Струја и напон са паралелним, серијским и мешовитим ожичењем

Права електрична кола најчешће укључују не једну жицу, већ неколико жица повезаних на неки начин једна на другу. У свом најједноставнијем облику електрични круг постоји само "улаз" и "излаз", односно два излаза за повезивање са другим жицама преко којих наелектрисање (струја) има могућност да уђе у коло и изађе из кола. При сталној струји у колу, вредности улазне и излазне струје ће бити исте.

Ако погледате електрично коло које укључује неколико различитих жица, и размотрите пар тачака (улаз и излаз) на њему, онда се у принципу остатак кола може сматрати једним отпорником (у смислу његовог еквивалентног отпора ).

Овим приступом кажу да ако је струја И струја у колу, а напон У терминални напон, односно разлика електричних потенцијала између „улазне“ и „излазне“ тачке, онда је однос У / И се може посматрати као вредност еквивалентног отпора Р кола у потпуности.

Ако Охмов закон је задовољан, еквивалентни отпор се може прилично лако израчунати.

Струја и напон са серијским повезивањем жица

У најједноставнијем случају, када се два или више проводника споје заједно у серијски круг, струја у сваком проводнику ће бити иста, а напон између „излаза“ и „улаза“, односно на стезаљкама проводника. цео круг, биће једнак збиру напона у отпорницима који чине коло. А пошто Омов закон важи за сваки од отпорника, можемо написати:

Дакле, следећи обрасци су карактеристични за серијско повезивање жица:

• Да би се пронашао укупан отпор кола, додају се отпори жица које чине коло;

• Струја кроз коло једнака је струји кроз сваку од жица које чине коло;

• Напон на терминалима кола је једнак збиру напона у свакој од жица које чине коло.

Струја и напон са паралелним повезивањем жица

Када је неколико жица спојено паралелно једна с другом, напон на прикључцима таквог кола је напон сваке од жица које чине коло.

Напони свих жица су међусобно једнаки и једнаки примењеном напону (У). Струја кроз цело коло — на „улазу“ и „излазу“ — једнака је збиру струја у свакој од грана кола, комбинованих паралелно и чине ово коло. Знајући да је И = У / Р, добијамо да:

Дакле, следећи обрасци су карактеристични за паралелно повезивање жица:

• Да бисте пронашли укупан отпор кола, додајте реципрочне вредности отпора жица које чине коло;

• Струја кроз коло је једнака збиру струја кроз сваку од жица које формирају коло;

• Напон на терминалима кола је једнак напону на свакој од жица које чине коло.

Еквивалентна кола једноставних и сложених (комбинованих) кола

У већини случајева, електрични дијаграми који представљају комбиновану везу жица могу се поједноставити корак по корак.

Групе серијски повезаних и паралелних делова кола замењују се еквивалентним отпорима према горе наведеном принципу, корак по корак рачунајући еквивалентне отпоре делова, а затим их доводећи на једну еквивалентну вредност отпора целог кола.

И ако у почетку коло делује прилично збуњујуће, онда се, поједностављено корак по корак, може разложити на мања кола серијски и паралелно повезаних жица, и тако се на крају увелико поједностави.

У међувремену, не могу се све шеме поједноставити на тако једноставан начин. Наизглед једноставно „мост“ коло жица не може се истражити на овај начин. Овде би требало да важи неколико правила:

• За сваки отпорник је испуњен Омов закон;

• У сваком чвору, односно у тачки конвергенције две или више струја, алгебарски збир струја је нула: збир струја које теку у чвор једнак је збиру струја које излазе из чвора (Кирхофово прво правило);

• Збир напона на деловима кола при заобилажењу сваке путање од «улаза» до «излаза» једнак је напону примењеном на коло (Кирхофов други закон).

Жице за мост

Да бисмо размотрили пример коришћења горњих правила, израчунавамо коло састављено од жица комбинованих у мосном колу. Да прорачуни не би били превише компликовани, претпоставићемо да су неки отпори жице међусобно једнаки.

Означимо правце струја И, И1, И2, И3 на путу од "улаза" до кола - до "излаза" кола. Види се да је коло симетрично, па су струје кроз исте отпорнике исте, па ћемо их означавати истим симболима. У ствари, ако промените "улаз" и "излаз" кола, коло се неће разликовати од оригинала.

За сваки чвор можете написати тренутне једначине, на основу чињенице да је збир струја које теку у чвор једнак збиру струја које излазе из чвора (закон одржања електричног набоја), добијате два једначине:

Следећи корак је да запишете једначине за збир напона за поједине делове кола док обилазите коло од улаза до излаза на различите начине. Пошто је коло симетрично у овом примеру, довољне су две једначине:

У процесу решавања система линеарних једначина добија се формула за одређивање величине струје И између „улазног” и „излазног” терминала, на основу наведеног напона У примењеног на коло и отпора жица. :

А за укупан еквивалентни отпор кола, на основу чињенице да је Р = У / И, следећа формула:

Можете чак и да проверите исправност решења, на пример, доводећи до граничних и посебних случајева вредности отпора:

Сада знате како да пронађете струју и напон за паралелне, серијске, мешовите, па чак и спојне жице применом Охмовог закона и Кирхофових правила. Ови принципи су веома једноставни, па се чак и најсложеније електрично коло уз њихову помоћ на крају своди на елементарни облик кроз неколико једноставних математичких операција.