Zmiešaný obvod

Vysvetľujeme, čo je zmiešaný obvod, jeho vlastnosti, časti, symboly a uvádzame niekoľko príkladov

Čo je zmiešaný obvod?

On zmiešaný obvod Je to ten, ktorý obsahuje prvky spojené v sérii aj paralelne, takže pri zatváraní obvodu sú v každom z nich stanovené rôzne napätia a prúdy.

Obvody sú navrhnuté so širokou škálou cieľov a ich prvky patria do dvoch kategórií: aktíva a záväzky.

Aktívnymi prvkami obvodu sú generátory alebo zdroje napätia alebo prúdu, priame alebo alternatívne. Na druhej strane, pasívne prvky sú odpor, kondenzátory alebo kondenzátory a cievky. Jeden aj ďalší pripúšťajú spojenia v sérii a paralelných, ako aj ich kombinácie.

Najvyšší obrázok ukazuje, ako príklad, zmiešané spojenie elektrických odporov s batériou a spínačom. Odpory r₁, R₂ a r₃ Sú spojené v sérii, zatiaľ čo R odpory₄, R₅ a r₆ Sú spojené paralelne.

Ďalšími možnými pripojeniami, ktoré sa líšia od sériových paralelných asociácií, sú delta (alebo trojuholník) a hviezda, často používané v elektrických strojoch napájaných so striedavým prúdom.

Charakteristiky zmiešaného obvodu

Vo všeobecnosti sa v zmiešanom obvode pozoruje nasledujúce:

• Kŕmenie obvodov môže byť cez priamy generátor (batéria) alebo striedanie.
• Predpokladá sa, že káble alebo vodiče, ktoré spájajú rôzne prvky.
• Napätie aj prúd môžu byť v čase konštantné alebo variabilné. Kapitálové písmená sa používajú na označenie konštantných hodnôt a malé písmená, keď sú variabilné.
• V čisto odporných zmiešaných obvodoch je prúd prostredníctvom sériových odporov rovnaký, zatiaľ čo v paralelných odporoch sa vo všeobecnosti líši. Na výpočet prúdu a napätia prostredníctvom každého odporu sa obvod zvyčajne redukuje na jedinečný odpor nazývaný ekvivalentný odpor alebo r_rovnica .

Môže vám slúžiť: Vektorové odčítanie: grafická metóda, príklady, cvičenia

Odporové odpory

Odpory paralelne

• Ak obvod pozostáva z kondenzátorov N, keď je v sérii spojená ekvivalentná kapacita C_rovnica výsledok:

Kondenzátory

Paralelné kondenzátory

• Cievky alebo induktori dodržiavajú rovnaké pravidlá asociácie ako odpor. Ak teda chcete znížiť asociáciu sériových cievok, aby ste získali ekvivalentnú indukčnosť l_rovnica, Používajú sa nasledujúce vzorce:

Sériové induktory

Induktory paralelne

• Na vyriešenie zmiešaných obvodov pomocou odporov sa používajú zákon OHM a zákony Kirchoff. V jednoduchých odporových obvodoch stačí Ohmov zákon, ale pre zložitejšie siete je potrebné.

Vzťah medzi napätím a prúdom

V závislosti od prvku obvodu existuje vzťah medzi napätím alebo napätím cez prvok s intenzitou prúdu, ktorý cez neho prechádza:

Odpor R

Ohmov zákon sa používa:

vložka_R(t) = r ∙ i_R(T)

Kondenzátor c

Indukčnosť l

Časti zmiešaného obvodu

V elektrickom obvode sa odlišujú nasledujúce časti:

Uzol

Union bod medzi dvoma alebo viacerými vodivými vodičmi, ktoré spájajú niektoré aktívne alebo záväzky obvodu.

Pobočka

Prvky, či už aktívne alebo záväzky, ktoré sú medzi dvoma po sebe idúcimi uzlami.

Zaviazať

Uzavretá časť okruhu prešla bez toho, aby prešla dvakrát rovnakým bodom. Môže alebo nemusí mať generátor napätia alebo prúdu.

Zákony alebo pravidlá Kirchoff

Pravidlá Kirchoff platia tak, či sú prúdy aj napätie konštantné alebo či sú závislé od času. Aj keď sa zvyčajne nazývajú zákony, sú to v skutočnosti pravidlá, ktoré uplatňujú zásady ochrany na elektrické obvody.

