Subiecte:
- Circuite în serie și paralele în general
- Conexiunea în serie în practică
- Conexiune în serie: calculați rezistența de înlocuire
- Conexiune în serie: calculați curentul și tensiunea parțială
- Conexiune paralelă: calculați rezistența de înlocuire
- Conexiune în paralel: calculați curenții parțiali
- Circuit combinat
- Exercițiu cu circuit combinat
Circuite în serie și paralele în general:
Pe această pagină ne uităm la circuitele în serie, circuitele paralele și circuitele combinate care sunt utilizate în tehnologia auto. Cunoașterea electronica de baza este necesar pentru aceasta.
Conexiune în serie:
Următorul circuit prezintă un circuit cu o baterie de 12 volți, o siguranță (F), întrerupător închis (S) și două lămpi (L1 și L2). Firul negativ al lămpii L1 este conectat la firul pozitiv al lămpii L2. Numim asta o conexiune în serie.
Curentul prin ambele lămpi este același. Tensiunea este distribuită. Deoarece în exemplu au fost folosite două lămpi cu aceeași putere, tensiunea bateriei de 12 volți se împarte în 6 volți per lampă. Din acest motiv, lămpile din tehnologia auto nu sunt plasate în serie. În plus, dacă apare o lampă defectă, întregul circuit va fi întrerupt, provocând ca cealaltă lampă să nu mai ardă.
Conexiune in paralel:
În tehnologia auto, aproape întotdeauna avem de-a face cu circuite paralele. Următorul circuit arată circuitul în care lămpile L1 și L2 au ambele fir pozitiv și împământare. Tensiunea pe fiecare consumator este egală cu tensiunea bateriei; acest lucru poate fi văzut în măsurarea volților. În acest exemplu sunt folosite aceleași lămpi ca și în conexiunea în serie; Totuși, aici ard mai strălucitor deoarece lămpile primesc acum mai multă tensiune și curent.
O altă proprietate a unui circuit paralel este că, dacă o lampă este defectă, aceasta nu afectează funcționarea celeilalte lămpi.
Conectarea în serie în practică:
După cum este descris în paragraful anterior, în tehnologia auto avem aproape întotdeauna de-a face cu consumatori conectați în paralel. La urma urmei, ne dorim cât mai multă tensiune și curent pentru a permite consumatorilor să lucreze și un risc cât mai mic de întreruperi dacă unul dintre consumatori eșuează.
În practică, găsim consumatori care sunt plasați în serie pentru a-și îndeplini sarcina. Luăm ca exemplu motorul ventilatorului/încălzitorului interior. Pentru a regla viteza ventilatorului, o rezistență este plasată în serie în legătura de masă dintre motorul electric și punctul de masă. Numim acest lucru și un rezistor în serie.
Prin plasarea unuia sau mai multor rezistențe în serie, pierderea crește și tensiunea la motorul electric scade.
Citiți mai multe despre asta pe pagina: rezistența de serie a ventilatorului habitaclului.
Poate exista și o conexiune în serie nedorită; de exemplu, o rezistență de tranziție într-o conexiune pozitivă sau de masă care are ca rezultat pierderea de tensiune (vezi pagina „se masoara cu multimetrul").
Conexiune în serie: calculați rezistența de înlocuire:
Fiecare consumator de electricitate are unul intern rezistor. O rezistență ridicată are ca rezultat un curent scăzut; cu alte cuvinte: rezistența determină puterea curentului. Tensiunea furnizată este egală cu tensiunea sursei (Ub sau tensiunea bateriei).
În exemplu, consumatorii (R1 și R2) sunt conectați în serie. Negativul lui R1 este legat de pozitivul lui R2. Curentul prin rezistențe este egal. Pentru a calcula curentul și în cele din urmă tensiunile parțiale folosind legea lui Ohm, putem începe prin a calcula rezistența de înlocuire. Valorile rezistenței sunt următoarele:
- R1 = 15 Ω
- R2 = 10 Ω
Pentru a calcula rezistența de înlocuire, înlocuim rezistențele R1 și R2 din diagramă cu Rv.
