科目：
- 直列回路と並列回路全般
- 実際の直列接続
- 直列接続: 交換抵抗を計算します
- 直列接続: 電流と部分電圧を計算します
- 並列接続：交換抵抗の計算
- 並列接続: 部分電流を計算する
- 複合回路
- 複合サーキット練習
一般的な直列回路と並列回路:
このページでは、自動車技術で使用される直列回路、並列回路、および複合回路について説明します。 の知識 基本的な電子機器 これには必要です。
直列接続:
次の回路は、12 ボルトのバッテリー、ヒューズ (F)、閉じたスイッチ (S)、および 1 つのランプ (L2 と L1) を備えた回路を示しています。 ランプ L2 のマイナス線はランプ LXNUMX のプラス線に接続されています。 これを直列接続と呼びます。
両方のランプに流れる電流は同じです。 緊張感が分散されます。 この例では同じ電力の 12 つのランプが使用されているため、6 ボルトのバッテリー電圧はランプごとに XNUMX ボルトに分割されます。 このため、自動車技術におけるランプは直列に配置されません。 さらに、XNUMX つのランプに欠陥が発生すると、回路全体が遮断され、もう XNUMX つのランプが点灯しなくなります。
並列接続:
自動車技術では、ほとんどの場合、並列回路が扱われます。 次の回路は、ランプ L1 と L2 の両方に独自のプラス線とアース線がある回路を示しています。 各消費者の両端の電圧はバッテリ電圧と等しくなります。 これは電圧測定で確認できます。 この例では、直列接続と同じランプが使用されています。 ただし、ここではランプがより多くの電圧と電流を受け取るため、より明るく点灯します。
並列回路のもう XNUMX つの特性は、XNUMX つのランプに欠陥があっても、もう XNUMX つのランプの動作に影響を与えないことです。
実際の直列接続:
前の段落で説明したように、自動車テクノロジーでは、ほとんどの場合、並列接続された消費者を扱います。 結局のところ、消費者が動作できるようにできるだけ多くの電圧と電流を確保し、消費者の XNUMX つが故障した場合の中断のリスクをできるだけ少なくしたいと考えています。
実際には、タスクを実行するために直列に配置されたコンシューマーが見つかります。 室内ファン/ヒーターモーターを例に挙げます。 ファンの速度を調整するために、電気モーターと接地点の間の接地接続に抵抗が直列に配置されます。 これを直列抵抗とも呼びます。
XNUMX つ以上の抵抗を直列に配置すると、損失が増加し、電気モーターの両端の電圧が減少します。
詳細については、次のページをご覧ください。 車室内ファンの直列抵抗。
不要な直列接続が存在する可能性もあります。 たとえば、電圧損失を引き起こすプラス接続またはグランド接続の遷移抵抗（「」のページを参照）マルチメーターで測定する"）。
直列接続: 交換抵抗の計算:
すべての電気消費者は内部に電気を持っています 抵抗。 抵抗が高いと電流が低くなります。 言い換えれば、抵抗によって電流の強さが決まります。 供給される電圧は電源電圧 (Ub、またはバッテリー電圧) と同じです。
この例では、消費者 (R1 と R2) が直列に接続されています。 R1 のマイナスは R2 のプラスに接続されます。 抵抗器を流れる電流は等しいです。 オームの法則を使用して電流、そして最終的には部分電圧を計算するには、置換抵抗を計算することから始めます。 抵抗値は次のとおりです。
- R1 = 15Ω
- R2 = 10Ω
置換抵抗を計算するには、図の抵抗器 R1 と R2 を Rv に置き換えます。
直列回路では、抵抗値を加算できます。 計算式と効果は以下の通りです。
計算の結果、交換抵抗は 25 オームであることがわかります。 次の例では、Rv を使用してさらに計算できます。
直列接続: 電流と部分電圧を計算します:
このセクションでは、抵抗 R1 と R2 の合計電流と部分電圧を計算します。 まず、電源電圧 (Ub) が必要です。 この計算例では、この電圧は 14 ボルトです。
既知の電源電圧 (Ub) と置換抵抗 (Rv) を使用して、合計電流 (I) を計算できます。 I を次のように決定します。 オームの法則:
直列回路内の各抵抗を流れる電流は同じです。 図中の緑色の矢印は流れの方向を示します。 電流は560ミリアンペアです。
電流がわかったので、部分電圧を計算できます。 これを使用して、各抵抗が「消費」する電圧を決定します。
- 抵抗器 R1 の両端の電圧 (U) は、UR1 と呼ばれます。 オームの法則を使用して、電流強度に抵抗値を乗算します。 抵抗の両端の電圧は 8,4 ボルトです。
- 同じ電流を使用して UR2 を計算しますが、R2 の抵抗値を使用します。 この電圧は 5,6 ボルトです。
確認するには、部分電圧を加算し、電源電圧と比較します。 UR1 と UR2 を加算すると、14 ボルトになります。 これは電源電圧に等しい。 異なる答えに到達した場合は、中間丸めや計算エラーによるわずかな誤差が原因である可能性があります。
並列接続: 置換抵抗の計算:
この例では、R1 と R2 が並列に接続されています。 現在、一方の消費者のマイナスはもう一方の消費者のプラスに接続されなくなりました。 抵抗の両端の電圧はバッテリー電圧と等しくなります。 電流は抵抗器全体に分配されます。 抵抗値が等しい場合、合計電流 (I total、It と略記) は 1 で割られます。 それを計算するには、まず交換抵抗を決定する必要があります。 もう一度、R2 と RXNUMX を Rv と呼ばれる XNUMX つの抵抗に置き換えます。 その後、直列接続の例と同じ状況が得られます。 抵抗値は次のとおりです。
