Как посчитать суммарный ток

Чтобы визуализировать соединение каналов, нужно представить цепь элементов. Элементы должны добавляться последовательно в один ряд. Должен существовать только один путь, по которому будут течь электроны и заряды. Когда у вас будет базовая идея о том, что такое соединение каналов или соединение цепей, вы сможете научиться рассчитывать суммарный ток.

Часть 1

Часть 1 из 4:

Основная терминология

Загрузить PDF

1
Для начала нужно понять, что такое ток. Ток -- это поток электрически заряженных частиц (электронов), то есть, это поток заряда за единицу времени. Но что такое заряд и что такое электрон? Электрон -- это отрицательно заряженная частица. Заряд -- это свойство материи, то есть вещества, которое используется для классификации положительных и отрицательных зарядов. Также, как и магниты, похожие заряды отталкиваются, а разные притягиваются.
- Мы можем иллюстрировать это с помощью воды. Вода состоит из молекул H2O -- это два атома водорода и один атом кислорода, соединённые вместе. Мы знаем, что атом кислорода и атомы водорода при соединении образуют воду -- молекулу H2O.
- Поток воды состоит из миллионов молекул. Мы можем сравнить текущую воду с током, молекулу с электроном, а заряд с атомами.
2
Узнайте, что такое напряжение или разность потенциалов. Напряжение -- это определённая сила, которая заставляет ток течь. Чтобы лучше понять напряжение, мы используем для примера батарейку. Внутри батарейки есть много химикатов, которые реагируют между собой, образуя химические реакции, что влечёт за собой накопление электронов в положительном контакте на батарейке.
- Теперь, если мы подключим проводник, например, провод - от положительного терминала к отрицательному к терминалу батарейки, электроны будут накапливаться и начнут двигаться, чтобы отстраниться друг от друга, потому, что мы уже сказали, что похожие заряды отталкиваются.
- К тому же, из за закона сохранения энергии, который утверждает, что суммарный результативный заряд изолированной системы должен оставаться постоянным, электроны начнут пытаться балансировать, то есть, уравновесить заряды, меняя большую концентрацию электронов на маленькую концентрацию электронов, то есть, положительный терминал, на отрицательный терминал.
- Это движение электронов вызывает разницу потенциалов в каждом терминале батарейки, что мы можем назвать напряжением.
3
Теперь мы должны понять, что такое сопротивление. Сопротивление -- это противостояние определённых элементов потоку зарядов.
- Резистор, то есть, элемент указывающий (оказывающий) сопротивление, находится в разных частях цепи, чтобы регулировать поток частиц или электронов.
- Если резистора - частицы оказывающей сопротивление нет, электроны не регулируются и цепь может получать слишком большой заряд, что может повредить её.
Реклама

Часть 2

Часть 2 из 4:

Нахождение суммарного тока в серии цепей (в последовательных цепях)

Загрузить PDF

1
Сейчас мы найдём общее сопротивление тока(у). Представьте себе трубочку, из которой вы пьете воду. Ущипните её несколько раз, что вы увидите? Поток Воды уменьшится. Когда вы щипали трубочку, вы создавали сопротивление. Таким образом вы блокировали поток воды. Если вы поставите прищепки в ряд, вы создадите серию резисторов для определённого потока в данной системе. Из этого примера мы можем посчитать суммарное сопротивление резисторов:
- Rсуммарное = R1+ R2 + R3.
2
Найдите общее напряжение резисторов. Чаще всего общее напряжение уже дано в условиях задачи, но если вам даны только индивидуальные напряжения, мы можем рассчитать суммарное с помощью такого уравнения:
- Vсуммарное = V1 + V2 + V3.
- Но почему это так? Если мы опять используем аналогию с трубочкой, мы увидим, что после того, как мы ущипнём трубочку, вам понадобится прилагать более усилий, чтобы вытягивать из неё воду. Общее количество усилий, которые вы прилагаете, зависит от индивидуальной силы и каждого резистора потока.
- Сила, которую нужно приложить - это напряжение, поскольку оно направляет поток воды или ток. Таким образом, по логике вещей, общее напряжение можно узнать, сложив индивидуальные напряжения каждого резистора.
3
Найдите суммарный ток этой системы. Используя аналогию с трубочкой и прищепками, подумайте, изменилось ли количество воды. Оно не изменилось. Скорость с которой вы получаете воду, изменилась, но общее количество воды -- нет. Если вы посмотрите на количество воды, которое входит и выходит из трубочки, вы увидите, что изменилась скорость, но не количество. Таким образом, мы можем сказать что:
- I1 = I2 = I3 = I.
4
Помните закон Ома? Его можно применять в этом случае. У нас немного данных, поэтому мы можем использовать закон Ома по отношению к напряжению, току и сопротивлению:
- V = I * R.
5
Попробуйте рассмотреть это на примере. Три резистора R1 = 10 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 9 Ом, соединены в цепь. Общее напряжение 2.5 Вольт применяется к электрической цепи (приложено к данному участку цепи). Посчитайте суммарный ток в электрической цепи. Сначала посчитаем общее сопротивление:
- Rсуммарное = 10 Ом R2 + 2 Ом R3 + 9 Ом.
- Таким образом, Rсуммарное = 21 Ом.
6
Используем закон ома для подсчёта суммарного тока.
- Vсуммарное = Iсуммарное * Rсуммарное.
- Iсуммарное = Vсуммарное / Rсуммарное.
- Iсуммарное = 2.5 вольт / 21 Ом.
- Iсуммарное = 0.1190 Ампер.
Реклама

