نحوه محاسبه ولتاژ از طریق مقاومت (با تصاویر)

2024 نویسنده: Jason Gerald | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-15 08:13

قبل از محاسبه ولتاژ یک مقاومت ، ابتدا باید نوع مدار (رشته) مورد استفاده را تعیین کنید. اگر نیاز به بازبینی اصطلاحات اساسی دارید یا نیاز به کمک در درک مدارهای الکتریکی دارید ، از قسمت اول شروع کنید. در غیر این صورت ، مستقیماً به نوع مداری که می خواهید روی آن کار کنید بروید

گام

قسمت 1 از 3: درک مدارهای الکتریکی

مرحله 1. با جریان الکتریکی آشنا شوید

می توانید از قیاس زیر استفاده کنید: تصور کنید که غلات را در یک کاسه می ریزید. هر دانه دانه یک الکترون است و جریان دانه در کاسه یک جریان الکتریکی است. وقتی در مورد برق صحبت می کنید ، آن را با بیان اینکه چند دانه غلات در هر ثانیه جریان دارد توضیح می دهید. وقتی درباره جریان الکتریکی صحبت می کنید ، آن را بر واحد اندازه گیری می کنید آمپر (آمپر) ، که تعداد مشخصی از الکترون ها (که مقادیر بسیار بزرگی هستند) است که هر ثانیه جریان می یابد.

مرحله 2. در مورد بار الکتریکی بدانید

الکترونها دارای بار الکتریکی "منفی" هستند. بدین معنا که الکترونها اجسام دارای بار مثبت را جذب (یا به سمت) جریان می دهند و اجسام دارای بار منفی را دفع می کنند (یا از آنها دور می شوند). همه الکترونها دارای بار منفی هستند بنابراین همیشه الکترونهای دیگر را فشار داده و پراکنده می شوند.

مرحله 3. درک ولتاژ

ولتاژ تفاوت بار الکتریکی بین دو نقطه را اندازه گیری می کند. هرچه تفاوت بزرگتر باشد ، دو نقطه قوی تر یکدیگر را جذب می کنند. در اینجا نمونه ای از استفاده از باتری معمولی آورده شده است:

• در داخل باتری ، واکنش های شیمیایی رخ می دهد که مجموعه ای از الکترون ها را تولید می کند. این الکترونها به قطب منفی باتری می روند ، در حالی که قطب مثبت تقریباً خالی باقی می ماند. به آنها پایانه های مثبت و منفی می گویند. هرچه این فرایند بیشتر طول بکشد ، ولتاژ بین دو قطب بیشتر می شود.
• وقتی سیم ها را بین قطب های مثبت و منفی وصل می کنید ، الکترون های قطب منفی اکنون جایی برای رفتن دارند. الکترونهای قطب منفی به سمت قطب مثبت جریان یافته و جریان الکتریکی تولید می کنند. هرچه ولتاژ بیشتر باشد ، الکترونهای بیشتری در هر ثانیه به سمت قطب مثبت حرکت می کنند.

مرحله 4. با مقاومت آشنا شوید

مانع چیزی است که الکترونها را مسدود می کند. هرچه مقاومت بیشتر باشد ، عبور الکترون ها سخت تر می شود. این مقاومت جریان الکتریکی را کند می کند زیرا تعداد الکترون هایی که در هر ثانیه عبور می کنند کاهش می یابد.

مقاومت ها می توانند هر چیزی در یک مدار الکتریکی باشند که مقاومت را افزایش می دهد. شما می توانید "مقاومت" واقعی بخرید ، اما در مشکلات ، مقاومتها معمولاً با لامپهای روشنایی یا هر چیزی که دارای مقاومت است نشان داده می شوند

مرحله 5. قانون اهم را حفظ کنید

یک رابطه ساده بین جریان ، ولتاژ و مقاومت الکتریکی وجود دارد. برای حل مشکلات مربوط به مدارهای الکتریکی فرمول زیر را بنویسید یا به خاطر بسپارید:

• جریان = ولتاژ تقسیم بر مقاومت
• فرمول را می توان به صورت زیر نوشت: I = ^V / _R
• فکر کنید اگر V (ولتاژ) یا R (مقاومت) در مدار افزایش یابد ، چه اتفاقی می افتد. آیا مطابق با بحث بالا است؟

قسمت 2 از 3: محاسبه ولتاژ از طریق مقاومت (مدار سری)

مرحله 1. با مدارهای سری آشنا شوید

تشخیص مدارهای الکتریکی سری بسیار آسان است. شکل به شکل یک حلقه کابل است که تمام اجزای آن در یک ردیف در امتداد کابل قرار گرفته اند. یک جریان الکتریکی از طریق کل سیم و از طریق هر مقاومت یا عنصری که با آن برخورد می کند عبور می کند.

• جریان الکتریسیته همیشه در هر نقطه از مدار یکسان است.
• هنگام محاسبه ولتاژ ، محل مقاومت در مدار بی اهمیت است. می توانید یک مقاومت گرفته و آن را در سراسر مدار حرکت دهید ، و ولتاژ در هر مقاومت ثابت می ماند.
• ما از یک نمونه مدار الکتریکی با 3 مقاومت به صورت سری استفاده می کنیم: R₁، آر₂، و R₃به مدار از باتری 12 ولت تغذیه می کند. ولتاژ هر مقاومت را پیدا می کنیم.

مرحله 2. کل مقاومت را محاسبه کنید

تمام مقادیر مقاومت را در مدار جمع کنید. نتیجه مقاومت کلی مدار سری است.

به عنوان مثال ، سه مقاومت R₁، آر₂، و R₃ دارای مقاومت 2 (اهم) ، 3 و 5 است. بنابراین ، مقاومت کل 2 + 3 + 5 = 10 اهم است.

مرحله 3. جریان را در مدار پیدا کنید

از قانون اهم برای یافتن مقدار جریان در کل مدار الکتریکی استفاده کنید. به خاطر داشته باشید ، در مدار سری ، جریان همیشه در هر نقطه از مدار یکسان است. با به دست آوردن مقدار فعلی ، می توانیم تمام محاسبات باقی مانده را انجام دهیم.

قانون اهم بیان می کند که جریان I = است ^V / _Rبه ولتاژ در مدار 12 ولت است و مقاومت کلی مدار 10 اهم است. این اعداد را به فرمول وصل کنید تا I = به دست آید ¹² / ₁₀ = 1.2 آمپر

مرحله 4. قانون اهم را تنظیم کنید تا مقدار ولتاژ را بیابید

برای یافتن مقدار ولتاژ به جای جریان ، از جبر اساسی استفاده کنید:

• من = ^V / _R
• IR = ^VR / _R
• IR = V
• V = IR

مرحله 5. ولتاژ هر مقاومت را محاسبه کنید

ما از قبل ارزش مقاومت و جریان را می دانیم. در حال حاضر ، ما می توانیم تمام محاسبات را انجام دهیم. اعداد را به فرمول وصل کرده و محاسبه را کامل کنید. در اینجا محاسبه سه مقاومت از مثال بالا آمده است:

• ولتاژ در R₁ = V₁ = (1 ، 2A) (2Ω) = 2 ، 4 ولت.
• ولتاژ در R₂ = V₂ = (1 ، 2A) (3Ω) = 3.6 ولت
• ولتاژ در R₃ = V₃ = (1 ، 2A) (5Ω) = 6 ولت

مرحله 6. پاسخ های خود را بررسی کنید

در مدار سری ، مجموع همه پاسخ ها باید برابر ولتاژ کل باشد. هر ولتاژ محاسبه شده را جمع کنید و بررسی کنید که با ولتاژ کل مدار مطابقت داشته باشد. اگر نه ، سعی کنید خطا را در محاسبات خود بیابید.

• طبق مثال بالا ، 2 ، 4 + 3 ، 6 + 6 = 12 ولت ، برابر با ولتاژ کل از طریق مدار الکتریکی.
• اگر پاسخ شما کمی م (ثر است (مثلاً 11 ، 97 به جای 12) ، احتمالاً هنگام کار بر روی فرمول ها اعداد را گرد کرده اید. نگران نباشید ، پاسخ شما اشتباه نیست.
• به یاد داشته باشید ، ولتاژ تفاوت بار یا تعداد الکترون ها را اندازه گیری می کند. تصور کنید که در حال شمارش الکترونهای جدیدی هستید که در حال حرکت در یک مدار الکتریکی هستند. اگر درست محاسبه کنید ، از ابتدا تا انتهای کل تغییرات الکترون ها را می دانید.

قسمت 3 از 3: محاسبه ولتاژ از طریق مقاومت (مدار موازی)

مرحله 1. با مدارهای موازی آشنا شوید

تصور کنید یک کابل به یک قطب باتری متصل می شود ، سپس به دو سیم جداگانه منشعب می شود. این دو سیم موازی یکدیگر هستند ، سپس قبل از اتصال به قطب دیگر باتری ، دوباره وصل شوید. اگر سیم سمت چپ به یک مقاومت متصل شده باشد ، و سیم سمت راست نیز به یک مقاومت دیگر متصل شده باشد ، دو مقاومت به صورت "موازی" متصل شده اند.

می توانید هر تعداد کابل موازی که دوست دارید اضافه کنید. از این راهنما می توان برای مدارهای الکتریکی استفاده کرد که به 100 سیم متصل شده و مجدداً وصل می شوند

مرحله 2. نحوه جریان جریان الکتریکی در مدارهای موازی را بدانید

جریان الکتریکی از هر مسیر موجود عبور می کند. جریان الکتریکی از طریق سیم در سمت چپ ، از طریق مقاومت در سمت چپ و تا انتهای دیگر جریان می یابد. در عین حال ، جریان نیز از طریق سیم در سمت راست ، از طریق مقاومت در سمت راست ، و تا انتها جریان می یابد. هیچ سیم یا مقاومتی در مدار موازی دو بار از آن عبور نمی کند.

مرحله 3. از ولتاژ کل برای یافتن ولتاژ در هر مقاومت استفاده کنید

اگر ولتاژ کل مدار را می دانید ، پاسخ آن آسان است. هر سیم موازی ولتاژ یکسانی با کل مدار الکتریکی دارد. فرض کنید یک مدار الکتریکی دارای دو مقاومت موازی و یک باتری 6 ولت است. موانع امروزه اهمیت چندانی ندارند. برای درک آن ، مدار سری را که در بالا توضیح داده شد به خاطر بیاورید:

• به یاد داشته باشید که مجموع ولتاژهای یک مدار سری همیشه برابر با ولتاژ کل از طریق مدار الکتریکی است.
• هر مسیری را که جریان در یک مدار سری طی می کند تصور کنید. همین امر در مورد مدارهای موازی نیز صادق است: اگر همه ولتاژها را جمع کنید ، نتیجه برابر با ولتاژ کل است.
• از آنجا که جریان از طریق هر سیم موازی فقط از طریق یک مقاومت است ، ولتاژ در مقاومت باید برابر ولتاژ کل باشد.

مرحله 4. کل جریان مدار الکتریکی را محاسبه کنید

اگر مشکل کل ولتاژ در مدار را نشان نمی دهد ، باید چند مرحله دیگر را انجام دهید. با یافتن کل جریان از طریق مدار الکتریکی شروع کنید. در یک مدار موازی ، جریان کل برابر است با مجموع جریانهای هر مسیر موازی.

• فرمول به شرح زیر است: I_جمع = من₁ + من₂ + من₃…
• اگر در درک آن مشکل دارید ، یک لوله آب را تصور کنید که دو شاخه دارد. مقدار کل جریان آب در یک سری لوله ها مجموع آب جاری در هر لوله است.

مرحله 5. کل مقاومت مدار الکتریکی را محاسبه کنید

اثربخشی مقاومت در مدار موازی کاهش می یابد زیرا فقط جریان یک سیم را مسدود می کند. در حقیقت ، هرچه سیمهای بیشتری در مدار وجود داشته باشد ، یافتن مسیری برای جریان روان برای جریان آسانتر است. برای یافتن کل مقاومت ، مقدار R را بیابید. _جمع در این معادله:

• ¹ / _{Rجمع = ¹ / R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}
• به عنوان مثال ، یک مدار الکتریکی دارای مقاومت هایی به ترتیب 2 اهم و 4 اهم است که به طور موازی به هم متصل شده اند. ¹ / _{Rجمع = 1/2 + 1/4 = 3/4 1 = (3/4) Rجمع رجمع = 1/(3/4) = 4/3 = 33 1.33 اهم.}

مرحله 6. ولتاژ پاسخ خود را بیابید

به یاد داشته باشید ، هنگامی که ولتاژ کلی مدار الکتریکی را پیدا کردیم ، از قبل میزان ولتاژ هر سیم موازی را می دانیم. برای تکمیل محاسبه از قانون اهم استفاده کنید. به نمونه سوالات زیر توجه کنید:

• مدار الکتریکی دارای جریان 5 آمپر و مقاومت کلی 1.33 اهم است.
• طبق قانون اهم ، من = V / R به طوری که V = IR
• V = (5A) (1 ، 33Ω) = 6.65 ولت

نکات

• اگر یک مدار الکتریکی پیچیده دارید ، به عنوان مثال مقاومت هایی را به موازات هم متصل کرده اید و سری ، دو نزدیکترین مقاومت را انتخاب کنید. با استفاده از قوانین مربوط به مقاومت در مدارهای سری و موازی ، مقاومت کلی را از طریق دو مقاومت پیدا کنید. اکنون ، می توانید آن را به عنوان یک مقاومت واحد در نظر بگیرید. این روند را تا زمانی ادامه دهید که مداری ایجاد شود که مقاومتها در آن چیده شده باشند فقط به صورت سری یا موازی.
• ولتاژ روی مقاومت اغلب "افت ولتاژ" نامیده می شود.

• شرایط زیر را درک کنید:

  • مدار/رشته الکتریکی - ترتیب اجزای مختلف (مقاومت ها ، خازن ها و سلف ها) ، که توسط کابل ها به هم متصل شده و می توان آنها را تغذیه کرد.
  • مقاومت - عنصری است که جریان الکتریکی را کاهش داده یا از آن جلوگیری می کند.
  • جریان - جریان بار الکتریکی در کابل. بیان شده در آمپر (A).
  • ولتاژ - میزان بار الکتریکی که در هر ثانیه عبور می کند. بر حسب واحد ولت (V) بیان می شود.
  • مقاومت - اندازه گیری مخالفت یک عنصر با جریان الکتریکی. بیان شده در اهم (Ω)