Hoe de spanning van een weerstand te berekenen (met foto) - Tips

Video: Natuurkunde uitleg Elektriciteit 6: Weerstand

Inhoud

Stappen
Advies

Voordat u de spanning van de weerstand kunt berekenen, moet u eerst bepalen welk type schakeling wordt gebruikt. Als je een basisoverzicht nodig hebt of een beetje hulp nodig hebt bij het begrijpen van de soorten circuits, begin dan met deel 1. Zo niet, sla het dan over en ga naar de tekst over het type circuit waarmee u te maken heeft.

Stappen

Deel 1 van 3: Elektrische circuits begrijpen

Leer meer over circuits. Beschouw het circuit als volgt: stel je voor dat je een zak maïskorrels in een kom giet. Elke graankorrel is een elektron (elektron) en de stroom van het graan dat in de kom stroomt is een elektrische stroom. Als je het over lijnen hebt, beschrijf je het door te zeggen hoeveel deeltjes er per seconde bewegen.
Denk aan elektrische ladingen. Elektronen hebben een "negatieve" lading. Dat wil zeggen, ze trekken een positief geladen object aan (of bewegen zich naar), en duwen (of bewegen weg) een negatief geladen object. Omdat ze allemaal negatief zijn, proberen de elektronen elkaar altijd af te stoten, waarbij ze zich zoveel mogelijk verspreiden.
Begrijp spanning. Spanning is het verschil in lading tussen twee punten. Hoe groter het ladingsverschil, hoe sterker de twee uiteinden. Hier is een voorbeeld van een conventionele batterij:
- In de batterij vinden chemische reacties plaats en worden elektronen verzameld. Deze elektronen reizen naar het negatieve uiteinde, terwijl de positieve punt in een bijna lege toestand blijft (ze worden de kathode en anode genoemd). Hoe langer dit proces duurt, hoe groter de spanning tussen de twee uiteinden.
- Bij het verbinden van draden tussen de kathode en de anode heeft het elektron aan de kathode plotseling ruimte om te gaan. Ze schieten richting de anode en genereren een elektrische stroom. Hoe hoger de spanning, hoe meer elektronen per seconde naar de anode bewegen.
Begrijp het concept van verzet. Weerstand heeft de aard van zijn naam. Hoe hoger de weerstand van een object, hoe moeilijker het is voor elektronen om er doorheen te gaan. Het vertraagt de stroom, omdat er nu minder elektronen per seconde kunnen passeren.
- Een weerstand is alles dat tot een circuit behoort en weerstand toevoegt aan een circuit. Je kunt een echte "weerstand" kopen bij een energiezaak, maar bij circuitproblemen wordt weerstand meestal weergegeven door een gloeilamp of een ander resistief object.
Onthoud de wet van Ohm. Er is een heel eenvoudige relatie tussen stroomsterkte, spanning en weerstand. Schrijf het op of onthoud het - u zult het vaak moeten gebruiken bij het oplossen van circuitproblemen:
- Stroom = spanning gedeeld door weerstand
- Het wordt meestal geschreven in de vorm: I = / _R
- Bedenk wat er gebeurt als u V (spanning) of R (weerstand) verhoogt. Komt het overeen met wat je hebt geleerd in de bovenstaande uitleg?
advertentie

Deel 2 van 3: Bereken de spanning van de weerstand (serieschakeling)

