Při práci s elektrickými obvody a připojení více rezistorů ke zdroji elektrického napětí vzniká na každém z nich určité napětí. Limitovat, jak bude napětí rozděleno mezi rezistory, je možné znát jejich odpor a počet odporů, stejně jako připojení - sériové nebo paralelní. V případě sériového spojení rezistorů je napětí distribuováno rovnoměrně a úměrně jejich hodnotám odporu.
Ve spojení rezistorů podle schématu sériového připojení vzniká takzvaný obvod,kterým protéká celkový proud. Rezistory jsou umístěny po sobě, což znamená, že proud procházející prvním odporem pak protéká druhým, třetím a tak dále.
Je důležité poznamenat, že v každém bodě daného obvodu je napětí stejné a stejné jako napětí zdroje. To je způsobeno všemi odpory, které se chovají, jako by byly spojeny paralelně uvnitř samostatného bodu obvodu. Tato vlastnost umožňuje rovnoměrné rozložení napětí mezi všemi rezistory v sériovém připojení.
Při sériovém připojení rezistorů je tedy napětí mezi nimi rovnoměrně rozloženo a jeho hodnota na každém rezistoru závisí na jeho odporu podle vzorce U = IR, kde U je napětí na rezistoru, I je proud protékající odporem, R odpor rezistoru. Znalost této funkce vám umožňuje správně vybrat hodnoty odporů, abyste dosáhli požadovaného rovnoměrného rozložení napětí v obvodu.
Základní myšlenka
Při sériovém připojení rezistorů je napětí mezi nimi rovnoměrně rozloženo. K tomu dochází proto, že v obvodu se sériovým připojením rezistorů je proud všude stejný a napětí je rozděleno mezi rezistory podle jejich odporu. Čím vyšší je tedy odpor rezistoru, tím větší část napětí na sebe vezme a menší část získá další odpor v obvodu.
Princip práce
Při sériovém připojení rezistorů je napětí rovnoměrně rozloženo na každý z nich. Tento princip je založen na Ohmových a Kirchhoffových zákonech, které popisují interakci elektrických prvků v elektrickém obvodu.
Když se několik rezistorů postupně spojí do obvodu, vytvoří se uzavřený okruh, kterým protéká elektrický proud. Každý odpor v obvodu vytváří odpor proudu a způsobuje pokles napětí.
Podle Ohmova zákona je napětí na rezistoru úměrné proudu, který jím protéká, a jeho odporu. Proto, když jsou rezistory sériově spojeny, napětí je mezi nimi rovnoměrně rozloženo podle jejich hodnot odporu. Výsledkem je, že celkové napětí v obvodu je rozděleno mezi rezistory podle jejich odporu.
Princip fungování sériového spojení rezistorů je tedy takový, že každý odpor přijímá část napětí ze zdroje elektrické energie, přičemž napětí na každém rezistoru je stejně velké a rovná se příslušné části celkového napětí.
Spojení odporů do obvodu
Při sériovém připojení rezistorů jsou umístěny jeden po druhém, takže konec jednoho rezistoru se spojí se začátkem dalšího. V tomto případě zůstává proud protékající každým odporem konstantní a napětí je rovnoměrně rozloženo mezi rezistory. To je způsobeno tím, že veškerý proud, který protéká sloučeninou, musí projít každým sériově připojeným odporem.
Odpor obvodu, který se skládá z několika sériově spojených odporů, se tedy rovná součtu hodnot odporu každého rezistoru:
Kde R1, R2, R3, . Rn - hodnoty odporu každého rezistoru.
Připojení odporů do obvodu je široce používáno v různých elektronických zařízeních, jako jsou filtry, zesilovače, ekvalizéry a další.
Poznámka: Je důležité si všimnout, že při paralelním spojení rezistorů bude naopak napětí na nich stejné a celkový proud se mezi nimi rozdělí.
Distribuce napětí
Při sériovém připojení rezistorů je napětí mezi nimi rovnoměrně rozloženo. To znamená, že každý odpor získá podíl napětí úměrný jeho odporu vůči celkovému odporu obvodu.
