Inhalt

• Schritte
• Tipps

Der einfachste Weg, sich eine Reihenschaltung vorzustellen, besteht darin, sich eine Kette von Elementen vorzustellen. Diese Elemente sind nacheinander in derselben Zeile angeordnet. Somit gibt es nur einen Weg, den Elektronen und Ladungen nehmen können. Nachdem Sie die Details einer seriellen Zuordnung verstanden haben, können Sie lernen, wie Sie den gesamten elektrischen Strom berechnen.

Schritte

Teil 1 von 4: Grundlegende Terminologie lernen

1. 

   Verstehe, was aktuell ist. Elektrischer Strom ist ein geordneter Fluss elektrisch geladener Teilchen (wie Elektronen) oder mathematisch der Ladungsfluss pro Zeiteinheit. Aber was ist eine Ladung und ein Elektron? Das Elektron ist ein negativ geladenes Teilchen. Ladung ist eine physikalische Eigenschaft von Materie, mit der festgestellt wird, ob sie positiv oder negativ geladen ist. Wie Magnete stoßen Ladungen gleicher Signale ab und Ladungen entgegengesetzter Signale werden angezogen.
   • Nehmen wir als Beispiel Wasser. Wasser wird vom H-Molekül gebildet₂O (zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom miteinander verbunden). Wir wissen, dass das Sauerstoffatom und die Wasserstoffatome zusammen das H-Molekül bilden₂DAS.
   • Ein Wasserstrahl besteht aus Millionen und Abermillionen dieser Moleküle. Wir können den Wasserstrom mit dem elektrischen Strom vergleichen; Die Wassermoleküle entsprechen den Elektronen und die elektrische Ladung den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen.

2. 

   
   
   Verstehe, was Potentialunterschied ist. Die Potentialdifferenz (auch elektrische Spannung genannt) ist die "Kraft", die bewirkt, dass sich der elektrische Strom bewegt. Um zu veranschaulichen, was ein Potentialunterschied ist, denken wir an eine Batterie: Im Inneren gibt es eine Reihe chemischer Reaktionen, die zu einer Elektronenagglomeration an ihrem positiven Pol führen.
   • Wenn wir den positiven Pol der Batterie über einen Draht mit dem negativen Pol verbinden, bewegen sich die Elektronen zusammen (dies ist auf die Abstoßung von Ladungen desselben Signals zurückzuführen).
   • Aufgrund des Prinzips der Erhaltung der elektrischen Ladung (er sagt, dass die Summe der elektrischen Ladungen in einem isolierten System konstant sein muss) werden die Elektronen versuchen, die Ladungen im System vom Punkt der höchsten Konzentration zum Punkt der niedrigsten Konzentration (d. H. vom Pluspol zum Minuspol der Batterie).
   • Diese Elektronenbewegung erzeugt eine Potentialdifferenz (oder einfach ddp).

3. 

   
   
   Verstehe, was Widerstand ist. Der elektrische Widerstand ist der Gegensatz zum Fluss elektrischer Ladungen.
   • Widerstände sind Komponenten einer Schaltung, die einen signifikanten Widerstand aufweisen. Sie sind in bestimmten Teilen des Stromkreises angeordnet, um den Fluss von Ladungen oder Elektronen zu regulieren.
   • Wenn sich keine Widerstände in der Schaltung befinden, erfolgt keine Steuerung der Elektronenbewegung. In diesem Fall kann das Gerät überlastet werden und beschädigt werden (oder aufgrund von Überlastung überhitzen).

Teil 2 von 4: Berechnung des gesamten elektrischen Stroms einer Reihenschaltung

1. 

   
   
   Berechnen Sie den Gesamtwiderstand. Nehmen Sie einen Plastikstrohhalm und trinken Sie etwas Wasser. Nun einige Teile des Strohhalms zerdrücken und erneut trinken. Haben Sie einen Unterschied bemerkt? Die Flüssigkeit sollte in einer geringeren Menge kommen. Jeder verbeulte Teil des Strohhalms wirkt als Widerstand; Sie dienen dazu, den Wasserdurchgang zu blockieren (der wiederum die Rolle des elektrischen Stroms spielt). Da die Dellen nacheinander angeordnet sind, sagen wir, dass sie in Reihe geschaltet sind. Anhand dieses Beispiels können wir schließen, dass der Gesamtwiderstand einer Serienassoziation gleich ist:
   • R._(gesamt) = R.₁ + R.₂ + R.₃.

2. 