Часть 3

Часть 3 из 4:

Суммарный ток параллельных электрических цепей

Загрузить PDF

Параллельная электроцепь состоит из элементов, соединённых параллельно. Это используется с помощью проводов, которые создают путь, по которому идёт ток.
2
Найдите суммарное напряжение. Мы определились с терминологией в предыдущей части статьи. Теперь можем перейти сразу к расчётам. Возьмём в качестве примера трубу разделённую на 2 пути с различными диаметрами. чтобы вода протекла по обеим частям трубы, нужно использовать неодинаковые силы, так? не так. Нужно использовать достаточно силы, чтобы вода текла по трубе. Таким образом, используя аналогию с водой, мы можем рассчитать суммарное напряжение для тока:
- Vсуммарное = V1 + V2 + V3
3
Найдём суммарное сопротивление. Например, вам нужно регулировать поток воды в трубах. Как мы заблокируем трубы? Поставим один блок на каждый путь или несколько блоков по всей цепи труб? Нужно сделать последнее. Чтобы создать сопротивление, необходимо поставить несколько резисторов. Их нужно подключить, чтобы они регулировали поток электрического тока. Их нужно подключить цепью, а не параллельно, таким образом, выведем уравнение:
- 1/Rсуммарное = (1/R1)+(1/R2)+(1/R3).
4
Вычисление суммарного тока. Вернёмся у своему примеру. Вода течёт из источника по направлению к нам через разделённые трубы. Применим ту же схему к току. Поскольку, есть несколько путей, по которым идёт заряд, мы можем сказать, что он разделён. Оба пути не обязательно получают одинаковое количество заряда, всё зависит от сопротивления и материала из которого сделаны элементы. Таким образом, уравнение суммарного тока -- это сумма всех токов для всех путей:
- Iсуммарное = I1 + I2 + I3.
- Мы не можем использовать эту формулу, так как мы не знаем индивидуального тока. Используем закон Ома.
Реклама

Часть 4

Часть 4 из 4:

Решение примера с параллельными электрическими цепями

Загрузить PDF

Четыре резистора разделены на два пути, которые соединены параллельно. На первом пути R1 = 1Ом, R2 = 2 Ом, а на втором пути R3 = 0.5 Ом, R4 = 1.5 Ом. Резисторы на каждом пути соединены систематически цепью. Напряжение первого пути 3 Вольта. Найдите суммарный ток.
2
Для начала найдём общее сопротивление. Поскольку резисторы на каждом пути соединены, мы сложим сопротивления на каждом пути.
- Rсумарное = R1 + R2.
- Rсумарное = 1 Ом + 2 Ом.
- Rсумарное = 3 Ом.
- Rсумарное = R3 + R4 (для второго пути).
- Rсумарное = 0.5 Ом + 1.5 Ом.
- R = 2 Ом.
3
Подставим значения в наше уравнение для параллельной цепи. Поскольку пути соединены параллельно, мы подставим значения в уравнение:
- (1/Rсуммарное) = (1/Rсуммарное 1-й путь) + (1/Rсуммарное 2-й путь).
- (1/Rсуммарное) = (1/3 Ом) + (1/2 Ом).
- (1/Rсуммарное) = 5/6.
- (1/Rсуммарное) = 1.2 Ом.
4
Найдите общее напряжение. Рассчитаем суммарное напряжение, это будет сумма всех напряжений:
- Vсуммарное = V1 = 3V.
5
Используем закон Ома, чтобы найти суммарный ток. Теперь мы можем посчитать суммарный ток с помощью закона Омв.
- Vсуммарное = Iсуммарное*Rсуммарное.
- Iсуммарное = Vсуммарное/Rсуммарное.
- Iсуммарное = 3 Вольта / 1.2 Ом.
- Iсуммарное = 2.5 А.
Реклама

Советы

Общее сопротивление параллельной электрической цепи всегда меньше, чем сопротивление каждого отдельного резистора.
Терминология:
- Электрическая цепь -- составленная из элементов (резисторов, индукторов и конденсаторов) цепь, соединённая проводами, через которые протекает ток.
- Резистор -- элемент, который оказывает сопротивление току.
- Ток -- поток заряженных частиц по проводам, измеряется в амперах (А).
- Напряжение -- работа выполненная на единицу заряда, измеряется в вольтах (В).
- Сопротивление -- измерение сопротивления элемента электрическому току. Единица -- Ом(Омега).