לפני חישוב המתח על פני הנגד, תחילה עליך לקבוע את סוג המעגל (הגדיל) המשמש. אם עליך לבחון מחדש מונחים בסיסיים או זקוק לעזרה בהבנת מעגלים חשמליים, התחל בסעיף הראשון. אחרת, עבור ישירות לסוג המעגל שעליו ברצונך לעבוד
שלב
חלק 1 מתוך 3: הבנת מעגלים חשמליים
שלב 1. למד אודות זרם חשמלי
אתה יכול להשתמש באנלוגיה הבאה: דמיין שאתה מוזג דגנים לקערה. כל גרגר הוא אלקטרון, וזרימת הדגן לתוך הקערה היא זרם חשמלי. כשאתה מדבר על חשמל, אתה מסביר את זה באומרו כמה גרעיני דגנים זורמים בכל שנייה. כשאתה מדבר על זרם חשמלי אתה מודד אותו ביחידות של אַמְפֵּר (אמפר), שהוא מספר מסוים של אלקטרונים (שהם ערכים גדולים מאוד) שזורמים כל שנייה.
שלב 2. דע על מטען חשמלי
לאלקטרונים יש מטען חשמלי "שלילי". כלומר, אלקטרונים מושכים (או זורמים לכיוון) עצמים טעונים חיוביים, ודוחים (או זורמים מהם) עצמים טעונים שליליים. לכל האלקטרונים יש מטען שלילי ולכן הם תמיד דוחפים אלקטרונים אחרים ומתפזרים.
שלב 3. להבין על מתח
מתח מודד את ההבדל במטען חשמלי בין שתי נקודות. ככל שההבדל גדול יותר, שתי הנקודות מושכות אחת את השנייה. להלן דוגמא לשימוש בסוללה רגילה:
- בתוך הסוללה, התגובות הכימיות המתרחשות מייצרות מאגר אלקטרונים. אלקטרונים אלה עוברים אל הקוטב השלילי של הסוללה, בעוד שהקוטב החיובי נשאר כמעט ריק. אלה נקראים מסופים חיוביים ושליליים. ככל שנמשך תהליך זה, כך המתח בין שני הקטבים גדול יותר.
- כאשר אתה מחבר את החוטים בין הקטבים החיוביים לשליליים, לאלקטרונים בקוטב השלילי יש עכשיו לאן ללכת. האלקטרונים שבקוטב השלילי זורמים לכיוון הקוטב החיובי ומייצרים זרם חשמלי. ככל שהמתח גדול יותר כך האלקטרונים נעים יותר לקוטב החיובי בכל שנייה.
שלב 4. למד אודות התנגדות
מכשול הוא דבר שחוסם אלקטרונים. ככל שההתנגדות גדולה יותר כך קשה יותר לאלקטרונים לעבור. ההתנגדות מאטה את הזרם החשמלי מכיוון שמספר האלקטרונים החולפים בכל שנייה פוחת.
נגדים יכולים להיות כל דבר במעגל חשמלי המוסיף התנגדות. אתה יכול לקנות "נגדים" אמיתיים, אבל בבעיות, נגדים מיוצגים בדרך כלל על ידי נורות או כל דבר שיש לו התנגדות
שלב 5. שינן את חוק אוהם
יש קשר פשוט בין זרם, מתח והתנגדות חשמלית. כתוב או שינן את הנוסחה הבאה מכיוון שתזדקק לה כדי לפתור בעיות הקשורות למעגלים חשמליים:
- זרם = מתח מחולק בהתנגדות
- ניתן לכתוב את הנוסחה כדלקמן: I = ו / ר
- תחשוב מה קורה אם ה- V (המתח) או ה- R (ההתנגדות) במעגל גדלים. האם זה בהתאם לדיון למעלה?
חלק 2 מתוך 3: חישוב המתח דרך הנגד (מעגל סדרה)
שלב 1. להבין אודות מעגלי סדרות
קל מאוד לזהות מעגלים חשמליים מסדרה. הצורה היא בצורת לולאת כבלים עם כל הרכיבים מסודרים בשורה לאורך הכבל. זרם חשמלי זורם דרך כל החוט ודרך כל נגד או אלמנט שהוא נתקל בו.
- זרם חשמלי תמיד אותו הדבר בכל נקודה במעגל.
- בעת חישוב המתח, מיקום הנגד במעגל אינו רלוונטי. אתה יכול לקחת נגד ולהעביר אותו לרוחב המעגל, והמתח על כל נגד נשאר זהה.