   Berechnen Sie die Differenz des Gesamtpotentials. In den meisten Fällen wird der gesamte ddp-Wert in der Anweisung angegeben. Wenn das Problem die einzelnen ddp-Werte für jeden Widerstand liefert, können wir die folgende Gleichung verwenden:
   • U._(gesamt) = U.₁ + U.₂ + U.₃.
   • Warum diese Gleichung? Betrachten wir noch einmal die Strohanalogie: Was passiert nach dem Kneten? Sie müssen stärker drücken, damit das Wasser durch den Strohhalm fließt. Die Gesamtkraft, die Sie ausüben, hängt von der Summe der Kräfte ab, die an jedem zerknitterten Punkt des Strohhalms erforderlich sind.
   • Die benötigte "Stärke" ist die Potentialdifferenz; es bewirkt den Fluss von Wasser oder elektrischem Strom. Daher können wir schließen, dass der Gesamt-ddp berechnet wird, indem die einzelnen ddps jedes Widerstands addiert werden.

3. 

   Berechnen Sie den gesamten elektrischen Strom des Systems. Verwenden Sie die Strohanalogie erneut: Ändert sich nach dem Kneten die Wassermenge? Nein. Obwohl sich die Geschwindigkeit der Flüssigkeit ändert, ändert sich die Menge an Wasser, die Sie trinken, nicht. Wenn Sie beobachten, wie das Wasser in die zerkleinerten Teile des Strohhalms eindringt und diese verlässt, werden Sie feststellen, dass diese beiden Mengen gleich sind. Dies ist auf die feste Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms zurückzuführen. Daher können wir Folgendes bestätigen:
   • ich₁ = Ich₂ = Ich₃ = Ich_(gesamt).

4. 

   Denken Sie an das erste Gesetz von Oh M.. Zusätzlich zu den gezeigten Gleichungen können Sie auch die Gleichung des Gesetzes von verwenden Oh M.: Es bezieht sich auf die Potentialdifferenz (ddp), den Gesamtstrom und den Widerstand der Schaltung.
   • U._(gesamt) = Ich_(gesamt) x R._(gesamt).

5. 

   Lösen Sie das folgende Beispiel. Drei Widerstände, R.₁ = 10 Ω, R.₂ = 2Ω und R.₃ = 9Ω, sind in Reihe geschaltet. Die an die Schaltung angelegte Potentialdifferenz beträgt 2,5 V. Berechnen Sie den Wert des gesamten elektrischen Stroms. Berechnen wir zunächst den Gesamtwiderstand der Schaltung:
   • R._(gesamt) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Deshalb, R._(gesamt)= 21Ω

6. 

   Wenden Sie das Gesetz von an Oh M. um den gesamten elektrischen Stromwert zu bestimmen:
   • U._(gesamt) = Ich_(gesamt) x R._(gesamt).
   • ich_(gesamt) = U._(gesamt)/ R._(gesamt).
   • ich_(gesamt) = 2,5 V / 21 Ω.
   • ich_(gesamt) = 0,1190A.

Teil 3 von 4: Berechnung des gesamten elektrischen Stroms eines Stromkreises parallel

1. 

   Verstehe, was eine Parallelschaltung ist. Wie der Name schon sagt, enthält die Parallelschaltung parallel angeordnete Elemente. Zu diesem Zweck werden mehrere Drähte verwendet, um Pfade zu erstellen, über die der elektrische Strom fließen kann.

2. 

   Berechnen Sie die Differenz des Gesamtpotentials. Da alle Terminologien bereits im vorherigen Abschnitt erläutert wurden, gehen wir direkt zur Demonstration der in Parallelschaltungen angewendeten Gleichungen über. Stellen Sie sich zur Veranschaulichung ein Rohr mit zwei Gabeln (mit unterschiedlichen Durchmessern) vor. Wenn Wasser durch die beiden Rohre fließen soll, müssen dann jeweils unterschiedliche Kräfte auf sie ausgeübt werden? Nein, Sie brauchen nur genug Kraft, um das Wasser fließen zu lassen. Wenn man bedenkt, dass Wasser die Rolle des elektrischen Stroms spielt und dass Kraft die Rolle der Potentialdifferenz spielt, können wir folgendes sagen:
   • U._(gesamt) = U.₁ = U.₂ = U.₃.

3. 