Într-un circuit în serie putem adăuga valorile rezistenței împreună. Formula și efectul sunt prezentate mai jos.
Rezultatul calculului ne arată că rezistența de înlocuire este de 25 Ohm. În următoarele exemple putem calcula în continuare cu Rv.
Conexiune în serie: calculați curentul și tensiunile parțiale:
În această secțiune calculăm curentul total și tensiunile parțiale pe rezistențele R1 și R2. Pentru început, avem nevoie de o sursă de tensiune (Ub). În acest exemplu de calcul, această tensiune este de 14 volți.
Cu o tensiune sursă cunoscută (Ub) și rezistență de înlocuire (Rv) putem calcula curentul total (I). Determinăm eu cu Legea lui Ohm:
Curentul dintr-un circuit în serie este același prin fiecare rezistor. Săgeata verde din figură indică direcția fluxului. Curentul este de 560 miliamperi.
Acum că curentul este cunoscut, putem calcula tensiunile parțiale. Folosim acest lucru pentru a determina câtă tensiune „consumă” fiecare rezistor.
- Tensiunea (U) pe rezistorul R1 este denumită: UR1. Folosind legea lui Ohm înmulțim intensitatea curentului cu valoarea rezistenței. Tensiunea pe rezistor este de 8,4 volți.
- Calculăm UR2 cu același curent, dar acum cu valoarea rezistenței lui R2; această tensiune este de 5,6 volți.
Pentru a verifica, puteți adăuga tensiunile parțiale și le puteți compara cu tensiunea sursei. Adăugăm UR1 și UR2 împreună: acesta este 14 volți. Aceasta este egală cu tensiunea sursei. Dacă ajungeți la un răspuns diferit, acest lucru se poate datora unei mici abateri din cauza rotunjirii intermediare sau a unei erori în calcul.
Conexiune paralelă: calculați rezistența de înlocuire:
În acest exemplu, R1 și R2 sunt conectate în paralel. Acum minusul unui consumator nu mai este conectat la plusul celuilalt. Tensiunea pe rezistoare este acum egală cu tensiunea bateriei. Curentul este distribuit peste rezistențe. Cu valori de rezistență egale, curentul total (I total, prescurtat ca It) se împarte la doi. Pentru a-l calcula, trebuie mai întâi să determinăm rezistența de înlocuire. Încă o dată înlocuim R1 și R2 cu un rezistor, numit Rv. Obținem apoi aceeași situație ca în exemplul cu conexiunea în serie. Valorile rezistenței sunt:
- R1 = 10 Ω
- R2 = 20 Ω
Într-un circuit paralel nu putem adăuga valorile rezistenței. Formula generală este:
Introducem valorile rezistenței lui R1 și R2:
Calea 1: Calculăm rezultatul unei zecimi și al douăzecimii și adunăm valorile împreună.
Calea 2: O altă modalitate este de a calcula rezistența de înlocuire sub formă de fracție. Introducem din nou valorile lui R1 și R2 în ecuație. Sub liniile de separare (numitorii) sunt numere inegale; nu putem aduna numitorii împreună. Prin urmare, le facem mai întâi eponime. În acest exemplu, este ușor: o zecime intră de două ori într-o zecime de două ori, așa că înmulțim o zecime întreagă cu 2. Apoi obținem două douăzecimi. Proporțional, este la fel cu o zecime. Cu aceiași numitori putem adăuga fracția: rezultă trei douăzecimi. Pentru a calcula rezistența de înlocuire trebuie să inversăm fracția: 1/RV devine RV/1 (putem tăia apoi /1) și trei douăzecimi devin 20 împărțit la 3. Rezultatul de 6,67 Ohm este egal cu rezultatul modului 1 .
Conexiune în paralel: calculați curenții parțiali:
Putem calcula curentul total (It) împărțind Ub și Rv unul la altul:
Actualul Itotaal va fi împărțit în I1 și I2. Un curent diferit trece prin R1 decât prin R2. La joncțiune, curenții parțiali se reunesc din nou și se întoarce la negativul bateriei.
