1. Головна
    2. Фізика
    3. Як порахувати сумарний струм (з ілюстраціями)

Як порахувати сумарний струм (з ілюстраціями)

Щоб візуалізувати з'єднання каналів, потрібно представити ланцюг елементів. Елементи повинні додаватися послідовно в один ряд. Повинен існувати тільки один шлях, по якому будуть текти електрони і заряди. Коли у вас буде базова ідея про те, що таке з'єднання каналів або з'єднання ланцюгів, ви зможете навчитися розраховувати сумарний струм.

Частина1З 3:
Основна термінологія

  1. Для початку потрібно зрозуміти, що таке струм.струм - це потік електрично заряджених частинок (електронів), тобто, це потік заряду за одиницю часу. Але що таке заряд і що таке електрон? ЕЛЕКТРОН - це негативно заряджена частинка. Заряд - це властивість матерії, тобто речовини, яка використовується для класифікації позитивних і негативних зарядів. Також, як і магніти, схожі заряди відштовхуються, а різні притягуються.
    • Ми можемо ілюструвати це за допомогою води. Вода складається з молекул H2O-це два атоми водню і один атом кисню, з'єднані разом. Ми знаємо, що атом кисню і атоми водню при з'єднанні утворюють воду-молекулу H2O.
    • Потік води складається з мільйонів молекул. Ми можемо порівняти поточну воду з струмом, молекулу з електроном, а заряд з атомами.
  2. Дізнайтеся, що таке напруга або різниця потенціалів. напруга-це певна сила, яка змушує струм текти. Щоб краще зрозуміти напругу, ми використовуємо для прикладу батарейку. Усередині батарейки є багато хімікатів, які реагують між собою, утворюючи хімічні реакції, що тягне за собою накопичення електронів в позитивному контакті на батарейці.
    • Тепер, якщо ми підключимо провідник, наприклад, провід-від позитивного терміналу до негативного до терміналу батарейки, електрони будуть накопичуватися і почнуть рухатися, щоб відсторонитися один від одного, тому, що ми вже сказали, що схожі заряди відштовхуються.
    • До того ж, через закон збереження енергії, який стверджує, що сумарний результативний заряд ізольованої системи повинен залишатися постійним, електрони почнуть намагатися балансувати, тобто, врівноважити заряди, змінюючи велику концентрацію електронів на маленьку концентрацію електронів, тобто, позитивний термінал, на негативний термінал.
    • Цей рух електронів викликає різницю потенціалів в кожному терміналі батарейки, що ми можемо назвати напругою.
  3. Тепер ми повинні зрозуміти, що таке опір. опір - це протистояння певних елементів потоку зарядів.
    • Резистор, тобто, елемент вказує (надає) опір, знаходиться в різних частинах ланцюга, щоб регулювати потік частинок або електронів.
    • Якщо резистора-частинки чинить опір немає, електрони не регулюються і ланцюг може отримувати занадто великий заряд, що може пошкодити її.

Частина2З 3:
Знаходження сумарного струму в серії ланцюгів (в послідовних ланцюгах)

