Przykłady obwodów szeregowych: pełne informacje i często zadawane pytania

A obwód szeregowy ma tylko jedną ścieżkę, przez którą przepływają prądy elektryczne. W tego typu obwodzie wszystkie różne elementy obwodu są połączone w jedną gałąź lub ścieżkę obwodu.

W tym artykule omówimy szczegółowo różne podstawowe przykłady obwodów szeregowych, takie jak:

Rezystor w serii

Załóżmy, że w układzie szeregowym połączonych jest więcej niż jeden rezystor. W połączeniu szeregowym rezystor jest połączony w taki sposób, że końcówka jednego rezystora jest połączona z końcówką następnego rezystora, dzięki czemu przepływa tylko jedna ścieżka.

Wartość rezystancji wzrasta wraz ze wzrostem liczby rezystorów w układzie szeregowym. Wartość prądu płynącego przez każdy rezystor pozostaje stała, gdzie spadek napięcia lub potencjału na każdym rezystorze zależy od rezystancji każdego rezystora.

Jeżeli rezystory połączone szeregowo mają identyczne wartości, to spadek potencjału na poszczególnych rezystorach będzie identyczny, ponieważ prąd płynący przez każdy rezystor jest taki sam.

Równoważna rezystancja reprezentuje ogólny efekt rezystancji rezystorów w połączeniu szeregowym.

przykłady obwodów szeregowych
Rys. Kombinacja szeregowa rezystorów 'n'.

Kondensatory w serii

Załóżmy, że jest więcej niż jeden kondensator podłączony w taki sposób, że zacisk jednego kondensatora jest połączony z zaciskiem kolejnego kondensatora, co powoduje, że prąd przepływa tylko w jednej ścieżce.

Całkowita pojemność maleje wraz ze wzrostem liczby kondensatorów w połączeniu szeregowym.

Cs
Rys. Kombinacja szeregowa kondensatorów 'n'.

Ponieważ wielkość prądu przepływającego przez każdy kondensator jest taka sama, ładunek przechowywany przez każdy kondensator będzie taki sam, niezależnie od wartości pojemności kondensatora. Jednocześnie spadek potencjału na każdym kondensatorze będzie zależał od wartości pojemności każdego kondensatora.

Cewka indukcyjna w serii

Załóżmy, że istnieje więcej niż jedna cewka indukcyjna połączona szeregowo w taki sposób, że jeden zacisk cewki indukcyjnej jest połączony z innym zaciskiem cewki indukcyjnej, co daje tylko jedną ścieżkę przepływu prądu.

Spadek napięcia lub potencjału na poszczególnych cewkach nie jest równy, natomiast prąd płynący przez poszczególne cewki jest identyczny w kombinacji szeregowej.

Ls
Rys. Kombinacja szeregowa cewki 'n'.

Indukcyjność całkowita lub równoważna jest sumą indywidualnej indukcyjności każdego induktora połączonego szeregowo wraz ze wzrostem liczby zwojów cewek wraz z dodaniem induktora.

Rezystor i kondensator połączone szeregowo

Rezystor i kondensator mogą być również połączone szeregowo ze sobą.

Jeśli istnieje co najmniej jeden rezystor i jeden kondensator połączone szeregowo ze sobą, wynikowy obwód będzie obwodem pierwszego rzędu.

Ogólny znaczenie obwodu serii RC

gify 5

Gdzie jest Z to całkowita impedancja

R jest rezystancją rezystora

XC jest impedancją kondensatora

Kąt fazowy obwodu szeregowego RC wynosi

gify 1
Plik: obwód serii AC RC.svg
Kredytowych Image: „Plik: obwód serii AC RC.svg” by Płatnik jest oznaczony CC0 1.0

W tym obwodzie szeregowym RC całkowite napięcie opóźnia się w stosunku do prądu, kąt między napięciem a prądem zależy od wartości rezystancji i impedancji generowanej przez kondensator.

Rezystancja i cewka w szeregu

Rezystor i cewka mogą być również połączone szeregowo ze sobą.

Gdy w obwodzie jest tylko jeden rezystor i jedna cewka indukcyjna, jest to obwód RL pierwszego rzędu.

Całkowita impedancja obwodu szeregowego RL wynosi

gify 2

Gdzie R jest rezystancją rezystora

I XL jest impedancją generowaną przez cewkę indukcyjną.

Kąt fazowy RL obwód szeregowy jest równy

gify 3

Ogólny napięcie prowadzi do prądu w obwodzie szeregowym RL, a kąt między napięciem a prądem zależy od wartości rezystancji i impedancji generowanych przez cały obwód.

