เนื้อหา
- ตัวอย่างวงจรซีรีย์
- เคล็ดลับ
- จำนวนแอมแปร์ (หรือแอมป์) ในวงจรซีรีย์
- แผนภาพวงจรและสูตรซีรีย์
- ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ
- ซีรี่ส์เทียบกับวงจรขนาน
- กระแสตรงกับกระแสสลับ
วงจรอนุกรมเชื่อมต่อตัวต้านทานเช่นกระแสที่วัดด้วยแอมพลิจูดหรือแอมแปร์ตามเส้นทางเดียวในวงจรและคงที่ตลอด กระแสจะไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามของอิเล็กตรอนผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวซึ่งขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอนทีละตัวในทิศทางเดียวจากปลายด้านบวกของแบตเตอรี่ไปยังลบ ไม่มีสาขาหรือเส้นทางภายนอกที่กระแสสามารถเดินทางได้เนื่องจากจะมีวงจรแบบขนาน
ตัวอย่างวงจรซีรีย์
วงจรซีรีย์เป็นเรื่องธรรมดาในชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่นไฟคริสต์มาสหรือวันหยุดบางประเภท อีกตัวอย่างทั่วไปคือสวิตช์ไฟ นอกจากนี้คอมพิวเตอร์โทรทัศน์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ในบ้านทั้งหมดทำงานผ่านแนวคิดของวงจรซีรีส์
เคล็ดลับ
จำนวนแอมแปร์ (หรือแอมป์) ในวงจรซีรีย์
คุณสามารถคำนวณแอมพลิจูดเป็นแอมป์หรือแอมแปร์ที่กำหนดโดยตัวแปร A ของวงจรอนุกรมโดยสรุปความต้านทานที่ตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจรเป็น R และรวมแรงดันไฟฟ้าที่ตกตาม Vจากนั้นก็แก้หาสมการ V = I / R ซึ่งใน V คือแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เป็นโวลต์ ผม เป็นปัจจุบันและ R คือความต้านทานทั้งหมดของตัวต้านทานในหน่วยโอห์ม (Ω) แรงดันไฟฟ้าตกควรเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในวงจรอนุกรม
สมการ V = I / Rหรือที่เรียกว่าโอห์มลอว์ก็มีความเป็นจริงในตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจร การไหลของกระแสตลอดวงจรซีรีย์เป็นค่าคงที่ซึ่งหมายความว่ามันจะเหมือนกันในแต่ละตัวต้านทาน คุณสามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าตกที่แต่ละตัวต้านทานโดยใช้กฎของโอห์ม ในซีรีส์แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นซึ่งหมายถึงพวกเขาใช้เวลาที่สั้นกว่าเมื่อเทียบกับแบบขนาน
แผนภาพวงจรและสูตรซีรีย์
••• Syed Hussain Atherในวงจรด้านบนตัวต้านทานแต่ละตัว (แสดงด้วยเส้นซิกแซก) เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ (แสดงโดย + และ - รอบ ๆ เส้นที่ตัดการเชื่อมต่อ) เป็นอนุกรม กระแสไหลในทิศทางเดียวและคงที่ในแต่ละส่วนของวงจร
หากคุณสรุปค่าตัวต้านทานแต่ละตัวคุณจะได้ความต้านทานรวมเท่ากับ 18 Ω (ohms โดยที่ ohm คือหน่วยวัดความต้านทาน) ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถคำนวณการใช้ปัจจุบัน V = I / R ซึ่งใน R คือ 18 Ωและ V คือ 9 V เพื่อรับกระแส I ของ 162 A (แอมป์)
ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ
ในวงจรอนุกรมคุณสามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับความจุ C และปล่อยให้มันชาร์จเมื่อเวลาผ่านไป ในสถานการณ์นี้กระแสไฟฟ้าทั่วทั้งวงจรถูกวัดเป็น I = (V / R) x exp ซึ่งใน V เป็นโวลต์ R อยู่ในโอห์ม C อยู่ใน Farads เสื้อ คือเวลาในหน่วยวินาทีและ ผม อยู่ในแอมป์ ที่นี่ ประสบการณ์ หมายถึงค่าคงที่ออยเลอร์ อี.
