Problemen met parallelle circuits kunnen eenvoudig worden opgelost als u de basisformules en principes van parallelle circuits begrijpt. Als 2 of meer obstakels naast elkaar zijn aangesloten, kan de elektrische stroom een pad "kiezen" (net zoals een auto de neiging heeft om van rijstrook te veranderen en naast elkaar te rijden als een 1-baansweg zich in 2 rijstroken splitst). Na bestudering van dit artikel kunt u de waarde van spanning, stroom en weerstand berekenen voor 2 of meer parallel geschakelde weerstanden.
Basisformule
- Totale weerstand formule Rt parallelschakeling: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
- De waarde van de elektrische spanning in elke tak van een parallelle schakeling is altijd hetzelfde: Vt = V1 = V2 = V3 = …
- Waarde van totale elektrische stroom It = ik1 + ik2 + ik3 + …
- Formule van de wet van Ohm: V = IR
Stap
Deel 1 van 3: Parallelle circuits begrijpen
Stap 1. Identificeer parallelle circuits
Een parallelle schakeling heeft 2 of meer vertakkingen die allemaal afkomstig zijn van punt A en naar punt B gaan. Een enkele stroom elektronen splitst zich in vele vertakkingen en komt dan weer bij elkaar. De meeste problemen met parallelle circuits vragen de waarde van de totale spanning, weerstand of elektrische stroom in het circuit (van punt A naar punt B).
Componenten die "parallel worden geassembleerd" bevinden zich elk op een aparte tak
Stap 2. Begrijp weerstand en elektrische stroom in parallelle circuits
Stelt u zich een snelweg voor met meerdere rijstroken en tolhuisjes in elke rijstrook die het autoverkeer vertragen. Door het aanleggen van een nieuwe rijstrook ontstaat er een extra rijstrook voor auto's zodat het verkeer vlotter kan doorstromen, ook al wordt er op de nieuwe rijstrook ook een tolhuisje gebouwd. Dus, net als in een parallelle schakeling, biedt het toevoegen van een nieuwe tak een nieuw pad voor elektrische stroom. Ongeacht de hoeveelheid weerstand in de nieuwe tak, de totale weerstand neemt af en de totale stroomsterkte neemt toe.
Stap 3. Tel de stroomsterkte van elke tak bij elkaar op om de totale stroomsterkte te vinden
Als de stroomsterkte in elke tak bekend is, tel deze dan bij elkaar op om de totale stroomsterkte te krijgen. De totale elektrische stroom is de hoeveelheid elektrische stroom die door het circuit stroomt nadat alle takken weer bij elkaar zijn. De formule voor totale elektrische stroom: It = ik1 + ik2 + ik3 + …
Stap 4. Bereken de totale weerstandswaarde
Om de totale weerstandswaarde R. te weten te koment parallelle schakeling, gebruik de vergelijking: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … Elke R aan de rechterkant van de vergelijking vertegenwoordigt de weerstandswaarde in 1 tak van een parallelle schakeling.
- Voorbeeld: een circuit heeft 2 parallel geschakelde weerstanden, elk met een waarde van 4Ω. 1/Rt = 1/4Ω + 1/4Ω → 1/Rt = 1/2Ω → Rt = 2Ω. Met andere woorden, 2 takken die dezelfde weerstand hebben, zijn twee keer zo gemakkelijk te doorkruisen dan 1 tak alleen.
- Als een tak geen weerstand heeft (0Ω), zal alle elektrische stroom door die tak gaan, dus de totale weerstandswaarde = 0.
Stap 5. Begrijp wat spanning is
Spanning is het verschil in elektrische potentiaal tussen 2 punten. Omdat het 2 punten vergelijkt in plaats van het stroompad te meten, blijft de spanningswaarde hetzelfde in elke tak. Vt = V1 = V2 = V3 = …
Stap 6. Gebruik de wet van Ohm
De wet van Ohm beschrijft de relatie tussen spanning V, stroom I en weerstand R: V = IR. Als twee van de drie waarden bekend zijn, gebruik dan deze formule om de derde waarde te vinden.
Zorg ervoor dat elke waarde uit hetzelfde deel van de reeks komt. Naast het vinden van de waarde in één tak (V = I1R1), kan de wet van Ohm ook worden gebruikt om de totale circuitwaarde te berekenen (V = ItRt).
Deel 2 van 3: Voorbeeldvragen
Stap 1. Maak een tabel om de telling bij te houden
Als een probleem met een parallelschakeling om meer dan één waarde vraagt, helpt de tabel u bij het ordenen van de informatie. Het volgende is een voorbeeld van een parallelle circuittabel met 3 takken. Takken worden vaak geschreven als R gevolgd door een getal dat klein en iets naar beneden is geschreven.