   Berechnen Sie den elektrischen Gesamtwiderstand. Angenommen, Sie möchten das Wasser regulieren, das durch die beiden Rohre fließt. Was wäre der beste Weg, dies zu tun? Verwenden Sie nur ein Absperrventil an jeder Gabel oder installieren Sie mehrere Ventile nacheinander? Die zweite Option wäre die beste Wahl. Für Widerstände funktioniert die Analogie genauso. In Reihe geschaltete Widerstände regeln den elektrischen Strom wesentlich effizienter als bei paralleler Schaltung. Die Gleichung zur Berechnung des Gesamtwiderstands in einer Parallelschaltung lautet:
   • 1 / R._(gesamt) = (1 / R.₁) + (1 / R.₂) + (1 / R.₃).

4. 

   Berechnen Sie den gesamten elektrischen Strom. Zurück zu unserem Beispiel: Der Weg, durch den Wasser fließt, ist geteilt. Gleiches gilt für elektrischen Strom. Da es mehrere Wege gibt, über die sich Lasten bewegen können, sagen wir, dass der Strom geteilt wird. Die verschiedenen Pfade erhalten nicht unbedingt die gleiche Menge an Lasten. Dies hängt von den Widerständen und Materialien jedes Drahtes ab. Daher ist die Gleichung zur Berechnung des gesamten elektrischen Stroms die Summe der Ströme für jeden Pfad:
   • ich_(gesamt) = Ich₁ + I.₂ + I.₃.
   • Wir können diese Formel nicht ohne die einzelnen elektrischen Stromwerte verwenden. Für diesen Fall können wir auch das erste Gesetz von anwenden Oh M..

Teil 4 von 4: Lösen eines Beispiels mit Parallel- und Reihenschaltungen

1. 

   Lösen Sie das folgende Beispiel. Vier Widerstände in einer Schaltung sind parallel in zwei Drähte unterteilt. Die erste Zeichenfolge enthält R.₁ = 1Ω und R.₂ = 2Ω. Der zweite Draht enthält R.₃ = 0,5 Ω und R.₄ = 1,5 Ω. Die Widerstände jedes Drahtes sind in Reihe geschaltet. Die an den ersten Draht angelegte Potentialdifferenz beträgt 3V. Berechnen Sie den Gesamtwert des elektrischen Stroms.

2. 

   Beginnen Sie mit der Berechnung des Gesamtwiderstands. Da die Widerstände an jedem Draht in Reihe geschaltet sind, berechnen wir zunächst den Gesamtwiderstand an jedem Draht.
   • R.₍₁₊₂₎ = R.₁ + R.₂.
   • R.₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R.₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R.₍₃₊₄₎ = R.₃ + R.₄.
   • R.₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R.₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Ersetzen Sie parallele Assoziationen durch die Werte aus dem vorherigen Schritt in der Gleichung. Da die Drähte parallel zugeordnet sind, wenden wir jetzt die Werte aus dem vorherigen Punkt in der Gleichung für parallele Verbindungen an.
   • (1 / R._(gesamt)) = (1 / R.₍₁₊₂₎) + (1 / R.₍₃₊₄₎).
   • (1 / R._(gesamt)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R._(gesamt)) = 5/6.
   • R._(gesamt) = 1,2Ω.

4. 

   Berechnen Sie die Differenz des Gesamtpotentials. Da die Potentialdifferenz in einer parallelen Assoziation gleich ist, können wir Folgendes sagen:
   • U._(gesamt) = U.₁ = 3V.

5. 

   Wenden Sie das Gesetz von an Oh M.. Verwenden Sie jetzt das Gesetz von Oh M. um den Wert des gesamten elektrischen Stroms zu bestimmen.
   • U._(gesamt) = Ich_(gesamt) x R._(gesamt).
   • ich_(gesamt) = U._(gesamt)/ R._(gesamt).
   • ich_(gesamt) = 3 V / 1,2 Ω.
   • ich_(gesamt) = 2,5 A..

Tipps

• Der Wert des Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung ist immer kleiner als der Wert des Widerstands von alles die anderen Widerstände in der Vereinigung.
• Wichtige Terminologien:
  • Stromkreis: Satz von Komponenten (Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten), die durch Drähte verbunden sind, durch die ein elektrischer Strom in der richtigen Reihenfolge fließt.
  • Widerstände: Komponenten, die die Intensität eines elektrischen Stroms reduzieren können.
  • Elektrischer Strom: geordneter Stromfluss. Ihre S.I.-Einheit ist die Ampere (DAS).
  • Potentialdifferenz (ddp): Arbeit pro elektrischer Ladungseinheit. Ihre S.I.-Einheit ist die Volt (V).
  • Elektrischer Widerstand: Maß für den Widerstand gegen den Durchgang von elektrischem Strom. Ihre S.I.-Einheit ist die Oh M. (Ω).