I R ₂ + I R ₃ = 0,75 (5 +10 + 5) = 15 В. Это точное измерение напряжения, которое мы предоставили в этом примере. Обнаружено, что резистор с большим сопротивлением имеет большее падение напряжения.

Комбинация резисторов при параллельном подключении

Рассмотрим три резистора R ₁ , R ₂ , R ₃ , которые соединены параллельно. Заряд делится на три и проходит через ₁ рандов, 2 рандов и _{рандов 3.}

Комбинация из трех параллельно включенных резисторов

Ток I = I ₁ + I ₂ + I _3.

Разность потенциалов, приложенная к R1 = V = I ₁ R ₁

Разность потенциалов на R ₂ = V = I ₂ R ₂

Разность потенциалов на R ₃ = V = I ₃ R ₃

Таким образом, I = I ₁ + I ₂ + I ₃

= V / R ₁ + V / R ₂ + V / R ₃

= V (1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ )

Если эту параллельную комбинацию заменить эквивалентным сопротивлением, R _eq

Тогда I = V / R _экв

1 / R _экв = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃

Таким образом, для количества резисторов, включенных параллельно, 1 / R _eq = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R _{3 ……………………….} 1 / Р _№ .

Таким образом, при параллельном соединении полное сопротивление цепи определяется путем сложения обратной величины сопротивления каждого отдельного резистора.

Для примера рассмотрим параллельную схему, состоящую из трех резисторов с сопротивлением 5 Ом, 10 Ом, 5 Ом соответственно с батареей 15 В.

Таким образом, общее сопротивление, 1 / R = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ = 1/5 + 1/10 + 1/5 = 5/10. Итак, R = 2Ω.

При параллельном подключении общее сопротивление или эквивалентное сопротивление всегда будет меньше наименьшего резистора, присутствующего в цепи. Значение эквивалентного сопротивления будет находиться между наименьшим сопротивлением в цепи и наименьшим сопротивлением, разделенным на количество резисторов, присутствующих в цепи. В этом примере наименьший резистор имеет сопротивление 5 Ом, а значение общего сопротивления составляет 2 Ом, что явно подтверждает вышеупомянутый факт.

Напряжение на каждом резисторе составляет 15 В.Теперь, чтобы найти ток через каждую ветвь, формула: I = V / R.

I ₁ = 15/5 = 3A

I ₂ = 15/10 = 1,5A

I ₃ = 15/5 = 3A

Общий ток I = 3 + 1,5 + 3 = 7,5 A

Комбинация последовательных и параллельных резисторов

Рассмотрим схему, в которой R ₂ и R ₃ подключены параллельно, а R ₁ включены последовательно с R ₂ и R _3.

Комбинация последовательных и параллельных резисторов

Сначала рассмотрим R ₂ и R ₃ и, следовательно, 1 / R _23eq = 1 / R ₂ + 1 / R ₃

R _23eq = R ₂ R ₃ / R ₂ + R ₃

R _123eq = R _23eq + R ₁

Таким образом, ток I = V / R _123eq = V / [R ₁ + (R ₂ R ₃ / R ₂ + R ₃ )]

= V (R ₂ + R ₃ ) / R ₁ R ₂ + R ₁ R ₃ + R ₂ R _3.

Сводка

• Электрический ток — это поток заряженных частиц в цепи. Схема состоит из проводника, резистора, переключателя и источника питания.

• Ток, I = Q / t, где Q — заряд в кулонах, а t — время в секундах. Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи. Вольт — это единица измерения напряжения.

• Сопротивление — это способность управлять потоком электронов в цепи, а единицей измерения сопротивления является ом.

• Закон Ома гласит, что V = I R. Таким образом, I = V / R и R = V / I.

• Существует два типа цепей: последовательные и параллельные.

• При последовательном соединении ток, протекающий только по одному пути, будет одинаковым при прохождении через каждый резистор.

