Kandungan

• Langkah-langkah
• Petua

Kaedah paling mudah untuk membayangkan rangkaian siri adalah memikirkan rangkaian unsur. Unsur-unsur ini disusun berturut-turut pada baris yang sama. Oleh itu, hanya ada satu jalan yang boleh diambil oleh elektron dan cas. Setelah memahami perincian yang terlibat dalam hubungan bersiri, anda dapat belajar bagaimana mengira jumlah arus elektrik.

Langkah-langkah

Bahagian 1 dari 4: Terminologi Asas Pembelajaran

1. 

   Fahami apa yang ada sekarang. Arus elektrik adalah aliran teratur partikel bermuatan elektrik (seperti elektron) atau, secara matematik, aliran cas per unit masa. Tetapi apakah cas dan elektron? Elektron adalah zarah bermuatan negatif. Caj adalah harta benda fizikal yang digunakan untuk mengenal pasti sama ada ia dikenakan caj positif atau negatif. Seperti magnet, cas isyarat sama menolak dan cas isyarat bertentangan tertarik.
   • Mari gunakan air sebagai contoh. Air dibentuk oleh molekul H₂O (dua atom hidrogen dan satu atom oksigen terikat bersama). Kita tahu bahawa atom oksigen dan atom hidrogen bersatu membentuk molekul H₂THE.
   • Aliran air terdiri daripada berjuta-juta dan berjuta-juta molekul ini. Kita dapat membandingkan arus air dengan arus elektrik; molekul air setara dengan elektron, dan muatan elektrik ke atom hidrogen dan oksigen.

2. 

   
   
   Fahami apakah perbezaan yang berpotensi. Perbezaan potensi (juga disebut voltan elektrik) adalah "daya" yang menyebabkan arus elektrik bergerak. Untuk menggambarkan apa perbezaan potensial, mari kita fikirkan tentang bateri: di dalamnya, terdapat serangkaian tindak balas kimia yang membawa kepada pengagregatan elektron pada kutub positifnya.
   • Sekiranya kita menyambungkan kutub positif bateri ke kutub negatif melalui wayar, kita akan menyebabkan elektron bergerak bersama (ini disebabkan tolakan cas dari isyarat yang sama).
   • Oleh kerana prinsip pemuliharaan cas elektrik (dia mengatakan bahawa jumlah cas elektrik dalam sistem terpencil mestilah tetap), elektron akan cuba mengimbangkan cas dalam sistem dari titik kepekatan tertinggi hingga titik kepekatan terendah (iaitu, dari tiang positif ke kutub negatif bateri).
   • Pergerakan elektron ini menghasilkan perbezaan potensi (atau hanya ddp).

3. 

   
   
   Fahami apa itu rintangan. Rintangan elektrik adalah penentangan terhadap aliran cas elektrik.
   • Perintang adalah komponen litar yang mempunyai rintangan yang ketara. Mereka disusun di bahagian litar tertentu untuk mengatur aliran cas atau elektron.
   • Sekiranya tidak ada perintang dalam litar, tidak akan ada kawalan pergerakan elektron. Dalam kes ini, peralatan mungkin menerima beban berlebihan dan akhirnya rosak (atau terlalu panas kerana beban berlebihan).

Bahagian 2 dari 4: Mengira jumlah arus elektrik litar siri

1. 

   
   
