Studium elektrických obvodů a různých prvků v nich je jedním z hlavních aspektů elektrotechniky. Jedním z důležitých úkolů při analýze elektrického obvodu je stanovení napětí na každém rezistoru. To nám nejen umožňuje pochopit, jak obvod jako celek funguje, ale také pomáhá při výpočtech a navrhování elektrických obvodů.
K určení napětí na každém rezistoru v elektrickém obvodu je třeba znát několik základních principů. Za prvé, napětí v elektrickém obvodu je rozděleno mezi prvky úměrně jejich odporu. Větší odpor bude mít větší napětí a menší méně. Za druhé, součet napětí v uzavřeném okruhu musí být podle kirchhofova zákona nulový.
K určení napětí na každém rezistoru v elektrickém obvodu lze použít metody založené na Kirchhoffových zákonech a Ohmově zákoně. Nejprve je nutné vytvořit rovnice podle kirchhoffova zákona, podle kterých je součet napětí v uzavřeném okruhu nulový. Poté pomocí vzorce Ohm ' s Law (Ohmův zákon) lze určit napětí na každém rezistoru nastražením známých hodnot odporu a proudů.
Potřebné nástroje pro měření napětí
K měření napětí na každém rezistoru v elektrickém obvodu budete potřebovat následující nástroje:
| 1. | Multimetr | - je to hlavní nástroj používaný k měření napětí. Multimetr má obvykle funkci měření stejnosměrného a střídavého napětí. |
| 2. | Krokodýli | - jedná se o speciální svorky, které vám umožní snadno připojit multimetr k elektrickému obvodu. Poskytují spolehlivé a bezpečné připojení. |
| 3. | Kabel pro připojení multimetru | - je to kabel se dvěma zátky na koncích, který se připojuje k multimetru a krokodýlům. Kabel poskytuje fyzické spojení mezi multimetrem a elektrickým obvodem. |
Pokud plánujete měřit napětí na rezistorech, ujistěte se, že máte všechny uvedené nástroje. To zajistí přesné a spolehlivé výsledky měření ve vašem elektrickém obvodu.
Určení celkového napětí v elektrickém obvodu
Celkové napětí v elektrickém obvodu lze určit základním Kirchhoffovým zákonem-zákonem zachování energie. Podle tohoto zákona je součet poklesů napětí v jakémkoli uzavřeném obvodu nulový.
Pro stanovení celkového napětí je nutné:
- Prozkoumat schéma: pečlivě prozkoumejte elektrický obvod a identifikujte všechny zdroje napětí a rezistory. Zapište si jejich hodnoty a umístění v obvodu.
- Aplikovat Kirchhoffův zákon: zaměřte pozornost na uzavřený obvod, který zahrnuje všechny odpory a zdroje napětí. Zde platí Kirchhoffův zákon, který říká, že součet pádů napětí v uzavřeném obvodu je nulový.
- Vypočítejte celkové napětí: použijte nalezené hodnoty a proveďte výpočty k určení celkového napětí. Sečtěte hodnoty poklesu napětí na každém rezistoru a zvažte směr proudu.
Je důležité poznamenat, že složitější elektrické obvody mohou vyžadovat použití složitějších metod a spotřebičů k určení celkového napětí. Výše popsaná metoda je však základní a lze ji použít jako základ pro další výpočty a analýzu elektrických obvodů.
Použití Ohmova zákona k určení napětí
K určení napětí na každém rezistoru v elektrickém obvodu je nutné znát sílu proudu protékajícího obvodem a odpor každého rezistoru.
Prvním krokem je měření proudu v elektrickém obvodu pomocí ampérmetru. Připojte ampérmetr v sekvenci s obvodem tak, aby jím proud procházel. Zapište si hodnotu zobrazenou ampérmetrem.
Druhým krokem je měření odporu každého odporu v obvodu pomocí ommetru. Ommetr musí být připojen paralelně ke každému rezistoru, aby se změřil jeho odpor. Zapište hodnotu odporu pro každý odpor.
Třetím krokem je použití Ohmova zákona k určení napětí na každém rezistoru. Vynásobte proud odpor každého odporu, abyste získali hodnotu napětí. Pokud je například proud 2 ampéry a odpor rezistoru je 5 ohmů, pak napětí na tomto rezistoru bude 10 voltů.
| Rezistor | Proud, ampér | Odpor, Om | Napětí, Volt |
|---|---|---|---|
| Rezistor 1 | 2 | 5 | 10 |
| Rezistor 2 | 2 | 10 | 20 |
| Rezistor 3 | 2 | 15 | 30 |
Pokračujte v aplikaci Ohmova zákona k určení napětí na každém rezistoru pomocí naměřených hodnot proudu a odporu rezistorů.
Pomocí Ohmova zákona tedy můžete určit napětí na každém rezistoru v elektrickém obvodu a získat úplnou představu o rozložení napětí v obvodu.
Výpočet napětí na sériově připojených odporech
Když jsou rezistory zapojeny do elektrického obvodu v sérii, proud bude procházet každým odporem v sérii. Napětí na každém rezistoru závisí na jeho odporu a proudu proudícím obvodem.
