В этой статье объясняется, что такое падение напряжения и как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи. Когда напряжение встречается с резистивным элементом в цепи, значение уменьшается или «падает».
В последовательной цепи имеется несколько сопротивлений или импедансов. Каждый раз, когда через них проходит ток, напряжение падает. Итак, нам нужно знать значение конкретного сопротивления и ток, проходящий через него, чтобы вычислить падение напряжения на нем. Падение напряжения - это ток, умноженный на сопротивление.
Что такое падение напряжения?
Допустим, мы соединяем батарею с резистором через провод. Электроны имеют тенденцию течь от отрицательной стороны батареи к положительной. Это похоже на электрический заряд, идущий от положительной клеммы к отрицательной.
Когда одна единица заряда встречает резистор, она на время останавливается. Когда он проходит мимо резистора, появляется другая единица заряда и останавливается. В любой момент количество заряда на конце резистора меньше заряда в начале резистора. Это явление создает «падение потенциала или напряжения».
Подробнее… ..Постоянно ли напряжение в серии: полная информация и ответы на часто задаваемые вопросы
Как рассчитать полное падение напряжения в последовательной цепи?
Общее падение напряжения в последовательной цепи - это сложение всех отдельных падений напряжения, вызванных параметрами импеданса. Кроме того, сумма равна общему напряжению, подаваемому в цепь, или напряжению до любого «падения».
Разберем явления с помощью схемы. В схеме ниже два резистора R1 100 Ом и R2 200 Ом, подключенный к источнику питания V 30 вольт. Ток i = В/(R1 + R2) = 30/(100+200) = 0.1 А. Следовательно, падение напряжения на резисторе R1 = икс р1 = 0.1 x 100 = 10 В и через R2 = икс р2 = 0.1 х 200 = 20 В.
Как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи переменного тока?
переменного тока или переменный ток цепи – это электрические цепи с переменным напряжением питания. AC последовательная схема состоит из любой комбинации резистора, катушки индуктивности и конденсатора, соединенных последовательно.
Как и в случае с постоянным током, мы можем вычислить чистый импеданс последовательной цепи переменного тока, сложив их. Аналогичным образом можно найти и падения напряжения. Падение напряжения на любом элементе в последовательной цепи переменного тока равно V = iZ, где Z - полное сопротивление цепи, а i - полный ток, протекающий через нее.
Подробнее… ..Как рассчитать напряжение в последовательной цепи: подробные факты
Падение напряжения в последовательной цепи RLC:
Цепь RLC является частным случаем цепей переменного тока. Цепь RLC состоит из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, соединенных последовательно. Давайте поймем падение напряжения в последовательной цепи RLC на примере.
Схема состоит из трех компонентов, показанных ниже: резистора R Ом, индуктивности L Генри и конденсатора C Фарад. Ранее мы знали, что падение напряжения на любом из них = импеданс × ток. Так,
Падение напряжения на резисторе = iR, катушка индуктивности = iXL и конденсатор = iXC, где XL = 2πfL и XC = 1/2πfC
Как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи - численные примеры
Q1. Три резистора подключены последовательно со значениями R1= 4 Ом, R2= 5 Ом, а R3 = 6 Ом. Схема подключена к источнику питания 15 В. Узнайте падение напряжения на резисторах.
Для расчета капель потенциала на R1, R2и R3, нам сначала нужно получить ток в цепи. Мы знаем, ток = чистое напряжение/эквивалентное сопротивление
Эквивалентное сопротивление Req = R1 + R2 + R3 = 4 + 5 + 6 = 15 Ом
Следовательно, общий ток = 15 В / 15 Ом = 1 А.
Теперь мы можем использовать закон Ома (V = IR) для каждого резистора и найти падение напряжения на них.
Итак, V1 = я х р1 = 1 х 4 = 4 В
V2 = я х р2 = 1 х 5 = 5 В
V3 = я х р3 = 1 х 6 = 6 В
Q2. Для приведенной ниже схемы падение напряжения на резисторе 6 Ом составляет 12 В. Определите другие падения напряжения и вычислите общее падение напряжения или напряжение питания.
Мы знаем, что падение напряжения на любом резисторе в последовательная цепь = сопротивление × общий ток
Если в цепи протекает ток i, падение напряжения на резисторе 6 Ом составляет 6i.
6i = 12 или i = 2 ампер
Следовательно, падение напряжения на резисторе 2 Ом = 2 x 2 = 4 В.
Падение напряжения на резисторе 4 Ом = 2 x 4 = 8 В
Итак, сеть падение напряжения или напряжение питания = (12 + 4 + 8) = 24 В
Q3. На изображении ниже изображена последовательная цепь RLC со следующими компонентами: Источник переменного тока 120 В, 50 Гц, Резистор на 100 Ом, Конденсатор 20 мкФ, Индуктор 420 мГн. Рассчитайте падение напряжения на всех трех импедансах.
Раньше мы умели рассчитать падение напряжения для последовательной цепи RLC. Ток, умноженный на импеданс ( R или XL или XC) дает нам падение напряжения. Давайте узнаем XL и ХC первый.
XL= 2πfL (f - частота сети переменного тока)
Итак, ХL = 2 x π x 50 x 420 x 10^{-3} = 131.95 Ом
XC = 1/2 x π x 50 x 20 x 10^{-6} }= 159.15 Ом
Следовательно, полное сопротивление,
Теперь для цепей переменного тока существует объект, называемый фазовым углом. Он дает меру угла, на который ток отстает или опережает напряжение. Фазовый угол φ = arctan (XC - ИКСL/Р)
φ = арктангенс (27.2/100) = 15.22°
Итак, текущий
Следовательно,
Здесь ток опережает напряжение как XC > XL.
Подробнее….Что такое напряжение в последовательной цепи: подробные факты