Pokud je například obvod tří odporů s odpory 10 ohmů, 20 ohmů a 30 ohmů, zdroj napětí je připojen k prvnímu rezistoru, napětí bude klesat, jak každý odpor prochází. Přitom napětí na prvním rezistoru se rovná jednomu třetímu z celkového napětí, na druhém rezistoru jednomu šestému a na třetím rezistoru jednomu desátému.
Při sériovém připojení rezistorů je tedy napětí rovnoměrně rozloženo po celém obvodu, úměrné odporu každého rezistoru. To umožňuje efektivní využití energie a řízení toku proudu v elektrickém obvodu.
Výpočet napětí na každém rezistoru
Při sériovém připojení rezistorů je napětí mezi nimi rovnoměrně rozloženo. Chcete-li vypočítat napětí na každém rezistoru, měli byste použít vzorec:
kde Vi - napětí na I-m rezistoru,
Vcelkový - celkové napětí na obvodu,
Ri - odpor i. rezistoru,
Rcelkový - celkový odpor řetězu.
U sériového připojení se předpokládá, že celkový odpor obvodu (Rcelkový) součet odporu všech odporů:
kde R1, R2, . Rn - odpor rezistorů v obvodu.
Chcete-li tedy vypočítat napětí na každém rezistoru, musíte znát celkové napětí na obvodu (Vcelkový) a odporu každého rezistoru (R1, R2, . Rn). Vložením hodnot do vzorce lze získat hodnoty napětí na každém rezistoru.
Ohmův zákon
Matematický vzorec Ohmova zákona má druh:
- V-napětí v elektrickém obvodu měřené ve voltech (v)
- I - proud v obvodu měřený v ampérech (a)
- R-odpor obvodu měřený v ohmu (Ohm)
Podle Ohmova zákona je při sériovém připojení odporů napětí rovnoměrně rozloženo na každém z nich. Pokud je v obvodu více odporů, lze úplný odpor obvodu vypočítat jako součet odporu každého rezistoru.
Vliv odporu rezistoru na napětí
Při sériovém připojení rezistorů je napětí mezi nimi rovnoměrně rozloženo. Odpor každého rezistoru však ovlivňuje napětí, které na každém z nich spadne.
Odpor rezistoru si lze představit jako překážku pro pohyb elektrického proudu. Čím větší je odpor rezistoru, tím větší napětí na něm bude klesat.
Poměr poklesu napětí k odporu rezistoru je popsán Ohmovým zákonem: U = I * R, kde U je napětí na rezistoru, I je proud, R odpor rezistoru. Z tohoto zákona vyplývá, že se zvyšujícím se odporem se zvyšuje i napětí na něm.
Při sériovém spojení rezistorů s různými odpory je tedy napětí rovnoměrně rozloženo, ale na každém z odporů se bude lišit v závislosti na jejich odporu. To je třeba vzít v úvahu při navrhování a výpočtu elektrických obvodů.
Celkové a individuální napětí
Při sériovém připojení odporů v elektrickém obvodu je napětí mezi nimi rovnoměrně rozloženo. To znamená, že součet jednotlivých napětí na každém rezistoru se rovná celkovému napětí přiváděnému na celý obvod.
Individuální napětí na rezistoru je definováno jako podíl celkového napětí úměrný jeho odporu ve vztahu k celkovému odporu celého obvodu. Čím větší je tedy odpor rezistoru, tím větší podíl celkového napětí získá.
Pokud jsou například v obvodu dva rezistory se stejnými odpory, získají stejné zlomky celkového napětí. Pokud má jeden z odporů dvakrát větší odpor, získá dvakrát větší podíl napětí.
Celkové napětí v obvodu lze vypočítat podle vzorce:
kde Uobec. - celkové napětí v obvodu, U1, U2, . Un - individuální napětí na každém rezistoru.
Při sériovém připojení rezistorů je tedy napětí rovnoměrně rozděleno mezi ně a sčítá se na celkové napětí v obvodu.