- נשתמש בדוגמה של מעגל חשמלי עם 3 נגדים בסדרה: R1, ר2, ו- R.3. המעגל מקבל חשמל מסוללה של 12 וולט. נמצא את המתח על פני כל נגד.
שלב 2. חישוב ההתנגדות הכוללת
צרו את כל ערכי ההתנגדות במעגל. התוצאה היא ההתנגדות הכוללת של מעגל הסדרה.
לדוגמה, שלושת הנגדים R1, ר2, ו- R.3 בעלי התנגדות של 2 (אוהם), 3 ו -5 בהתאמה. לפיכך, ההתנגדות הכוללת היא 2 + 3 + 5 = 10 אוהם.
שלב 3. מצא את הזרם במעגל
השתמש בחוק אוהם כדי למצוא את ערך הזרם במעגל חשמלי שלם. זכור, במעגל סדרתי, הזרם תמיד זהה בכל נקודה במעגל. לאחר שהשגנו את הערך הנוכחי, נוכל לבצע את כל החישובים הנותרים.
חוק אוהם קובע כי I = הנוכחי ו / ר. המתח על פני המעגל הוא 12 וולט, וההתנגדות הכוללת של המעגל היא 10 אוהם. חבר את המספרים האלה לנוסחה כדי לקבל I = 12 / 10 = 1.2 אמפר.
שלב 4. התאם את חוק אוהם כדי למצוא את ערך המתח
השתמש באלגברה בסיסית כדי למצוא את ערך המתח במקום הזרם:
- אני = ו / ר
- IR = וR / ר
- IR = V
- V = IR
שלב 5. חשב את המתח על פני כל נגד
אנו כבר יודעים את ערך ההתנגדות והזרם. כעת, נוכל לבצע את כל החישובים. חבר את המספרים לנוסחה והשלים את החישוב. להלן החישובים לשלושת הנגדים מהדוגמה למעלה:
- מתח ב R.1 = V1 = (1, 2A) (2Ω) = 2, 4 וולט.
- מתח ב R.2 = V2 = (1, 2A) (3Ω) = 3.6 וולט.
- מתח ב R.3 = V3 = (1, 2A) (5Ω) = 6 וולט.
שלב 6. בדוק את התשובות שלך
במעגל סדרתי, סכום כל התשובות חייב להיות שווה למתח הכולל. הוסף כל מתח שחישבת ובדוק שהוא תואם את המתח הכולל של המעגל. אם לא, נסה למצוא את השגיאה בחישובים שלך.
- על פי הדוגמה לעיל, 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 וולט, שווה למתח הכולל דרך המעגל החשמלי.
- אם התשובה שלך מעט מופרכת (נגיד 11, 97 במקום 12), רוב הסיכויים שעיגלת מספרים בזמן העבודה על נוסחאות. אל תדאג, התשובה שלך אינה שגויה.
- זכור, מתח מודד את ההבדל במטען, או מספר האלקטרונים. תארו לעצמכם שאתם סופרים את האלקטרונים החדשים הנראים כשהם נוסעים לאורך מעגל חשמלי. אם תחשב נכון, תדע את השינוי הכולל באלקטרונים מההתחלה ועד הסוף.
חלק 3 מתוך 3: חישוב המתח דרך הנגד (מעגל מקביל)
שלב 1. למד אודות מעגלים מקבילים
תארו לעצמכם כבל המתחבר לקוטב אחד של הסוללה, ואז מסתעף לשני חוטים נפרדים. שני החוטים האלה מקבילים זה לזה, ואז מתחברים מחדש לפני שהם מתחברים לקוטב השני של הסוללה. אם החוט משמאל מחובר לנגד, והחוט מימין מחובר גם לנגד אחר, שני הנגדים מחוברים ב"מקביל ".
אתה יכול להוסיף כמה כבלים מקבילים כרצונך. מדריך זה יכול לשמש עבור מעגלים חשמליים המסתעפים ל -100 חוטים המתחברים לאחר מכן
שלב 2. דע כיצד זרם חשמלי זורם במעגלים מקבילים
זרם חשמלי זורם בכל נתיב זמין. זרם חשמלי יזרום דרך החוט משמאל, דרך הנגד משמאל, וכלה עד הקצה השני. במקביל, זרם זורם גם דרך החוט מימין, דרך הנגד מימין, וכלה עד הסוף. שום חוטים או נגדים במעגל מקביל אינם עוברים פעמיים.