Môže vám slúžiť: Fyzika tuhého štátu: vlastnosti, štruktúra, príklady

Prvé pravidlo

Stanovuje princíp ochrany záťaže a poukazuje na to, že súčet súčasných intenzít, ktoré vstupujú do uzla, čo zodpovedá súčtu intenzít, ktoré z nej vychádzajú:

∑ i_vstup = ∑ i_VÝCHOD

Druhé pravidlo

Pri tejto príležitosti sa stanoví zásada ochrany energie, keď sa uvádza, že algebraický súčet napätia v uzavretej časti obvodu (sieť) je nula.

∑ vi = 0

Symboly

Na uľahčenie analýzy obvodov sa používajú tieto symboly:

Príklady zmiešaného obvodu

Príklad 1

Nakreslite zmiešaný obvod štartovacieho čísla kompaktné pomocou symbolov opísaných vyššie.

Odpoveď

Príklad 2

V obvode príkladu 1 máte pre rezistory a batériu nasledujúce hodnoty:

R₁ = 50 Ω; R₂ = 100 Ω; R₃ = 75 Ω, r₄ = 24 Ω, r₅ = 48 Ω; R₆ = 48 Ω; ε = 100 V

Pre zobrazený obvod sa batéria považuje za ideálnu, to znamená, že nemá vnútorný odpor. Skutočné batérie majú zvyčajne malý vnútorný odpor, ktorý je nakreslený v sérii s batériou a zaobchádza sa rovnako ako ostatné odpory v obvode.

Vypočítajte nasledujúce:

• a) ekvivalentný odpor obvodu.
• b) hodnota prúdu, ktorý vychádza z batérie.
• c) napätie a prúdy v každom z odporov.

Odpovedať

Prvá skupina odporov: r₁ = 50 Ω; R₂ = 100 Ω; R₃ = 75 Ω sú spojené v sérii, preto ekvivalentný odpor je r₁₂₃:

R₁₂₃ = R₁ + R₂ + R₃ = 50 Ω + 100 Ω + 75 Ω = 225 Ω

Môže vám slúžiť: Tretí zákon termodynamiky: vzorce, rovnice, príklady

Pokiaľ ide o skupinu R odporu R₄ = 24 Ω, r₅ = 48 Ω; R₆ = 48 Ω, sú spojené paralelne a musí sa použiť zodpovedajúci vzorec:

 Recipročným alebo inverzným výsledkom je ekvivalentný odpor pre skupinu:

R₄₅₆ = 12 Ω

Zjednodušený získaný obvod je znázornený v nasledujúcom grafe, ktorý pozostáva z dvoch sériových odporov s batériou alebo batériou. Tieto dva odpory sa pridávajú, aby sa našli ekvivalentný odpor pôvodného obvodu R_rovnica:

R_rovnica= 225 Ω + 12 Ω = 237 Ω

Odpoveď B

Prúd, ktorý zanecháva batériu (konvenciou, je vždy nakreslený kladným pólom) sa počíta so zjednodušeným obvodom, ktorý pozostáva z ekvivalentného odporu r_rovnica v sérii s batériou, na ktorú sa používa Ohmov zákon:

ε = i · r

I = ε / r = 100 V / 237 Ω = 0.422 a

Odpoveď c

Napätie a prúdy v každom z odporov SA vypočítať podľa Ohmovho zákona. Prvá vec, ktorá je pozorovaná, je, že prúd, ktorý vychádza z batérie₁ , R₂ a r₃ A namiesto toho je rozdelený krížením r₄ , R₅ a r₆.

Napätie v₁, Vložka₂ a v₃ sú:

Vložka₁  = 0.422 A × 50 Ω = 21.1 v
Vložka₂  = 0.422 A × 100 Ω = 42.2 v
Vložka₃  = 0.422 A × 75 Ω = 31.7 V

Pokiaľ ide o svoju časť, Voltaje v₄, Vložka₅ a v₆ Majú rovnakú hodnotu, pretože odpor sú paralelne:

Vložka₄ = V₅ = V₆ = 0.422 A × 12 Ω = 5.06 V

A príslušné prúdy sú:

Jo₄ = 5.06 V / 24 Ω = 0.211 a

Jo₅ = I₆ = 5.06 V / 48 Ω = 0.105 a

Všimnite si, že pridaním i₄, Jo₅ a ja₆ Celkový prúd, ktorý vychádza z batérie.