• При параллельном подключении напряжение на каждом резисторе в цепи остается неизменным, а ток распределяется между ветвями.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше

Другие показания

Комбинация резисторов — Series и Paralle

Особенности курса

• 101 Видеолекция
• Примечания к редакции
• Документы за предыдущий год
• Ментальная карта
• Планировщик обучения
• Решения NCERT
• Обсуждение Форум
• Тестовая бумага с видео-решением

4.1 Последовательные и параллельные резисторы

Последовательные резисторы

Когда резисторы включены последовательно? Резисторы включены последовательно всякий раз, когда поток заряда, называемый током, должен проходить через устройства последовательно. Например, если ток протекает через человека, держащего отвертку, в землю, тогда R1.R1. размер 12 {R rSub {размер 8 {1}}} {} на рис. 4.2 (a) может быть сопротивлением вала отвертки, R2R2 размер 12 {R rSub {размер 8 {2}}} {} сопротивлением его ручка, R3R3 размер 12 {R rSub {размер 8 {3}}} {} сопротивление тела человека и R4R4 размер 12 {R rSub {размер 8 {4}}} {} сопротивление ее обуви.

На рисунке 4.3 показаны резисторы, последовательно подключенные к источнику напряжения. Кажется разумным, что полное сопротивление является суммой отдельных сопротивлений, учитывая, что ток должен проходить через каждый резистор последовательно. Этот факт был бы преимуществом для человека, желающего избежать поражения электрическим током, который мог бы уменьшить ток, надев обувь с высоким сопротивлением на резиновой подошве. Это могло быть недостатком, если бы одно из сопротивлений было неисправным шнуром с высоким сопротивлением к прибору, который уменьшал бы рабочий ток.

Рис. 4.3 Три резистора, подключенных последовательно к батарее (слева), и эквивалентное одиночное или последовательное сопротивление (справа).

Чтобы убедиться, что последовательно включенные сопротивления действительно складываются, давайте рассмотрим потерю электроэнергии, называемую падением напряжения, в каждом резисторе на рисунке 4.3.

Согласно закону Ома падение напряжения, V, V, размер 12 {V} {} на резисторе, когда через него протекает ток, рассчитывается по формуле V = IR, V = IR, размер 12 {V = ital «IR»} {}, где размер II 12 {I} {} равен току в амперах (A), а размер RR 12 {R} {} — сопротивление в Ом Ом.Ω. размер 12 {слева (% OMEGA справа)} {} Другой способ представить это: VV размером 12 {V} {} — это напряжение, необходимое для протекания тока II размера 12 {I} {} через сопротивление RR размера 12 {R} {}

Таким образом, падение напряжения на R1R1 размером 12 {R rSub {size 8 {1}}} {} равно V1 = IR1, V1 = IR1, size 12 {V rSub {size 8 {1}} = ital «IR» rSub { размер 8 {1}}} {}, что для R2R2 размер 12 {R rSub {размер 8 {2}}} {} равен V2 = IR2, V2 = IR2, размер 12 {V rSub {size 8 {2}} = ital «IR» rSub {размер 8 {2}}} {}, а для R3R3 размера 12 {R rSub {размер 8 {3}}} {} — V3 = IR3.V3 = IR3. размер 12 {V rSub {size 8 {3}} = ital «IR» rSub {size 8 {3}}} {} Сумма этих напряжений равна выходному напряжению источника; то есть

4,1 В = V1 + V2 + V3. V = V1 + V2 + V3. размер 12 {V = V rSub {размер 8 {1}} + V rSub {размер 8 {2}} + V rSub {размер 8 {3}}} {}

Это уравнение основано на сохранении энергии и сохранении плата. Электрическая потенциальная энергия может быть описана уравнением PE = qV, PE = qV, size 12 {ital «PE» = ital «qV»} {}, где qq size 12 {q} {} — электрический заряд, а размер VV 12 { V} {} — напряжение.Таким образом, энергия, подаваемая источником, равна qV, qV, размер 12 {ital «qV»} {}, а энергия, рассеиваемая резисторами, равна

.
4.2 qV1 + qV2 + qV3. QV1 + qV2 + qV3. размер 12 {ital «qV» rSub {size 8 {1}} + ital «qV» rSub {size 8 {2}} + ital «qV» rSub {size 8 {3}}} {}

Связи: законы сохранения

Вывод выражений для последовательного и параллельного сопротивления основан на законах сохранения энергии и сохранения заряда, которые утверждают, что общий заряд и полная энергия постоянны в любом процессе.Эти два закона непосредственно участвуют во всех электрических явлениях и будут многократно использоваться для объяснения как конкретных эффектов, так и общего поведения электричества.

