W tym artykule wyjaśniono, czym jest spadek napięcia i jak obliczyć spadek napięcia w obwodzie szeregowym. Za każdym razem, gdy napięcie styka się z jakimkolwiek elementem rezystancyjnym w obwodzie, wartość spada lub „spada”.
W obwodzie szeregowym występuje kilka rezystancji lub impedancji. Za każdym razem, gdy przepływa przez nie prąd, napięcie spada. Musimy więc znać wartość konkretnego oporu i przepływający przez niego prąd, aby obliczyć spadek napięcia na nim. Spadek napięcia to prąd pomnożony przez rezystancję.
Co to jest spadek napięcia?
Załóżmy, że łączymy baterię z rezystorem za pomocą drutu. Elektrony mają tendencję do przepływu od ujemnej do dodatniej strony baterii. To jest jak ładunek elektryczny przechodzący z bieguna dodatniego do ujemnego.
Kiedy jedna jednostka ładunku napotka rezystor, zatrzymuje się na chwilę. Kiedy mija rezystor, kolejna jednostka ładunku pojawia się i zatrzymuje. W dowolnym momencie ładunek na końcu rezystora jest mniejszy niż ładunek na początku rezystora. Zjawisko to powoduje „spadek potencjału lub napięcia”.
Czytaj więcej na…..Czy napięcie jest stałe w serii: pełne informacje i często zadawane pytania
Jak obliczyć całkowity spadek napięcia w obwodzie szeregowym?
Całkowity spadek napięcia w obwodzie szeregowym jest sumą wszystkich pojedynczych spadków napięcia spowodowanych parametrami impedancji. Ponadto suma jest równa całkowitemu napięciu dostarczanemu do obwodu lub napięciu przed jakimkolwiek „spadkiem”.
Zbadajmy zjawiska za pomocą obwodu. W obwodzie poniżej znajdują się dwa rezystory, R1 100 omów i R2 200 omów, podłączony do zasilania V o wartości 30 woltów. Prąd i = V/(R1 + R2) = 30/(100+200) = 0.1 A. Dlatego napięcie spada na R1 = ix R1 = 0.1 x 100 = 10 V i przez R2 = ix R2 = 0.1 x 200 = 20 V.
Jak obliczyć spadek napięcia w obwodzie szeregowym AC?
AC lub prąd przemienny obwody to obwody elektryczne zasilane prądem przemiennym. AC obwód szeregowy składa się z dowolnej kombinacji rezystora, cewki indukcyjnej i kondensatora połączonych szeregowo.
Podobnie jak w przypadku prądu stałego, możemy obliczyć impedancję netto obwodu szeregowego prądu przemiennego, dodając je. W podobny sposób można również znaleźć spadki napięcia. Spadek napięcia na dowolnym elemencie w obwodzie szeregowym AC wynosi V= iZ, gdzie Z jest impedancją netto obwodu, a i jest całkowitym prądem przez niego przepływającym.
Czytaj więcej na…..Jak obliczyć napięcie w obwodzie szeregowym: szczegółowe fakty
Spadek napięcia w obwodzie szeregowym RLC:
Obwód RLC jest szczególnym przypadkiem obwodów prądu przemiennego. Obwód RLC składa się z rezystorów, kondensatorów i cewek indukcyjnych połączonych szeregowo. Pozwól nam zrozumieć spadki napięcia w obwodzie szeregowym RLC na przykładzie.
Obwód ma trzy elementy narysowane poniżej: rezystor R Ohm, cewka indukcyjna L Henry i kondensator C farada. Wcześniej wiedzieliśmy, że spadek napięcia na którymkolwiek z nich = impedancja × prąd. Więc,
Spadek napięcia na rezystorze = iR, cewka = iXL i kondensator = iXC gdzie XL= 2πfL i XC = 1/ 2πfC
Jak obliczyć spadek napięcia w obwodzie serii A – przykłady numeryczne
Q1. Trzy rezystory są połączone szeregowo o wartościach jak R1= 4 Ω, R2= 5 Ω i R3 = 6Ω. Obwód połączony jest z zasilaczem 15 V. Sprawdź spadki napięcia na rezystorach.
Do obliczania potencjalnych spadków w poprzek R1R2i R3, najpierw musimy uzyskać prąd w obwodzie. Wiemy, że prąd = napięcie netto/równoważny opór
Równoważny opór Req = R1 + R2 + R3 = 4 + 5 + 6 = 15 Ω
Zatem całkowity prąd = 15 V/15 Ω = 1 A
Teraz możemy użyć prawa Ohma (V = IR) dla każdego rezystora i znaleźć spadki napięcia na nich.
Więc V1 = ja x R1 = 1 x 4 = 4 V
V2 = ja x R2 = 1 x 5 = 5 V
V3 = ja x R3 = 1 x 6 = 6 V
Q2. Dla poniższego obwodu spadek napięcia na rezystorze 6-omowym wynosi 12 V. Znajdź inne spadki napięcia i oblicz całkowity spadek napięcia lub napięcie zasilania.
Wiemy, że spadek napięcia na dowolnym rezystorze w obwód szeregowy = rezystancja × całkowity prąd
Jeżeli w obwodzie płynie prąd i, spadek napięcia na oporniku 6-omowym wynosi 6i.
6i = 12 lub i = 2 amp
Dlatego spadek napięcia na rezystorze 2 om = 2 x 2 = 4 V
Spadek napięcia na rezystorze 4 om = 2 x 4 = 8 V
Więc sieć spadek napięcia lub napięcie zasilania = (12 + 4 + 8) = 24 V
Q3. Poniższy obraz przedstawia obwód serii RLC z następującymi komponentami: Zasilanie prądem przemiennym 120 V, 50 Hz, Rezystor 100-omowy, Kondensator 20 μF, Induktor 420 mH. Oblicz spadki napięcia na wszystkich trzech impedancjach.
Dawniej wiedzieliśmy, jak obliczyć spadki napięcia dla szeregowego obwodu RLC. Prąd pomnożony przez impedancję ( R lub XL lub XC) daje nam spadek napięcia. Dowiedzmy się XL i XC pierwszy.
XL= 2πfL (f jest częstotliwością zasilania AC)
więc XL = 2 x π x 50 x 420 x 10^{-3} = 131.95 Ω
XC = 1/2 x π x 50 x 20 x 10^{-6} }= 159.15 Ω
Dlatego impedancja netto,
Teraz dla obwodów prądu przemiennego istnieje jednostka zwana kątem fazowym. Daje miarę kąta, o jaki prąd opóźnia się lub wyprzedza napięcie. Kąt fazowy φ = arctan (XC - XL/R)
φ = arctan(27.2/100) = 15.22°
Tak więc, obecny
Dlatego
Tutaj prąd prowadzi napięcie jako XC > XL.
Przeczytaj więcej na….Co to jest napięcie w obwodzie szeregowym: szczegółowe fakty