שלב 3. השתמש במתח הכולל כדי למצוא את המתח על פני כל נגד
אם אתה יודע את המתח על פני המעגל כולו, קל למצוא את התשובה. לכל חוט מקביל יש אותו מתח כמו כל המעגל החשמלי. נניח שלמעגל חשמלי יש שני נגדים במקביל וסוללה של 6 וולט. מחסומים לא רלוונטיים במיוחד כיום. כדי להבין זאת, זכור את מעגל הסדרה שתואר לעיל:
- זכור כי סכום המתחים במעגל סדרתי תמיד שווה למתח הכולל דרך המעגל החשמלי.
- תארו לעצמכם כל נתיב שהזרם לוקח במעגל סדרתי. אותו הדבר לגבי מעגלים מקבילים: אם מוסיפים את כל המתחים, התוצאה שווה למתח הכולל.
- מכיוון שהזרם דרך כל חוט מקביל הוא רק דרך נגד אחד, המתח על פני הנגד חייב להיות שווה למתח הכולל.
שלב 4. חשב את הזרם הכולל של המעגל החשמלי
אם הבעיה אינה נותנת את המתח הכולל על פני המעגל, יהיה עליך להשלים מספר שלבים נוספים. התחל במציאת הזרם הכולל דרך המעגל החשמלי. במעגל מקביל, הזרם הכולל שווה לסכום הזרמים בכל נתיב מקביל.
- הנוסחה היא כדלקמן: Iסה"כ = אני1 + אני2 + אני3…
- אם אתה מתקשה להבין זאת, דמיין צינור מים בעל שני ענפים. כמות המים הכוללת הזורמת בסדרת צינורות היא סכום המים הזורמים בכל צינור.
שלב 5. חשב את ההתנגדות הכוללת של המעגל החשמלי
האפקטיביות של הנגד מצטמצמת במעגל מקביל מכיוון שהוא חוסם רק את הזרם דרך חוט אחד. למעשה, ככל שיותר חוטים במעגל, כך קל יותר לזרם למצוא נתיב לזרום בצורה חלקה. כדי למצוא את ההתנגדות הכוללת, מצא את הערך של R. סה כ במשוואה זו:
- 1 / רסה"כ = 1 / ר1 + 1 / ר2 + 1 / ר3 …
- לדוגמה, למעגל חשמלי יש נגדים של 2 אוהם ו -4 אוהם המחוברים במקביל, בהתאמה. 1 / רסה"כ = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) Rסה"כ → רסה"כ = 1/(3/4) = 4/3 = ~ 1.33 אוהם.
שלב 6. מצא את המתח מהתשובה שלך
זכור, ברגע שאנו מוצאים את המתח הכולל של המעגל החשמלי, אנו כבר יודעים את גודל המתח דרך כל חוט מקביל. השתמש בחוק אוהם להשלמת החישוב. תסתכל על השאלות לדוגמא הבאות:
- למעגל החשמלי יש זרם של 5 אמפר והתנגדות כוללת של 1.33 אוהם.
- על פי חוק אוהם, I = V / R כך V = IR
- V = (5A) (1, 33Ω) = 6.65 וולט.
טיפים
- אם יש לך מעגל חשמלי מסובך, למשל שיש נגדים מחוברים במקביל ו סדרה, בחר את שני הנגדים הקרובים ביותר. מצא את ההתנגדות הכוללת באמצעות שני הנגדים באמצעות כללי הנגדים בסדרות ובמעגלים מקבילים. עכשיו, אתה יכול להתייחס לזה כאל נגד אחד. המשך בתהליך זה עד שיהיה לך מעגל שבו הנגדים מסודרים רק בסדרה אוֹ מַקְבִּיל.
- המתח על פני הנגד נקרא לעתים קרובות "ירידת המתח".
-
להבין את המונחים הבאים:
- מעגל/גדיל חשמלי - סידור רכיבים שונים (נגדים, קבלים ומשרנים), המחוברים באמצעות כבלים וניתן להפעיל אותם.
- הנגד - אלמנט המפחית או מעכב זרם חשמלי.
- זרם - זרימת המטען החשמלי בכבל. מבוטא באמפר (א).
- מתח - כמות המטען החשמלי שעובר כל שנייה. מתבטא ביחידות וולט (V).
- התנגדות - מדד להתנגדות של אלמנט לזרם חשמלי. מבוטא באוהם (Ω)