- R1 = 10Ω
- R2 = 20Ω
並列回路では抵抗値を加算できません。 一般的な式は次のとおりです。
R1 と R2 の抵抗値を入力します。
方法 1: XNUMX 分の XNUMX と XNUMX 分の XNUMX の結果を計算し、値を加算します。
方法 2: もう 1 つの方法は、分数形式で置換抵抗を計算することです。 R2 と R2 の値を再度式に入力します。 分割線 (分母) の下には等しくない数値があります。 分母を加算することはできません。 したがって、まずそれらを同名にします。 この例では、それは簡単です。1 分の 1 は 1 分の 20 に 3 回入るので、6,67 分の 1 に XNUMX を掛けます。すると、XNUMX 分の XNUMX が得られます。 比例的にはXNUMX分のXNUMXと同じです。 同じ分母を使用して分数を加算できます。これは XNUMX 分の XNUMX になります。 交換抵抗を計算するには、分数を逆にする必要があります。XNUMX/RV は RV/XNUMX になり (その後、/XNUMX を取り消すことができます)、XNUMX 分の XNUMX は XNUMX を XNUMX で割った値になります。XNUMX オームの結果は、方法 XNUMX の結果と等しくなります。 。
並列接続: 部分電流を計算:
Ub と Rv を互いに除算することで、合計電流 (It) を計算できます。
現在のイトタールはI1とI2に分割される。 R1 には R2 とは異なる電流が流れます。 接合部では部分電流が再び集まり、バッテリーのマイナスに戻ります。
並列接続では、各消費者の両端の電圧は電源電圧と等しくなります。
UR1 と UR2 の式にバッテリー電圧と同じ値を入力します。この場合は 14 ボルトです。 電圧を抵抗値で割って部分電流を取得します。 抵抗器 R1 には 1,4 アンペアの電流が流れ、R2 には 700 ミリアンペアの電流が流れます。
2,1 つの部分電流を加算すると、合計電流は XNUMX アンペアになります。
結合回路:
結合回路では、1 つの回路で直列回路と並列回路を扱います。 この図では、抵抗器 R2 が並列接続された抵抗器 R3 および R1 と直列になっていることがわかります。 実際には、2 つのランプへの不良なプラス線でこの問題が発生する可能性があります。この場合の R3 は遷移抵抗、RXNUMX と RXNUMX はランプです。
次のデータに基づいて電流と電圧を計算します。
- Ub = 12 ボルト;
- R1 = 0,5Ω
- R2 = 15Ω
- R3 = 15Ω
並列回路では、抵抗の両端の電圧が電源電圧に等しいことがわかります。 ここでは複合回路を扱っているため、これは当てはまりません。 一部は R1 によって占められます。 ただし、R2 と R3 の両端の電圧は等しいです。
わかりやすくするために、計算を 5 つのステップに分けます。
1. 並列接続の Rv を決定します。
便宜上、R2 と R3 を Rv に置き換え、Rv を分数形式で計算します。
ここで直列接続になります。R1 は明らかに 0,5 Ω のままで、Rv は 7,5 Ω になります。
2. 直列接続の Rv を決定します。
ステップ 1 では、R2 と R3 の置換抵抗が決定されました。 交換用の抵抗は抵抗 R1 と直列でした。
このステップでは、R1 と Rv の抵抗値を加算して交換抵抗を再度計算しますが、今度は直列回路の抵抗値を計算します。 この置換抵抗を回路内の「XNUMX 番目の」Rv であるため、Rv' (アクセント付き) と呼びます。
3. 合計を計算します。
合計電流は 1,5 A で、抵抗 R1 と置換抵抗 Rv' を流れます。
4. 部分電圧を計算します。
私たちは計画を段階的に再構築します。 R1 と Rv を直列に配置して、合計電流と抵抗値を使用して部分電圧 UR1 と URv を計算します。
確認するには、加算された部分電圧は電源電圧 (UR1 + URv = Ub) に対応するため、これまでのところ計算エラーは発生していません。
5. フローを計算します。
またまたスケジュールをこなしていきます。 ステップ 4 では、抵抗 R1 の両端の電圧が 0,75 ボルトであることがわかりました。 交換用抵抗 Rv の両端の電圧は 11,25 ボルトです。 並列回路では消費者の両端の電圧は同じであるため、R2 と R3 の両方の電圧は 11,25 ボルトであることがわかります。
計算の結果、合計電流が R1 を流れ、その後、電流が R2 と R3 に分配されることがわかります。 抵抗値が異なると、これらの電流は互いに異なります。
複合サーキット練習:
このセクションでは、組み合わせた回路を自分で計算する練習をすることができます。 自分で簡単に行うには、前の段落の手順 1 ～ 5 に従うことができます。 ステップ 6 のステップバイステップ計画を拡張して、R4 と R5 の部分電圧を計算します。
データム:
- Ub = 10ボルト
- R1 = 1Ω
- R2 = 10Ω
- R3 = 4Ω
- R4 = 5Ω
- R5 = 15Ω
欲しい:
- すべての部分電圧 (UR1 ～ UR5)
- すべてのサブストリーム。