Эти энергии должны быть равны, потому что в цепи нет другого источника и другого назначения для энергии. Таким образом, qV = qV1 + qV2 + qV3.qV = qV1 + qV2 + qV3. размер 12 {ital «qV» = ital «qV» rSub {size 8 {1}} + ital «qV» rSub {size 8 {2}} + ital «qV» rSub {size 8 {3}}} {} заряд qq размер 12 {q} {} отменяется, давая V = V1 + V2 + V3, V = V1 + V2 + V3, размер 12 {V = V rSub {размер 8 {1}} + V rSub {размер 8 {2 }} + V rSub {размер 8 {3}}} {}, как указано.(Обратите внимание, что одинаковое количество заряда проходит через батарею и каждый резистор за заданный промежуток времени, поскольку нет емкости для хранения заряда, нет места для утечки заряда и заряд сохраняется.)

Теперь замена значений отдельных напряжений дает

4,3 В = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3). V = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3). размер 12 {V = ital «IR» rSub {size 8 {1}} + ital «IR» rSub {size 8 {2}} + ital «IR» rSub {size 8 {3}} = I \ (R rSub { размер 8 {1}} + R rSub {размер 8 {2}} + R rSub {размер 8 {3}} \)} {}

Обратите внимание, что для эквивалентного сопротивления одиночной серии Rs, Rs, мы имеем

Это означает что полное или эквивалентное последовательное сопротивление RsRs трех резисторов равно Rs = R1 + R2 + R3.Rs = R1 + R2 + R3. размер 12 {R rSub {размер 8 {s}} = R rSub {размер 8 {1}} + R rSub {размер 8 {2}} + R rSub {размер 8 {3}}} {}

Эта логика действительно для любого количества последовательно подключенных резисторов; таким образом, полное сопротивление RsRs последовательного соединения составляет

4,5 Rs = R1 + R2 + R3 + …, Rs = R1 + R2 + R3 + …, размер 12 {R rSub {size 8 {s}} = R rSub {размер 8 {1}} + R rSub {размер 8 {2}} + R rSub {размер 8 {3}} + «.» «.» «.» } {}

, как предлагается. Поскольку весь ток должен проходить через каждый резистор, он испытывает сопротивление каждого, а последовательно соединенные сопротивления просто складываются.

Пример 4.1 Расчет сопротивления, тока, падения напряжения и рассеиваемой мощности: анализ последовательной цепи

Предположим, что выходное напряжение батареи на рисунке 4.3 составляет 12,0 В 12,0 В, размер 12 {«12» «.» 0`V} {} и сопротивления: R1 = 1,00 Ом, R1 = 1,00 Ом, размер 12 {R rSub {size 8 {1}} = 1 «.» «00»% OMEGA} {} R2 = 6,00 Ом, R2 = 6,00 Ом, размер 12 {R rSub {размер 8 {2}} = 6 дюймов «. «00»% OMEGA} {} и R3 = 13,0 Ом. R3 = 13,0 Ом. размер 12 {R rSub {размер 8 {3}} = «13» «.» 0% OMEGA} {} (а) Какое полное сопротивление? (б) Найдите ток.(c) Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе и покажите, что в сумме они равны выходному напряжению источника. (d) Рассчитайте мощность, рассеиваемую каждым резистором. (e) Найдите выходную мощность источника и покажите, что она равна общей мощности, рассеиваемой резисторами.