Pro výpočet napětí na každém rezistoru v sériovém připojení je nutné znát celkové napětí v obvodu a odpor každého rezistoru.
- Určete odpor každého odporu v sériovém připojení.
- Najděte součet odporu všech odporů. To lze provést sečtením hodnot odporu každého rezistoru.
- Určete proud v obvodu. K tomu je třeba rozdělit celkové napětí v obvodu na součet odporu všech odporů.
- Pro každý odpor Vypočítejte napětí. Napětí na rezistoru lze nalézt vynásobením jeho odporu proudem v obvodu.
- Odpor 1 má odpor 10 ohmů.
- Odpor 2 má odpor 20 ohmů.
- Odpor 3 má odpor 30 ohmů.
- Celkové napětí v obvodu je 12 V.
- Součet odporu všech odporů je 60 ohmů (10 ohmů + 20 ohmů + 30 ohmů).
- Proud v obvodu bude 0.2 A (12 V / 60 ohmů).
- Napětí na rezistoru 1 bude 2 v (10 ohmů * 0.2 a).
- Napětí na rezistoru 2 bude 4 v (20 ohmů * 0.2 A).
- Napětí na rezistoru 3 bude 6 v (30 ohmů * 0.2 A).
Rezistor 1 tedy bude mít 2 V, odpor 2 - 4 V a odpor 3 - 6 V.
Výpočet napětí na paralelně připojených odporech
Pro výpočet napětí na paralelních odporech se používá vzorec, podle kterého:
- Ucelkový - celkové napětí na paralelních odporech;
- U1, U2, . Un - napětí na každém z odporů.
V paralelním obvodu je tedy napětí stejné na všech odporech a stejné na celkovém napětí. To je užitečné pro výpočty a umožňuje zjednodušit proces hodnocení zatížení každého z odporů v elektrickém obvodu.
Je důležité si uvědomit, že při použití paralelních odporů se stejnými hodnotami odporu bude napětí na nich rovnoměrně rozděleno. Pokud se však rezistory liší, menší odpor má větší napětí a větší odpor menší napětí.
Nyní, s porozuměním výpočtu napětí na paralelně připojených odporech, můžete tyto informace použít k přesnějšímu pochopení a analýze vašeho elektrického obvodu.
Účtování napětí na sérii paralelně připojených odporů
V elektrickém obvodu může nastat situace, kdy se k sobě paralelně připojuje několik rezistorů. V tomto případě bude napětí na každém rezistoru stejné.
Chcete-li určit napětí na každém rezistoru v paralelně připojeném obvodu, musíte postupovat podle následujících kroků:
- Určete celkové napětí v obvodu. K tomu lze použít voltmetr a změřit napětí mezi póly obvodu.
- Určete celkový odpor obvodu. K tomu je nutné najít odpor každého rezistoru a použít vzorec pro výpočet celkového odporu paralelně s připojenými odpory.
- Vypočítejte proud proud proudící paralelně připojenými odpory pomocí Ohmova zákona. Chcete-li to provést, rozdělte celkové napětí na celkový odpor obvodu.
- Určete napětí na každém rezistoru. Chcete-li to provést, vynásobte proud odporem každého odporu.
Výsledné hodnoty napětí na každém rezistoru vám umožní přesněji studovat elektrický obvod a analyzovat jeho provoz. Účtování napětí na paralelně připojených odporech umožňuje určit, jaké množství energie je spotřebováno na každém z nich, a umožňuje sledovat rovnoměrné rozložení proudu v obvodu.
| Rezistor | Odpor (Ohm) | Napětí (V) |
|---|---|---|
| Rezistor 1 | 10 | 12 |
| Rezistor 2 | 20 | 12 |
| Rezistor 3 | 30 | 12 |
Tato tabulka představuje hodnoty odporu a napětí pro každý odpor v paralelně připojeném obvodu.
Určení napětí na každém rezistoru ve složitém elektrickém obvodu
K určení napětí na každém rezistoru ve složitém elektrickém obvodu je třeba provést několik kroků:
- Analyzovat elektrický obvod a určit, které rezistory jsou v paralelních a po sobě jdoucích větvích obvodu.
- Pro rezistory v paralelních větvích obvodu lze vzorec použít k výpočtu ekvivalentního odporu paralelního spojení:
- Pro rezistory umístěné v po sobě jdoucích větvích obvodu lze jednoduše složit jejich odpor:
- Po určení ekvivalentního odporu paralelního spojení a celkového odporu sériového připojení lze k nalezení napětí na každém rezistoru použít Ohmův zákon:
kde U je napětí na rezistoru, I je proud v obvodu, R je odpor rezistoru.
Někdy může být k nalezení proudu v obvodu také nutné použít Ohmův zákon:
kde Uzdroje - napájecí napětí, Rsoučet - celkový odpor řetězu.
Výsledkem je, že pomocí výše uvedených vzorců a pravidel lze určit napětí na každém rezistoru ve složitém elektrickém obvodu.