ความจุทั้งหมดของวงจรซีรีย์นั้นได้มาจาก 1 / Cรวม = 1 / C1 + 1 / C2 + … _ ซึ่งการผกผันของตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะถูกรวมทางด้านขวา (_1 / C1, 1 / C__2ฯลฯ ) กล่าวอีกนัยหนึ่งการผกผันของความจุทั้งหมดคือผลรวมของค่าผกผันของแต่ละตัวเก็บประจุ เมื่อเวลาเพิ่มขึ้นประจุของตัวเก็บประจุจะถูกสร้างขึ้นและกระแสจะช้าลงและเข้าใกล้ แต่ไม่ถึงศูนย์เลย
ในทำนองเดียวกันคุณสามารถใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อวัดกระแส I = (V / R) x (1 - exp) ซึ่ง l เหนี่ยวนำทั้งหมดคือผลรวมของค่าตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำเดี่ยววัดใน Henries เมื่อวงจรอนุกรมสร้างประจุเป็นกระแสไฟฟ้าตัวเหนี่ยวนำซึ่งเป็นขดลวดที่มักล้อมรอบแกนแม่เหล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กเพื่อตอบสนองต่อการไหลของกระแส สามารถใช้ในฟิลเตอร์และออสซิลเลเตอร์
ซีรี่ส์เทียบกับวงจรขนาน
เมื่อจัดการกับวงจรขนานซึ่งในปัจจุบันสาขาผ่านส่วนต่าง ๆ ของวงจรการคำนวณจะ "พลิก" แทนที่จะกำหนดความต้านทานรวมเป็นผลรวมของความต้านทานของแต่ละบุคคลความต้านทานทั้งหมดจะได้รับโดย 1 / Rรวม _ _ = 1 / R1 + 1 / R__2 + … (วิธีเดียวกับการคำนวณความจุรวมของวงจรอนุกรม)
แรงดันไฟฟ้าไม่ใช่กระแสคงที่ตลอดวงจร กระแสรวมของวงจรขนานเท่ากับผลรวมของกระแสข้ามแต่ละสาขา คุณสามารถคำนวณทั้งกระแสและแรงดันได้โดยใช้กฎของโอห์มV = I / R).
••• Syed Hussain Atherในวงจรขนานด้านบนความต้านทานทั้งหมดจะได้รับจากสี่ขั้นตอนต่อไปนี้:
ในการคำนวณข้างต้นโปรดทราบว่าคุณสามารถไปถึงขั้นตอนที่ 5 จากขั้นตอนที่ 4 เมื่อมีเพียงคำเดียวทางด้านซ้าย (1 / Rรวม ) และมีเพียงหนึ่งเทอมทางด้านขวา (29/20 Ω)
ในทำนองเดียวกันความจุทั้งหมดในวงจรคู่ขนานเป็นเพียงผลรวมของตัวเก็บประจุแต่ละตัวและการเหนี่ยวนำรวมจะถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์แบบผกผัน (1 / Ltotal_ _ = 1 / L1 + 1 / L__2 + … ).
กระแสตรงกับกระแสสลับ
ในวงจรกระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดเวลาเช่นในกรณีกระแสตรง (DC) หรือผันผวนในรูปแบบของคลื่นในวงจรกระแสสลับ (AC) ในวงจร AC กระแสไฟฟ้าเปลี่ยนระหว่างทิศทางบวกและลบในวงจร
Michael Faraday นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษแสดงให้เห็นถึงพลังของกระแสตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไดนาโมในปี 1832 แต่เขาไม่สามารถส่งพลังงานได้ในระยะทางไกลและแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงต้องใช้วงจรที่ซับซ้อน
เมื่อนักฟิสิกส์ชาวเซอร์เบีย - อเมริกัน Nikola Tesla สร้างมอเตอร์เหนี่ยวนำโดยใช้กระแส AC ในปี 1887 เขาแสดงให้เห็นว่ามันส่งผ่านได้ง่ายในระยะทางไกลและสามารถแปลงระหว่างค่าสูงและต่ำโดยใช้หม้อแปลงซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า เร็ว ๆ นี้พอถึงช่วงเปลี่ยนของผู้ประกอบการในศตวรรษที่ 20 ทั่วอเมริกาก็เริ่มหยุดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อสนับสนุน AC
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันใช้ทั้ง AC และ DC ตามความเหมาะสม กระแสตรงใช้กับอุปกรณ์กึ่งตัวนำสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่จำเป็นต้องเปิดและปิดเช่นแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ แรงดันไฟฟ้า AC จะถูกส่งผ่านสายยาวก่อนที่จะถูกแปลงเป็น DC โดยใช้วงจรเรียงกระแสหรือไดโอดเพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์เหล่านี้เช่นหลอดไฟและแบตเตอรี่