Seria RLC (rezystancja, cewka indukcyjna i kondensator) 

W obwodzie szeregowym RLC co najmniej jeden rezystor, jeden kondensator i jedna cewka indukcyjna są połączone szeregowo ze sobą.

Prąd w każdym elemencie obwodu w połączeniu szeregowym jest taki sam. Mimo to, całkowite lub całkowite napięcie jest dzielone na wielkość napięcia każdego komponentu w zależności od charakterystyki elektrycznej każdego komponentu.

Seria RLC to obwód rezonansowy, który rezonuje z określoną częstotliwością, zwaną częstotliwością rezonansową.

Jeśli impedancja cewki indukcyjnej jest większa niż impedancja kondensatora, wówczas całkowite napięcie obwodu prowadzi do prądu. Jeśli impedancja kondensatora jest większa niż impedancja cewki indukcyjnej, wówczas ogólne napięcie obwodu jest opóźnione względem prądu o pewien kąt. W obu przypadkach wartość kąta zależy od rezystancji i impedancji generowanej przez cewkę indukcyjną i kondensator.

Całkowita impedancja obwodu serii RLC:

gify 4

Kąt fazowy obwodu szeregowego RLC jest równy

gify 5

LC  (cewka i kondensator) Serie

Czysta cewka indukcyjna i kondensator mogą być połączone szeregowo. W tej kombinacji musi być co najmniej jedna cewka indukcyjna i jeden kondensator.

Ponieważ oba elementy są połączone szeregowo, prąd przepływający przez każdy element będzie taki sam, a ogólne napięcie będzie po prostu sumą spadku napięcia na kondensatorze i cewce indukcyjnej.

Całkowita (lub całkowita) impedancja obwodu jest sumą impedancji kondensatora i cewki indukcyjnej w obwodzie szeregowym LC (cewka indukcyjna i kondensator).

Całkowita impedancja Z = ZL+ ZC

gdzie

gify 7

następnie

gify 6
Plik:Animacja obwodu strojonego 3.gif
Kredytowych Image: „Plik: Animacja obwodu dostrojonego 3.gif” by Czetvorno jest oznaczony CC0 1.0

Napięcie w serii

Źródła prądu nie można łączyć w szereg, ale można je łączyć równolegle, ponieważ szeregowe połączenie źródeł prądu narusza obecne prawo Kirchhoffa.

Na przykład dwa źródła napięcia są połączone szeregowo. Gdy dodatni zacisk źródła napięcia jest połączony z ujemnymi zaciskami źródła napięcia, całkowita kombinacja napięcia zostanie dodana.

W przeciwieństwie do tego, gdy dodatni zacisk źródła napięcia jest połączony z ujemnym zaciskiem innego źródła napięcia, wówczas całkowite napięcie kombinacji będzie odejmowane od siebie; opiera się to na konwencji znaku źródła napięcia lub kierunku przepływu prądu w obwodzie.

Jeśli między dwoma węzłami obwodu jest więcej niż jedno źródło prądu, to źródło prądu jest połączone równolegle.

FAQ:

Dlaczego łączymy obwód szeregowo?

Obwód szeregowy może być kombinacją różnych elementów obwodu, takich jak rezystancja, kondensator, cewka indukcyjna itp.

Gdy wymagany jest stały prąd, stosuje się kombinację serii, ponieważ wielkość prądu pozostaje stała w kombinacji serii, którą można łatwo kontrolować lub zmieniać.

Jak zmienia się napięcie w obwodzie szeregowym?

Obwód szeregowy jest również znany jako obwód dzielnika napięcia, ponieważ ogólna energia potencjalna jest dzielona na wszystkie elementy obwodu.

Ponieważ prąd w obwodzie szeregowym jest stały, wartość napięcia zależy od impedancji lub rezystancji generowanej przez każdy element obwodu połączony w kombinacji szeregowej. W ten sposób zmienia się wartość napięcia wraz z właściwościami elektrycznymi każdego elementu.

Jaka jest zaleta obwodu szeregowego?

Istnieje kilka zalet i wad kombinacji obwodów szeregowych w zależności od zastosowania lub miejsca ich użycia.

Komponenty połączone szeregowo mają tę samą wielkość przepływającego przez nią prądu. Wszystkie komponenty połączone szeregowo można włączać i wyłączać za pomocą tylko jednego przełącznika. Połączenie obwodów nie przegrzewa się łatwo, a konstrukcja obwodów jest bardzo prosta w stosunku do obwodu równoległego.

Zostaw komentarz