Стратегия и решение для (а)

Общее сопротивление — это просто сумма отдельных сопротивлений, определяемая уравнением

.
4,6 Rs = R1 + R2 + R3 = 1,00 Ом + 6,00 Ом + 13,0 Ом = 20,0 Ом.Rs = R1 + R2 + R3 = 1,00 Ом + 6,00 Ом + 13,0 Ом = 20,0 Ом.

Стратегия и решение для (b)

Ток определяется по закону Ома, V = IR.V = IR. размер 12 {V = ital «IR»} {} Ввод значения приложенного напряжения и общего сопротивления дает ток в цепи.

4,7 I = VRs = 12,0 В 20,0 Ом = 0,600 AI = VRs = 12,0 В 20,0 Ом = 0,600 A, размер 12 {I = {{V} больше {R rSub {size 8 {s}}}} = {{» 12 «». » 0 «V»} больше {«20» «.» «0»% OMEGA}} = 0 «.» «600» «A»} {}

Стратегия и решение для (c)

Падение напряжения — или IRIR размер 12 {ital «IR»} {} — в резисторе определяется законом Ома.Ввод текущего значения и значения первого сопротивления дает

.
4,8 В1 = IR1 = (0,600 A) (1,0 Ом) = 0,600 В. V1 = IR1 = (0,600 A) (1,0 Ом) = 0,600 В. размер 12 {V rSub {размер 8 {1}} = ital «IR» rSub {size 8 {1}} = \ (0 «.» «600» «A» \) \ (1 «.» 0% OMEGA \) = 0 «.» «600» «V»} {}

Аналогично

4,9 В2 = IR2 = (0,600 А) (6,0 Ом) = 3,60 ВV2 = IR2 = (0,600 А) (6,0 Ом) = 3,60 В, размер 12 {В rSub {размер 8 {2}} = ital «IR» rSub {размер 8 {2}} = \ (0 «.» «600» «A» \) \ (6 «.» 0% OMEGA \) = 3 «.» «60» «V»} {}

и

4.10 V3 = IR3 = (0,600 A) (13,0 Ом) = 7,80 В. V3 = IR3 = (0,600 A) (13,0 Ом) = 7,80 В. размер 12 {V rSub {размер 8 {3}} = курсив «IR» rSub {size 8 {3}} = \ (0 «.» «600» «A» \) \ («13» «.» 0% OMEGA \) = 7 «.» «80» «V»} {}

Обсуждение для (c)

Три капли IRIR размера 12 {ital «IR»} {} добавляют к 12,0 В, 12,0 В, размер 12 {«12» «». 0`V} {} как и ожидалось.

4,11 V1 + V2 + V3 = (0,600 + 3,60 + 7,80) V = 12,0 VV1 + V2 + V3 = (0,600 + 3,60 + 7,80) V = 12,0 В размер 12 {V rSub {размер 8 {1}} + V rSub {размер 8 {2}} + V rSub {размер 8 {3}} = \ (0 «.»» 600 «+3». «» 60 «+7». «» 80 «\)» V «=» 12 «». «0» V «} {}

Стратегия и решение для (d)

Самый простой способ рассчитать мощность в ваттах (Вт), рассеиваемую резистором в цепи постоянного тока, — это использовать закон Джоуля, P = IV, P = IV, размер 12 {P = курсив «IV»} {}, где PP размер 12 {P} {} — электроэнергия. В этом случае через каждый резистор протекает одинаковый полный ток. Подставляя закон Ома V = IRV = IR, размер 12 {V = ital «IR»} {} в закон Джоуля, мы получаем мощность, рассеиваемую первым резистором, как

4.12 P1 = I2R1 = (0,600 A) 2 (1,00 Ом) = 0,360 Вт P1 = I2R1 = (0,600 A) 2 (1,00 Ом) = 0,360 Вт размер 12 {P rSub {размер 8 {1}} = I rSup {размер 8 {2}} R rSub {размер 8 {1}} = \ (0 «.» «600» «A» \) rSup {размер 8 {2}} \ (1 «.» «00»% OMEGA \) = 0 «.» «360» «W»} {}