  1. Зараз ми знайдемо загальний опір струму(у).Уявіть собі трубочку, з якої Ви п'єте воду. Вщипніть її кілька разів, що ви побачите? Потік води зменшиться. Коли ви щипали трубочку, ви створювали опір. Таким чином ви блокували потік води. Якщо ви поставите прищіпки в ряд, Ви створите серію резисторів для певного потоку в даній системі. З цього прикладу ми можемо порахувати сумарний опір резисторів:
    • Rсуммарное = R1+ R2 + R3.
  2. Знайдіть загальну напругу резисторів.найчастіше загальна напруга вже дано в умовах завдання, але якщо вам дані тільки індивідуальні напруги, ми можемо розрахувати сумарне за допомогою такого рівняння:
    • Vсуммарное = V1 + V2 + V3.
    • Але чому це так? Якщо ми знову використовуємо аналогію з трубочкою, ми побачимо, що після того, як ми вщипнемо трубочку, вам знадобиться докладати більше зусиль, щоб витягати з неї воду. Загальна кількість зусиль, які ви докладаєте, залежить від індивідуальної сили і кожного резистора потоку.
    • Сила, яку потрібно докласти-це напруга, оскільки воно направляє потік води або струм. Таким чином, за логікою речей, загальна напруга можна дізнатися, склавши індивідуальні напруги кожного резистора.
  3. Знайдіть сумарний струм цієї системи.використовуючи аналогію з трубочкою і прищіпками, подумайте, чи змінилося кількість води. Воно не змінилося. Швидкість з якою ви отримуєте воду, змінилася, але загальна кількість води-ні. Якщо ви подивитеся на кількість води, яка входить і виходить з трубочки, ви побачите, що змінилася швидкість, але не кількість. Таким чином, ми можемо сказати що:
    • I1 = I2 = I3 = I.
  4. Пам'ятаєте закон Ома?його можна застосовувати в цьому випадку. У нас небагато даних, тому ми можемо використовувати закон Ома по відношенню до напруги, струму і опору:
    • V = I * R.
  5. Спробуйте розглянути це на прикладі. Три резистора R1 = 10 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 9 Ом, з'єднані в ланцюг. Загальна напруга 2.5 Вольт застосовується до електричного кола (прикладено до даної ділянки ланцюга). Порахуйте сумарний струм в електричному ланцюзі. Спочатку порахуємо загальний опір:
    • Rсуммарне = 10 Ом R2 + 2 Ом R3 + 9 Ом.
    • Таким чином, Rсуммарне = 21 Ом.
  6. Використовуємо закон ома для підрахунку сумарного струму.
    • Vсуммарное = Ісуммарное * Rсуммарное.
    • Ісуммарное = Vсуммарное / Rсуммарное.
    • Ісуммарное = 2.5 вольт / 21 Ом.
    • Ісуммарное = 0.1190 Ампер.
  7. Сумарний струм паралельних електричних ланцюгів.
  8. Для початку потрібно зрозуміти, що таке паралельна електроланцюг.паралельна електроланцюг складається з елементів, з'єднаних паралельно. Це використовується за допомогою проводів, які створюють шлях, по якому йде струм.
  9. Знайдіть сумарну напругу.ми визначилися з термінологією в попередній частині статті. Тепер можемо перейти відразу до розрахунків. Візьмемо як приклад трубу розділену на 2 шляху з різними діаметрами. щоб вода протекла по обох частинах труби, потрібно використовувати неоднакові сили, так? не так. Потрібно використовувати достатньо сили, щоб вода текла по трубі. Таким чином, використовуючи аналогію з водою, ми можемо розрахувати сумарну напругу для струму:
    • Vсуммарное = V1 + V2 + V3
  10. Знайдемо сумарний опір.наприклад, вам потрібно регулювати потік води в трубах. Як ми заблокуємо труби? Поставимо один блок на кожен шлях або кілька блоків по всьому ланцюгу труб? Потрібно зробити останнє. Щоб створити опір, необхідно поставити кілька резисторів. Їх потрібно підключити, щоб вони регулювали потік електричного струму. Їх потрібно підключити ланцюгом, а не паралельно, таким чином, виведемо рівняння:
    • 1/Rсуммарное = (1/R1)+(1/R2)+(1/R3).
  11. Обчислення сумарного струму.повернемося до свого прикладу. Вода тече з джерела у напрямку до нас через розділені труби. Застосуємо ту ж схему до струму. Оскільки, є кілька шляхів, по яких йде заряд, ми можемо сказати, що він розділений. Обидва шляхи не обов'язково отримують однакову кількість заряду, все залежить від опору і матеріалу з якого зроблені елементи. Таким чином, рівняння сумарного струму - це сума всіх струмів для всіх шляхів:
    • Ісуммарное = I1 + I2 + I3.
    • Ми не можемо використовувати цю формулу, оскільки ми не знаємо індивідуального струму. Використовуємо закон Ома.

Частина3З 3:
Рішення прикладу з паралельними електричними ланцюгами

  1. Давайте спробуємо вирішити це на прикладі. чотири резистори розділені на два шляхи, які з'єднані паралельно. На першому шляху R1 = 1ом, R2 = 2 Ом, а на другому шляху R3 = 0.5 Ом, R4 = 1.5 Ом. Резистори на кожному шляху з'єднані систематично ланцюгом. Напруга першого шляху 3 Вольта. Знайдіть сумарний струм.
  2. Для початку знайдемо загальний опір.оскільки резистори на кожному шляху з'єднані, ми складемо опору на кожному шляху.
    • Rсумарное = R1 + R2.
    • Rсумарное = 1 Ом + 2 Ом.
    • Rсумарное = 3 Ом.
    • Rсумарное = R3 + R4 (для другого шляху).
    • Rсумарное = 0.5 Ом + 1.5 Ом.
    • R = 2 Ом.
  3. Підставимо значення в наше рівняння для паралельного ланцюга.оскільки шляхи з'єднані паралельно, ми підставимо значення в рівняння:
    • (1/Rсуммарное) = (1/Rсуммарное 1-й шлях) + (1 / Rсуммарное 2-й шлях).
    • (1/Rсуммарное) = (1/3 Ом) + (1/2 Ом).
    • (1/Rсуммарное) = 5/6.
    • (1/Rсуммарное) = 1.2 Ом.
  4. Знайдіть загальну напругу.розрахуємо сумарну напругу, це буде сума всіх напруг:
    • Vсуммарное = V1 = 3V.
  5. Використовуємо закон Ома, щоб знайти сумарний струм.тепер ми можемо порахувати сумарний струм за допомогою закону Омв.
    • Vсуммарное = Ісуммарное*Rсуммарное.
    • Ісуммарное = Vсуммарное / Rсуммарное.
    • Ісуммарное = 3 Вольта / 1.2 Ом.
    • Ісуммарное = 2.5 А.

Поради

  • Загальний опір паралельного електричного кола завжди менше, ніж опір кожного окремого резистора.
  • Термінологія:
    • Електричний ланцюг-складена з елементів (резисторів, індукторів і конденсаторів) ланцюг, з'єднана проводами, через які протікає струм.
    • Резистор-елемент, який чинить опір струму.
    • Струм-потік заряджених частинок по проводах, вимірюється в амперах (А).
    • Напруга-робота виконана на одиницю заряду, вимірюється в вольтах (В).
    • Опір-вимірювання опору елемента електричному струму. Одиниця -- Ом (Омега).

Джерела

  1. Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8th edition. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook

Ще почитати: