Hoe de stroomsterkte in een serieschakeling te berekenen

Inhoud

• Serie circuitvoorbeelden
• Tips
• Amperage (of ampères) in een seriecircuit
• Serie schakelschema en formule
• Condensatoren en smoorspoelen
• Serie versus parallelle circuits
• Gelijkstroom versus wisselstroom

Seriecircuits verbinden weerstanden zodanig dat de stroom, gemeten door amplitude of stroomsterkte, één pad in het circuit volgt en overal constant blijft. De stroom vloeit in de tegenovergestelde richting van elektronen door elke weerstand, die de stroom van elektronen belemmeren, de een na de andere in een enkele richting van het positieve uiteinde van de batterij naar het negatieve. Er zijn geen externe takken of paden waarlangs de stroom kan reizen, zoals in een parallel circuit.

Serie circuitvoorbeelden

Seriecircuits komen veel voor in het dagelijks leven. Voorbeelden hiervan zijn sommige soorten kerst- of vakantielichten. Een ander bekend voorbeeld is een lichtschakelaar. Bovendien werken computers, televisies en andere huishoudelijke elektronische apparaten allemaal volgens het concept van een serieschakeling.

Tips

Amperage (of ampères) in een seriecircuit

Je kunt de amplitude, in ampères of ampères die wordt gegeven door de variabele A, van de serieschakeling berekenen door de weerstand bij elke weerstand in de schakeling op te tellen als R en de spanning samenvat als V, dan het oplossen van voor I in de vergelijking V = I / R waarin V is de spanning van de batterij in volt, ik is actueel en R is de totale weerstand van de weerstanden in ohm (Ω). De spanningsval moet gelijk zijn aan de spanning van de batterij in een serieschakeling.

De vergelijking V = I / R, bekend als de wet van Ohm, geldt ook voor elke weerstand in het circuit. De stroom door een serieschakeling is constant, wat betekent dat deze bij elke weerstand hetzelfde is. U kunt de spanningsval bij elke weerstand berekenen met behulp van Ohms Law. In serie wordt de spanning van de batterijen verhoogd, wat betekent dat ze korter meegaan dan wanneer ze parallel zouden zijn.

Serie schakelschema en formule

••• Syed Hussain Ather

In het bovenstaande circuit is elke weerstand (aangegeven door zigzaglijnen) in serie verbonden met de spanningsbron, de batterij (aangegeven door de + en - rond de niet-verbonden lijnen). De stroom vloeit in één richting en blijft constant op elk deel van het circuit.

Als u elke weerstand zou optellen, zou u een totale weerstand van 18 Ω krijgen (ohm, waarbij ohm de weerstandsmaat is). Dit betekent dat u de stroom kunt berekenen met V = I / R waarin R is 18 Ω en V is 9 V om een ​​stroom I van 162 A (ampères) te krijgen.

Condensatoren en smoorspoelen

In een serieschakeling kunt u een condensator met een capaciteit aansluiten C en laat het na verloop van tijd opladen. In deze situatie wordt de stroom over het circuit gemeten als I = (V / R) x exp waarin V is in volt, R is in ohm, C is in Farads, t is tijd in seconden, en ik zit in ampère. Hier exp verwijst naar de Euler-constante e.

De totale capaciteit van een serieschakeling wordt gegeven door 1 / C_totaal = 1 / C₁ + 1 / C₂ + ... _ waarin elke inverse van elke afzonderlijke condensator aan de rechterkant wordt opgeteld (_1 / C₁, 1 / C__₂, enzovoort.). Met andere woorden, de inverse van de totale capaciteit is de som van de individuele inversies van elke condensator. Naarmate de tijd toeneemt, wordt de lading op de condensator groter en de stroom vertraagt ​​en benadert nul, maar bereikt deze nooit volledig.

Op dezelfde manier kunt u een inductor gebruiken om de stroom te meten I = (V / R) x (1 - exp), waarin de totale inductantie L de som is van de inductantiewaarden van de afzonderlijke inductoren, gemeten in Henries. Wanneer een serieschakeling lading opbouwt terwijl een stroom vloeit, genereert de inductor, een draadspiraal die gewoonlijk een magnetische kern omgeeft, een magnetisch veld in reactie op de stroomstroom. Ze kunnen worden gebruikt in filters en oscillatoren,

Serie versus parallelle circuits

Bij parallelle circuits, waarbij de stroom door verschillende delen van de circuits vertakt, worden de berekeningen "omgedraaid". In plaats van de totale weerstand te bepalen als de som van individuele weerstanden, wordt de totale weerstand gegeven door 1 / Rtotal_ _ = 1 / R1 + 1 / R__2 + … (dezelfde manier om de totale capaciteit van een serieschakeling te berekenen).

De spanning, niet de stroom, is constant in het circuit. De totale parallelle circuitstroom is gelijk aan de som van de stroom over elke tak. Je kunt zowel stroom als spanning berekenen met behulp van de wet van Ohm (V = I / R).

••• Syed Hussain Ather

In het parallelle circuit hierboven, zou de totale weerstand worden gegeven door de volgende vier stappen:

Merk in de bovenstaande berekening op dat u stap 5 alleen kunt bereiken vanaf stap 4 als er slechts één term aan de linkerkant is (1 / R_totaal ) en slechts één term aan de rechterkant (29/20 Ω).

Evenzo is de totale capaciteit in een parallel circuit eenvoudig de som van elke individuele condensator, en de totale inductantie wordt ook gegeven door een omgekeerde relatie (1 / Ltotal_ _ = 1 / L1 + 1 / L__2 + … ).

Gelijkstroom versus wisselstroom

In circuits kan stroom constant stromen, zoals het geval is in een gelijkstroom (DC), of fluctueren in een golfachtig patroon, in wisselstroomcircuits (AC). In een wisselstroomcircuit verandert de stroom tussen een positieve en negatieve richting in het circuit.

De Britse natuurkundige Michael Faraday demonstreerde het vermogen van DC-stromen met de dynamo-elektrische generator in 1832, maar hij kon zijn vermogen niet over lange afstanden overbrengen en de DC-spanningen vereisten gecompliceerde circuits.

Toen de Servisch-Amerikaanse natuurkundige Nikola Tesla in 1887 een inductiemotor maakte met wisselstroom, liet hij zien hoe deze gemakkelijk over lange afstanden kon worden overgedragen en kon worden omgezet tussen hoge en lage waarden met behulp van transformatoren, een apparaat dat werd gebruikt om de spanning te veranderen. Al snel begonnen rond de eeuwwisseling van de 20e-eeuwse huishoudens in Amerika de gelijkstroom te stoppen ten gunste van AC.

Tegenwoordig gebruiken elektronische apparaten waar nodig zowel AC als DC. DC-stromen worden gebruikt met halfgeleiders voor kleinere apparaten die alleen moeten worden in- en uitgeschakeld, zoals laptops en mobiele telefoons. Wisselspanning wordt getransporteerd door lange draden voordat deze wordt omgezet in gelijkstroom met behulp van een gelijkrichter of diode om deze apparaten, zoals gloeilampen en batterijen, van stroom te voorzien.