| R1 | R2 | R3 | Totaal | Eenheid | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | volt | ||||
| l | ampère | ||||
| R | ohm |
Stap 2. Vul de bekende waarden in
Een parallelschakeling gebruikt bijvoorbeeld een 12 volt batterij. Dit circuit heeft 3 parallelle takken, elk met een weerstand van 2Ω, 4Ω en 9Ω. Schrijf in de tabel alle bekende waarden:
| R1 | R2 | R3 | Totaal | Eenheid | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | Stap 12. | volt | |||
| l | ampère | ||||
| R | Stap 2. | Stap 4. | Stap 9. | ohm |
Stap 3. Kopieer de netspanningswaarden in elke tak
Onthoud dat de waarde van de spanning over het hele circuit hetzelfde is als de waarde van de spanning over elke tak van een parallelle schakeling.
| R1 | R2 | R3 | Totaal | Eenheid | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | Stap 12. | Stap 12. | Stap 12. | Stap 12. | volt |
| l | ampère | ||||
| R | 2 | 4 | 9 | ohm |
Stap 4. Gebruik de formule van de wet van Ohm om de stroomsterkte van elke tak te vinden
Elke kolom van de tabel bestaat uit spanning, stroom en weerstand. Dat wil zeggen, een onbekende waarde kan altijd worden gevonden zolang er twee andere waarden in dezelfde kolom bekend zijn. Onthoud dat de formule van de wet van Ohm V = IR is. De onbekende waarde in ons voorbeeld is elektrische stroom. Dus de formule kan worden gewijzigd in I = V/R
| R1 | R2 | R3 | Totaal | Eenheid | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| l | 12/2 = 6 | 12/4 = 3 | 12/9 = ~1, 33 | ampère | |
| R | 2 | 4 | 9 | ohm |
Stap 5. Bereken de totale elektrische stroom
De totale elektrische stroom is gemakkelijk te vinden omdat het de som is van de stromen van elke tak.
| R1 | R2 | R3 | Totaal | Eenheid | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| l | 6 | 3 | 1, 33 | 6 + 3 + 1, 33 = 10, 33 | ampère |
| R | 2 | 4 | 9 | ohm |
Stap 6. Bereken de totale weerstand
De totale weerstand kan op twee manieren worden berekend. De weerstandswaardelijn kan worden gebruikt om de totale weerstand te berekenen met de vergelijking: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3. De totale weerstand is echter vaak gemakkelijker te berekenen met de formule van de wet van Ohm die de totale V- en I-totaalwaarden gebruikt. Om weerstand te berekenen, wijzigt u de formule van de wet van Ohm in R = V/I
| R1 | R2 | R3 | Totaal | Eenheid | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | volt |
| l | 6 | 3 | 1, 33 | 10, 33 | ampère |
| R | 2 | 4 | 9 | 12 / 10, 33 = ~1.17 | ohm |
Deel 3 van 3: Probleemvariaties
Stap 1. Bereken het elektrisch vermogen
Net als in andere circuits kan elektrisch vermogen worden berekend met de vergelijking P = IV. Als het vermogen in elke tak is berekend, is het totale vermogen Pt gelijk aan de som van de macht van elke tak (P1 + P2 + P3 + …).
Stap 2. Bereken de totale weerstand van een tweepolig parallel circuit
Als een parallelle schakeling slechts twee weerstanden heeft, kan de formule voor totale weerstand worden vereenvoudigd tot:
Rt = R1R2 / (R1 + R2)
Stap 3. Bereken de totale weerstand als de waarden van alle weerstanden gelijk zijn
Als alle weerstanden in een parallelschakeling dezelfde waarde hebben, wordt de formule voor totale weerstand veel eenvoudiger: Rt = R1 / N. N is het aantal weerstanden in het circuit.
Voorbeeld: twee parallel geschakelde weerstanden van gelijke waarde leveren de totale weerstand van één weerstand. Acht gelijkwaardige barrières bieden de totale weerstand van één weerstand
Stap 4. Bereken de elektrische stroom in de parallelle circuittak zonder spanning te gebruiken
Met een vergelijking die bekend staat als de huidige wet van Kirchhoff, kan de waarde van de stroomsterkte van elke tak worden gevonden, zelfs als de circuitspanning niet bekend is. De weerstand van elke tak en de totale stroom van het circuit moeten echter bekend zijn.
- Parallelschakeling met 2 weerstanden: I1 = iktR2 / (R1 + R2)
- Parallelschakeling met meer dan 2 weerstanden: om I. te berekenen1, vind de totale weerstand van alle weerstanden behalve R1. Gebruik de formule voor parallelle circuitweerstand. Gebruik vervolgens de bovenstaande formule, met uw antwoord geschreven als R2.
Tips
- Als u werkt aan een probleem met een gemengd circuit (serie-parallel), bereken dan eerst het parallelle deel. Vervolgens hoef je alleen maar het deel van de reeks te berekenen, wat veel eenvoudiger is.
- In een parallelschakeling is de spanning over alle weerstanden gelijk.
- Als je geen rekenmachine hebt, kan de totale weerstand in sommige circuits moeilijk te berekenen zijn met behulp van de R.-waarde1, R2, enzovoort. Als dit het geval is, gebruik dan de formule van de wet van Ohm om de stroomsterkte van elke tak te berekenen.
- De formule van de wet van Ohm kan ook worden geschreven E = IR of V = AR; verschillende symbolen, maar de betekenis is hetzelfde.
- Totale weerstand wordt ook wel "equivalente weerstand" genoemd.