   Hitung jumlah rintangan. Ambil jerami plastik dan minum sedikit air. Sekarang, hancurkan beberapa bahagian jerami dan minum lagi. Adakah anda menyedari ada perbezaan? Cecair itu mesti masuk dalam jumlah yang lebih kecil. Setiap bahagian jerami yang tersok berfungsi sebagai perintang; mereka berfungsi untuk menyekat laluan air (yang seterusnya memainkan peranan arus elektrik). Oleh kerana penyok mengikut urutan, kami mengatakan bahawa ia adalah seri. Berdasarkan contoh ini, kita dapat menyimpulkan bahawa rintangan total persatuan siri akan sama dengan:
   • R_(jumlah) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Hitung perbezaan jumlah potensi. Dalam kebanyakan perkara, jumlah nilai ddp akan diberikan dalam penyataan; jika masalah memberikan nilai ddp individu untuk setiap perintang, kita boleh menggunakan persamaan berikut:
   • U_(jumlah) = U₁ + U₂ + U₃.
   • Mengapa persamaan ini? Mari kita perhatikan analogi jerami sekali lagi: setelah menguli, apa yang berlaku? Anda perlu mendorong lebih keras agar air dapat melalui jerami. Jumlah daya yang anda buat bergantung pada jumlah daya yang diperlukan pada setiap titik yang hancur pada jerami.
   • "Kekuatan" yang diperlukan adalah perbezaan potensi; ia menyebabkan aliran air atau arus elektrik. Oleh itu, kita dapat menyimpulkan bahawa jumlah ddp akan dikira dengan menambahkan ddps individu setiap perintang.

3. 

   Hitung jumlah arus elektrik sistem. Menggunakan analogi jerami sekali lagi: setelah menguli, adakah jumlah air berubah? Tidak. Walaupun kelajuan cecair berubah, jumlah air yang anda minum tidak berubah. Sekiranya anda melihat air masuk dan meninggalkan bahagian jerami yang hancur, anda akan melihat bahawa kedua-dua kuantiti ini sama; ini disebabkan oleh kelajuan aliran cecair yang tetap. Oleh itu, kami dapat mengesahkan bahawa:
   • Saya₁ = Saya₂ = Saya₃ = Saya_(jumlah).

4. 

   Ingat undang-undang pertama Oh M. Selain persamaan yang ditunjukkan, anda juga boleh menggunakan persamaan undang-undang Oh M: ia mengaitkan perbezaan potensi (ddp), arus total dan rintangan litar.
   • U_(jumlah) = Saya_(jumlah) x R_(jumlah).

5. 

   Selesaikan contoh berikut. Tiga perintang, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω dan R₃ = 9Ω, dikaitkan dalam siri. Perbezaan potensi yang berlaku pada litar ialah 2.5V. Hitungkan nilai jumlah arus elektrik. Untuk memulakan, mari hitung jumlah rintangan litar:
   • R_(jumlah) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Oleh itu, R_(jumlah)= 21Ω

6. 

   Memohon undang-undang Oh M untuk menentukan jumlah nilai arus elektrik:
   • U_(jumlah) = Saya_(jumlah) x R_(jumlah).
   • Saya_(jumlah) = U_(jumlah)/ R_(jumlah).
   • Saya_(jumlah) = 2.5V / 21Ω.
   • Saya_(jumlah) = 0.1190A.

Bahagian 3 dari 4: Mengira jumlah arus elektrik litar secara selari

1. 

   Fahami apa itu litar selari. Seperti namanya, litar selari mengandungi elemen yang disusun secara selari. Untuk ini, banyak wayar digunakan untuk membuat jalan di mana arus elektrik dapat bergerak.

2. 

