Forståelse af simple elektriske seriekredsløb:Grundlæggende, beregninger og praktiske eksempler

Af Lee Johnson, Opdateret 24. marts 2022

haryigit/iStock/GettyImages

Grundlæggende om elektriske kredsløb

Elektricitet kræver en komplet sløjfe for at flyde. Et kredsløb er en lukket ledende bane, der gør det muligt for elektroner at rejse fra en strømkilde – såsom et batteri – til en enhed (modstand, pære osv.) og tilbage. At bryde løkken med en kontakt stopper strømmen og slukker for enheden.

Nøgleord:

• Spændingsforskel: Den elektriske potentielle energi pr. ladningsenhed mellem to punkter. For eksempel giver et 5-V-batteri en 5-volts potentialforskel mellem dets terminaler (1V =1J/C).
• Nuværende: Ladningsstrømmen, målt i ampere (A). En ampere er lig med en coulomb ladning pr. sekund.
• Modstand: Modstand mod strøm, målt i ohm (Ω). En leder med 1Ω modstand over 1V vil tillade 1A strøm.

Ohms lov forbinder disse størrelser:V =I × R .

Serie vs. parallelle kredsløb

Komponenter kan arrangeres på to primære måder:

• Serie: Alle komponenter ligger langs en enkelt vej. Den samme strøm passerer gennem hver komponent sekventielt.
• Parallel: Stien opdeles i flere grene, der hver bærer en del af den samlede strøm. Spændingen over hver gren er den samme.

I et seriekredsløb er den samlede modstand summen af individuelle modstande:

R_total =R₁ + R₂ + R₃ + …

Eksempel:For modstande 2Ω, 4Ω og 6Ω i serie er den samlede modstand 12Ω.

I et parallelkredsløb er den reciproke af den totale modstand lig med summen af de reciproke af hver modstand:

1/R_total =1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + …

Eksempel:For de samme modstande parallelt giver beregningen en samlet modstand på ca. 1,09Ω.

Løsning af blandede serier-parallelle kredsløb

Komplekse kredsløb kombinerer ofte serie- og parallelle sektioner. Bryd kredsløbet op i håndterbare dele, beregn hver dels modstand, og kombiner dem derefter.

Illustration:Tre parallelle grene, hvor en gren indeholder tre seriemodstande (12Ω, 5Ω, 3Ω). Seriegrenen er i alt 20Ω. Med de andre grene ved 40Ω og 10Ω er den samlede modstand omkring 5,7Ω.

Kapacitans i serie og parallel

Kapacitans opfører sig modsat modstand:

• Serie:1/C_{i alt} =1/C₁ + 1/C₂ + …, vend derefter for at finde C_total .
• Parallel:C_total =C₁ + C₂ + …

Den samme tilgang – analyser, forenkle, kombiner – gælder for alle kredsløbsberegninger.

Vigtige ting

• Seriekredsløb:tilføje modstande; parallelle kredsløb:tilføj konduktanser (reciproke).
• Brug Ohms lov til spændings-, strøm- og modstandsforhold.
• Dekomponer komplekse netværk i enklere serier og parallelle grupper.
• Kapacitansberegninger afspejler modstand, men med gensidige sammenhænge i serie.