Аналогично

4,13 P2 = I2R2 = (0,600 A) 2 (6,00 Ом) = 2,16 WP2 = I2R2 = (0,600 A) 2 (6,00 Ом) = 2,16 Вт размер 12 {P rSub {размер 8 {2}} = I rSup {размер 8 {2}} R rSub {размер 8 {2}} = \ (0 «.» «600» «A» \) rSup {размер 8 {2}} \ (6 «.» «00»% OMEGA \) = 2 «.» «16» «W»} {}

и

4.14 P3 = I2R3 = (0,600 A) 2 (13,0 Ом) = 4,68 Вт. P3 = I2R3 = (0,600 A) 2 (13,0 Ом) = 4,68 Вт. Размер 12 {P rSub {размер 8 {3}} = I rSup {size 8 {2}} R rSub {size 8 {3}} = \ (0 «.» «600» «A» \) rSup {size 8 {2}} \ («13» «.» 0% OMEGA \) = 4 «.» «68» «W»} {}

Обсуждение для (d)

Мощность также можно рассчитать, используя либо P = IVP = IV, размер 12 {P = ital «IV»} {}, либо P = V2R, P = V2R, размер 12 {P = {{V rSup {size 8 {2}} } over {R}}} {}, где величина VV 12 {V} {} — это падение напряжения на резисторе (а не полное напряжение источника).Будут получены такие же значения.

Стратегия и решение для (e)

Самый простой способ рассчитать выходную мощность источника — использовать P = IV, P = IV, размер 12 {P = ital «IV»} {}, где VV размером 12 {V} {} — это напряжение источника. Это дает

4,15 P = (0,600 A) (12,0 В) = 7,20 WP = (0,600 A) (12,0 В) = 7,20 Вт. Размер 12 {P = \ (0 «.» «600» «A» \) \ («12 «». «0» V «\) = 7″. » «20» «W»} {}

Обсуждение для (e)

Обратите внимание, по совпадению, что общая мощность, рассеиваемая резисторами, также равна 7.20 Вт, столько же, сколько мощность, выдаваемая источником. То есть

4,16 P1 + P2 + P3 = (0,360 + 2,16 + 4,68) W = 7,20 W. P1 + P2 + P3 = (0,360 + 2,16 + 4,68) W = 7,20 W. размер 12 {P rSub {размер 8 {1}} + P rSub {размер 8 {2}} + P rSub {размер 8 {3}} = \ (0 «.» «360» +2 «.» «» 16 «+4». «» 68 «\)» W » = 7 «.» «20» «Вт»} {}

Мощность — это энергия в единицу времени (ватт), поэтому для сохранения энергии требуется, чтобы выходная мощность источника была равна общей мощности, рассеиваемой резисторами.

Основные характеристики резисторов серии

1. Последовательные сопротивления добавляют Rs = R1 + R2 + R3 +…. Rs = R1 + R2 + R3 + …. размер 12 {R rSub {размер 8 {s}} = R rSub {размер 8 {1}} + R rSub {размер 8 {2}} + R rSub { размер 8 {3}} + «.» «.» «.» «.» } {}
2. Одинаковый ток протекает последовательно через каждый резистор.
3. Отдельные последовательно включенные резисторы не дают полного напряжения источника, а скорее делят его.

21.1 Последовательные и параллельные резисторы — College Physics

21.1 Последовательные и параллельные резисторы — College Physics | OpenStaxSkip к контенту

1. Предисловие
2. 1 Введение: Природа науки и физики
   1. Введение в науку и область физики, физических величин и единиц измерения
   2. 1.1 Физика: Введение
   3. 1.2 Физические величины и единицы
   4. 1.3 Точность, прецизионность и значащие числа
   5. 1.4 Приближение
   6. Глоссарий
   7. Краткое содержание раздела
   8. Концептуальные вопросы
   9. Задачи и упражнения
3. 64

Введение в колебательное движение и волны