   Hitung perbezaan jumlah potensi. Oleh kerana semua terminologi telah dijelaskan di bahagian sebelumnya, kita pergi ke demonstrasi persamaan yang berlaku dalam litar selari. Untuk menggambarkan, bayangkan paip dengan dua garpu (dengan diameter yang berbeza). Agar air dapat melalui kedua-dua paip, adakah perlu untuk menerapkan daya yang berbeza pada setiap paip tersebut? Tidak. Anda hanya memerlukan kekuatan yang cukup untuk membuat air mengalir. Oleh itu, memandangkan air memainkan peranan arus elektrik dan daya itu memainkan peranan perbezaan yang berpotensi, kita dapat mengatakan bahawa:
   • U_(jumlah) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Hitung jumlah rintangan elektrik. Katakan anda mahu mengatur air yang melalui dua paip. Apakah kaedah terbaik untuk melakukan ini? Gunakan hanya satu injap berhenti di setiap garpu atau pasang beberapa injap berturut-turut? Pilihan kedua adalah pilihan terbaik. Untuk rintangan, analogi berfungsi dengan cara yang sama. Perintang yang disambungkan secara bersiri mengatur arus elektrik dengan cara yang lebih cekap daripada ketika mereka disambungkan secara selari. Persamaan yang digunakan untuk mengira jumlah rintangan dalam litar selari adalah:
   • 1 / R_(jumlah) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Hitung jumlah arus elektrik. Kembali ke contoh kita: jalan yang dilalui air dibahagi. Perkara yang sama berlaku untuk arus elektrik. Oleh kerana terdapat banyak jalan di mana beban dapat bergerak, kita mengatakan bahawa arus terbahagi. Jalur yang berbeza tidak semestinya akan menerima jumlah beban yang sama. Ini bergantung pada ketahanan dan bahan setiap wayar. Oleh itu, persamaan untuk mengira jumlah arus elektrik akan menjadi jumlah arus untuk setiap jalan:
   • Saya_(jumlah) = Saya₁ + Saya₂ + Saya₃.
   • Kita tidak boleh menggunakan formula ini tanpa nilai arus elektrik individu. Untuk kes ini, kita juga dapat menerapkan undang-undang pertama Oh M.

Bahagian 4 dari 4: Menyelesaikan contoh dengan litar selari dan siri

1. 

   Selesaikan contoh berikut. Empat perintang dalam litar dibahagikan kepada dua wayar secara selari. Rentetan pertama mengandungi R₁ = 1Ω dan R₂ = 2Ω. Kawat kedua mengandungi R₃ = 0.5Ω dan R₄ = 1.5Ω. Perintang setiap wayar dihubungkan secara bersiri. Perbezaan potensi yang digunakan pada wayar pertama ialah 3V. Hitung jumlah nilai arus elektrik.

2. 

   Mulakan dengan mengira jumlah rintangan. Oleh kerana perintang pada setiap wayar disambungkan secara bersiri, pertama-tama kita mengira jumlah rintangan pada setiap wayar.
   • 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. 

   Ganti nilai dari langkah sebelumnya dalam persamaan untuk persatuan selari. Oleh kerana wayar dihubungkan secara selari, kita sekarang menerapkan nilai dari item sebelumnya dalam persamaan untuk sambungan secara selari.
   • (1 / R_(jumlah)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(jumlah)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(jumlah)) = 5/6.
   • R_(jumlah) = 1,2Ω.

4. 

   Hitung perbezaan jumlah potensi. Oleh kerana perbezaan potensi adalah sama dalam perkaitan selari, kita dapat mengatakan bahawa:
   • U_(jumlah) = U₁ = 3V.

5. 

   Memohon undang-undang Oh M. Sekarang, gunakan undang-undang Oh M untuk menentukan nilai jumlah arus elektrik.
   • U_(jumlah) = Saya_(jumlah) x R_(jumlah).
   • Saya_(jumlah) = U_(jumlah)/ R_(jumlah).
   • Saya_(jumlah) = 3V / 1.2Ω.
   • Saya_(jumlah) = 2.5 A.

Petua

• Nilai rintangan total litar selari selalu kurang daripada nilai rintangan semua perintang lain dalam persatuan.
• Istilah penting:
  • Litar elektrik: sekumpulan komponen (perintang, kapasitor dan induktor) yang disambungkan oleh wayar yang melewati arus elektrik mengikut urutan.
  • Perintang: komponen yang dapat mengurangkan intensiti arus elektrik.
  • Arus elektrik: aliran cas elektrik yang diperintahkan. Unit S.I. anda adalah ampere (THE).
  • Perbezaan potensi (ddp): kerja yang dihasilkan per unit cas elektrik. Unit S.I. anda adalah volt (V).
  • Rintangan elektrik: ukuran penentangan terhadap aliran arus elektrik. Unit S.I. anda adalah Oh M (Ω).