Jak obliczyć napięcie w obwodzie szeregowym: szczegółowe fakty

W tym artykule poznamy różne metody obliczania napięcia w obwodzie szeregowym. Wiadomo, że obwody szeregowe mają co najmniej dwa rezystory, kondensatory lub cewki indukcyjne połączone z pojedynczymi ścieżkami między dowolnymi dwoma.

Obwód szeregowy może mieć dwa rodzaje elementów napięciowych. Pierwsza z nich to napięcie zasilania. Często jest dostarczany przez baterię. Innym jest spadek napięcia, który w rzeczywistości jest spadkiem napięcia spowodowanym dowolnym rodzajem impedancji, takim jak rezystancja, indukcyjność lub pojemność. Tutaj dowiemy się, jak obliczyć napięcie w obwodzie szeregowym.

Przeczytaj więcej na….Czy napięcie jest stałe w serii: pełne informacje i często zadawane pytania

Jak obliczyć napięcie w obwodzie szeregowym?-Najczęściej zadawane pytania

Jak obliczyć napięcie w obwodzie szeregowym za pomocą prawa napięcia Kirchhoffa?

Prawa Kirchhoffa dostarczać informacji o różnicy prądu i potencjału w obwodzie. Prawo napięcia Kirchhoffa (KVL) stwierdza, że ​​„Suma algebraiczna napięć w węzłach w obwodzie zamkniętym jest równa zeru”.

Prawo napięcia Kirchoffa mówi, że w pętli suma wszystkich obecne napięcia muszą wynosić zero. W obwodzie szeregowym, w tej samej pętli są podłączone dwa lub więcej rezystorów. Tak więc przez wszystkie przepływa jednakowa ilość prądu. Wykorzystując tutaj prawo Kirchoffa, możemy znaleźć napięcie w dowolnym punkcie tego obwodu.

Przeczytaj więcej na….Co to jest napięcie w obwodzie szeregowym: szczegółowe fakty

Jak obliczyć napięcie w obwodzie szeregowym - zilustruj kilkoma przykładami numerycznymi.

Q1. Znajdź napięcia V₁, V₂ i V₃ dla następującego obwodu przedstawionego na rysunku 1.

Dla następującego obwodu znajdź napięcie w poprzek rezystory.

To obwód szeregowy składa się z następujących elementów:

1. dwa źródła napięcia odpowiednio 120 V i 8 V.
2. Trzy rezystory 8 ohm, 4 ohm i 4 ohm.

Musimy znaleźć napięcia V₁, V₂ i V₃ przez rezystory. 

Tutaj, jeśli zastosujemy prawo Kirchoffa, otrzymamy:

-V₃ + 120 + W₂ -8 +V₁ = 0

V₁ + V₂ - V₃ = -116

4i + 8i – 4i = -116

i = -116/8 = -14.5 mA

Dlatego napięcia są- V₁= 4 × 14.5 = 58 V , V₂= 8 × 14.5 = 116 V, V₃= 4 × 14.5 = 58 V

Q2. Oblicz napięcie poszczególnych rezystorów w obwodzie pokazanym na rysunku 2

W obwodzie cztery rezystory są połączone szeregowo. Więc równoważny opór R_eq = 10+ 5 + 20+ 10 = 45 omów

Prąd netto i = V_netto/ R_eq = (8+4)/45 = 0.27 A

Wiemy, że napięcie na dowolnym rezystorze = prąd netto × wartość rezystancji tego rezystora 

Dlatego V₁ = napięcie na rezystorze 5 omów = 0.27 × 5 = 1.35 V

V₂ = napięcie na obu opornikach 10 omów = 0.27 × 10 = 2.7 V

V₃ = napięcie na rezystorze 20 omów = 0.27 × 20 = 5.4 V

Q3. Znajdź wartości V₁, V₂ i V_i w obwodzie pokazanym na rysunku 3.

Prąd płynący w obwodzie = 12 mA

Rezystancja równoważna R_eq= 8+4 = 12 kΩ

Dlatego V₁ = napięcie na rezystorze 8 kΩ = 12 × 10^-3 ×8×10³ = 96 V

V₂ = napięcie na rezystorze 4 kΩ = 12 × 10^-3 × 4 × 10³ = 48 V

Teraz, jeśli zastosujemy prawo Kirchoffa w obwodzie, otrzymamy:

Suma V= 0

V_i - V₁ - V₂ = 0

V_i = V₁ + V₂ = 96+ 48 = 144 V

Q4. Na podstawie podanych informacji obliczyć napięcie V_T na rysunku 4. Oblicz także poszczególne napięcia na opornikach.

W powyższym obwodzie rezystancja zastępcza R_eq= 200+ 400 + 600 = 1200 omów

Prąd płynący w obwodzie = 5 mA

Dlatego napięcie na rezystorze 200 omów = 200 × 5 × 10^-3 = 1 V

Napięcie na rezystorze 400 omów = 400 × 5 × 10^-3 = 2 V

Napięcie na rezystorze 200 omów = 600 × 5 × 10^-3 = 3 V

Teraz, stosując prawo Kirchhoffa w obwodzie, otrzymujemy: 

V_T - V₁ -V₂ - V₃ = 0

Dlatego V_T = V₁+ V₂ + V₃ = 1+2+3 = 6 V

P5. Znajdź V_g w obwodzie przedstawionym na rysunku 5

Kierunek prądu w obwodzie jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara. 

Załóżmy, że napięcia na opornikach 150 omów i 350 omów wynoszą V₁ i V₂ odpowiednio. Teraz, jeśli zastosujemy tutaj prawo Kirchoffa, otrzymamy:

10 – W₁ + V₂ -20=0

Lub V₁ + V₂ = 10 

Lub 150i + 350i = 10 ( powiedzmy, że całkowity prąd w obwodzie to i)

Lub 500i = 10 

i = 10/500 = 20 mA

Możemy teraz obliczyć V_g od rozważenia albo lewej części obwodu, albo prawej części obwodu z V_g. 

Równanie wyprowadzone z lewej części przez prawo Kirchoffa,

-V_g +150i +10 = 0

Lub V_g = 150 × 0.02 +10 = 13 V

Przeczytaj więcej na….Przykłady obwodów szeregowych: pełne informacje i często zadawane pytania