Begrijp wat een serieel circuit is. Het seriële circuit is gemakkelijk te identificeren. Het was maar een spoel, met alles op een rij. De stroom gaat door de hele spoel en gaat op zijn beurt door elk van de weerstanden of componenten waaruit het circuit bestaat.
- Stroomsterkte hetzelfde op elk punt op het circuit.
- Bij het berekenen van de spanning doet de positie van de weerstand in het circuit er niet toe. U kunt de positie van de weerstand nemen en wijzigen, de spanning van elke weerstand blijft constant.
- Beschouw een voorbeeldcircuit met drie serieweerstanden: R.₁, R₂, en R₃. Dit circuit wordt gevoed door een 12V-batterij. We zullen de spanning van elke weerstand vinden.
Bereken de weerstand door het hele circuit. Tel alle weerstandswaarden in het circuit op. Het antwoord is de volledige circuitweerstand van het serieschakeling.
- Neem bijvoorbeeld drie weerstanden R₁, R₂, en R₃ De weerstanden zijn respectievelijk 2 Ω (ohm), 3 Ω en 5 Ω. De weerstand van het volledige circuit is 2 + 3 + 5 = 10 ohm.
Vind de stroomsterkte. Gebruik de wet van Ohm om de stroomsterkte van het hele circuit te vinden. Onthoud dat in het serieschakeling de stroomsterkte op alle posities hetzelfde is. Zodra we de lijn op deze manier hebben berekend, kunnen we deze voor alle berekeningen gebruiken.
- De wet van Ohm zegt dat de stroomsterkte I = / _R. De volledige circuitspanning is 12 volt en de volledige circuitweerstand is 10 ohm. Het antwoord is I = / ₁₀ = 1,2 amp.
Transformeer de wet van Ohm om spanning te vinden. Met basisalgebra kunnen we de wet van Ohm transformeren om spanning te vinden in plaats van stroomsterkte:
- Ik = / _R
- IR = R / _R
- IR = V
- V = IR
Bereken de spanning van elke weerstand. We kennen de waarde van weerstand al, we kennen de stroomsterkte, en we hebben de vergelijking al. Verander het nummer en los het op. Voor het voorbeeldprobleem hebben we:
- Afstoting van R₁ = V₁ = (1,2 A) (2 Ω) = 2,4 V.
- De spanning van R₂ = V₂ = (1,2 A) (3 Ω) = 3,6 V.
- De spanning van R₃ = V₃ = (1,2 A) (5 Ω) = 6,0 V.
Controleer je antwoorden. In het serieschakeling moet de totale spanning over alle weerstanden gelijk zijn aan de volledige circuitspanning. Tel alle spanningen op die u hebt berekend en kijk of u de volledige circuitspanning krijgt. Als dat niet werkt, ga dan terug en zoek de fout.
- In ons voorbeeld: 2,4 + 3,6 + 6,0 = 12V, wat de volledige circuitspanning is.
- Als de som van de voltages iets lager was (zoals 11,97 in plaats van 12), heb je het getal waarschijnlijk ergens afgerond. Uw antwoord is nog steeds correct.
- Onthoud dat spanning het verschil in lading of het aantal elektronen meet. Stel je voor dat je het aantal elektronen telt dat je ziet terwijl je langs een circuit reist. Als de telling correct is, krijg je uiteindelijk de totale lading in de elektronen van begin tot eind.
advertentie

Deel 3 van 3: Bereken de spanning van de weerstand (parallel circuit)