Într-o conexiune în paralel, tensiunea pe fiecare consumator este egală cu tensiunea sursei:
Introducem aceeași valoare ca și tensiunea bateriei în formulele pentru UR1 și UR2: în acest caz 14 volți. Împărțim tensiunea la valorile rezistenței și obținem curenții parțiali. Un curent de 1 amperi trece prin rezistorul R1,4 și 2 miliamperi prin R700.
Când adunăm cei doi curenți parțiali, obținem curentul total de 2,1 amperi.
Circuit combinat:
Cu un circuit combinat avem de-a face cu un circuit în serie și paralel într-un singur circuit. În figură vedem că rezistența R1 este în serie cu rezistențele conectate în paralel R2 și R3. În practică, am putea întâlni acest lucru cu un fir pozitiv negativ la două lămpi: R1 în acest caz este rezistența de tranziție, R2 și R3 sunt lămpi.
Vom calcula curenții și tensiunile pe baza următoarelor date:
- Ub = 12 volți;
- R1 = 0,5 Ω
- R2 = 15 Ω
- R3 = 15 Ω
Într-un circuit în paralel știm că tensiunea pe rezistoare este egală cu tensiunea sursei. Pentru că acum avem de-a face cu un circuit combinat, acest lucru nu se mai aplică; o parte este preluată de R1. Cu toate acestea, tensiunile pe R2 și R3 sunt egale.
Pentru claritate, împărțim calculele în 5 pași.
1. Determinați Rv conexiunii paralele:
Înlocuim R2 și R3 cu Rv și calculăm Rv sub formă de fracție pentru comoditate.
Acum există o conexiune în serie: R1 rămâne evident 0,5 Ω și Rv este acum 7,5 Ω
2. Determinați Rv conexiunii în serie:
În pasul 1 a fost determinată rezistența de înlocuire a R2 și R3. Rezistorul de înlocuire a fost în serie cu rezistența R1.
În acest pas, adunăm valorile rezistenței R1 și Rv pentru a calcula din nou rezistența de înlocuire, dar acum cea a circuitului în serie. Numim acest rezistor de înlocuire: Rv' (cu un accent) deoarece este o „a doua” Rv în circuit.
3. Calculați totalul:
Curentul total este de 1,5 A și trece prin rezistorul R1 și prin rezistorul de înlocuire Rv'.
4. Calculați tensiunile parțiale:
Reconstituim schema pas cu pas; punem R1 și Rv în serie pentru a calcula tensiunile parțiale UR1 și URv cu valorile totale ale curentului și rezistenței.
De verificat: tensiunile parțiale adunate corespund tensiunii sursei: (UR1 + URv = Ub) deci nu au fost făcute erori de calcul până acum.
5. Calculați debitele:
Terminăm din nou programul. La pasul 4 am determinat că tensiunea la rezistorul R1 este de 0,75 volți. Tensiunea pe rezistorul de înlocuire Rv este de 11,25 volți. Deoarece într-un circuit paralel tensiunea pe consumatori este aceeași, știm că tensiunea atât pe R2, cât și pe R3 este de 11,25 volți.
Rezultatele calculelor arată că curentul total trece prin R1, iar curentul este apoi distribuit peste R2 și R3. Cu valori de rezistență inegale, acești curenți diferă unul de celălalt.
Exercițiu cu circuit combinat:
În această secțiune puteți exersa singur calcularea circuitului combinat. Pentru a vă ușura, puteți urma pașii de la 1 la 5 din paragraful anterior. Extindeți planul pas cu pas cu pasul 6 pentru a calcula tensiunile parțiale ale R4 și R5.
Date:
- Ub = 10 volți
- R1 = 1 Ω
- R2 = 10 Ω
- R3 = 4 Ω
- R4 = 5 Ω
- R5 = 15 Ω
întrebă:
- Toate tensiunile parțiale (UR1 la UR5)
- Toate substreamurile.