Begrijp wat een parallel circuit is. Stel je een draad voor waarvan het ene uiteinde zich op de batterij bevindt, het andere is opgesplitst in twee afzonderlijke draden. De twee draden lopen parallel aan elkaar en worden vervolgens weer aangesloten voordat ze het andere uiteinde van de batterij bereiken. Als zowel de linkerdraad als de rechterlijn één weerstand hebben, zijn de twee weerstanden "parallel" geschakeld.
- Parallelle circuits kunnen een willekeurig aantal draden hebben. Deze instructie geldt voor circuits die in honderd draden zijn verdeeld en vervolgens in elkaar worden gezet.
Bedenk hoe de stroom in het circuit stroomt. In een parallel circuit stroomt stroom door elk pad waarvoor het wordt geleverd. Het zal door de draad aan de linkerkant lopen, de weerstand aan de linkerkant passeren en het andere uiteinde bereiken. Tegelijkertijd loopt het ook door de draad aan de rechterkant, over de rechter weerstand en naar het andere uiteinde. Geen enkel deel van de stroom vloeit parallel heen en weer door beide weerstanden.
Gebruik de volledige circuitspanning om de spanning van elke weerstand te vinden. Als u de volledige circuitspanning kent, is het vinden van de spanning van elke weerstand ongelooflijk eenvoudig. Elke parallelle draad heeft dezelfde spanning als die van het hele circuit. Stel dat een circuit met twee parallel geschakelde weerstanden wordt gevoed door een 6V-batterij. De spanning van de linker weerstand is 6V en de spanning van de rechter weerstand is ook 6V. Het maakt niet uit hoe groot de weerstandswaarde is. Om te begrijpen waarom, laten we het hierboven genoemde seriële circuit bekijken:
- Onthoud dat in serieschakelingen de spanning van het volledige circuit altijd gelijk is aan de som van de spanning voor elke spanningsval.
- Beschouw elk stroompad als een serieschakeling. Hetzelfde geldt: door de spanning van de hele weerstand bij elkaar op te tellen, krijg je uiteindelijk de volledige circuitspanning.
- Omdat de stroom door elke draad slechts door één weerstand gaat, moet de spanning van die weerstand gelijk zijn aan de totale spanning.
Bereken de stroomsterkte van het volledige circuit. Als het probleem niet de volledige circuitspanning aangeeft, moet u nog een paar stappen uitvoeren. Begin met het vinden van de hoeveelheid stroom die door dat circuit stroomt. In een parallel circuit is de volledige circuitstroom de som van de stroomsterkte die door elke parallelle tak gaat.
- In wiskundige termen: ik_totaal = Ik₁ + Ik₂ + Ik₃...
- Als je het moeilijk vindt om het te begrijpen, stel je dan een waterleiding voor die in tweeën is gedeeld. Totale afvoer is simpelweg de hoeveelheid water die door elke buis stroomt bij elkaar opgeteld.
Bereken de weerstand door het hele circuit. In parallelle circuits zijn weerstanden niet zo efficiënt omdat ze alleen de stroom belemmeren die door een enkele draad of draai stroomt. In feite, hoe meer circuits er zijn, hoe gemakkelijker de stroom zijn weg naar het andere uiteinde kan vinden. Om de volledige circuitweerstand te vinden, lost u de volgende vergelijking op en zoekt u R_totaal:
- / _{R_totaal} = / _R₁ + / _R₂ + / _R₃...
- Neem bijvoorbeeld een circuit met parallel geschakelde weerstanden van 2 ohm en 4 ohm. / _{R_totaal} = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) R_totaal → R._totaal = 1 / (3/4) = 4/3 = ~ 1,33 knuffels.
Zoek de spanning uit het verkregen resultaat. Onthoud dat zodra we de volledige circuitspanning hebben gevonden, we ook de spanning van elke parallelle draad hebben gevonden. Gebruik de wet van Ohm, zoek de hele circuitspanning. Bijv .:
- Overweeg een circuit met een lijn van 5 ampère. De weerstand van het volledige circuit is 1,33 ohm.
- Volgens de wet van Ohm hebben we: I = V / R, dus: V = IR.
- V = (5A) (1,33 Ω) = 6,65 V.
advertentie

Advies

Als er een ingewikkelde schakeling is met voorweerstanden en parallel, of kies twee dichte weerstanden. Zoek hun gecombineerde weerstanden met behulp van de juiste regel voor parallelle of seriële weerstand. Nu kun je ze zien als een enkele weerstand. Doe dit totdat een eenvoudig circuit met weerstanden is verkregen of parallel, of serieel.
De spanning van een weerstand wordt vaak een "spanningsval" genoemd.
Begrijp de terminologie:
- Circuit - bestaande uit de onderdelen waaruit het circuit bestaat (zoals weerstanden, condensatoren en inductoren) verbonden door draden en waar stroom naar binnen kan stromen
- Weerstanden - onderdelen die de stroom kunnen verminderen of verstoren
- Elektrische stroom - elektrische lading die in de draad stroomt, eenheid: Amp, A
- Voltage - het werk dat wordt gedaan om een geladen deeltje te verplaatsen; Eenheid: Volt, V
- De weerstand van een object - een maat voor zijn weerstand tegen de stroom; Eenheid: knuffel, Ω