Tři sériově propojené rezistory se zdrojem napětí 30: základní principy a výpočty

Inženýři a elektronici se často potýkají s úkolem vypočítat odpor v obvodu s několika sériově připojenými odpory. Jedním z nejběžnějších příkladů je situace, kdy jsou tři rezistory připojeny v sérii a připojeny ke zdroji napětí o velikosti 30 voltů.

Nejprve je třeba zvážit základní principy výpočtu takového řetězce. Při sériovém připojení rezistorů se součet odporu vypočítá jako součet hodnot každého jednotlivého rezistoru. V našem případě tedy můžeme přidat odpor všech tří rezistorů a získat celkový součet odporu obvodu.

Po stanovení celkového odporu můžeme použít Ohmův zákon k výpočtu proudu protékajícího obvodem. Ohmův zákon tvrdí, že proud přes odpor je úměrný napětí na něm a nepřímo úměrný odporu rezistoru. Můžeme tedy použít známou hodnotu napětí a nalezenou hodnotu odporu k výpočtu proudu.

Tři rezistory a zdroj napětí 30: základní principy a výpočty

Ohmův zákon uvádí, že napětí (V) mezi dvěma body v elektrickém obvodu je přímo úměrné síle proudu (I) protékajícího tímto obvodem a odporu (R) tohoto obvodu. Vzorec Ohmova zákona je následující:

V = I * R

Pro tento systém se třemi rezistory v sériovém připojení označíme jejich odpor jako R1, R2 a R3. Zdroj napětí označíme jako V.

Pomocí Ohmova zákona pro každý odpor lze zapsat následující rovnice:

Vzhledem k tomu, že všechny odpory jsou zapojeny do série, je proud procházející každým odporem stejný a rovná se proudová síla v systému jako celku. Pomocí toho lze určit hodnoty proudu:

Nyní, s hodnotami proudu, je možné určit hodnoty napětí na každém rezistoru pomocí rovnic Ohmova zákona:

Při známých hodnotách odporu rezistorů a velikosti napětí zdroje je tedy možné vypočítat hodnoty proudu a napětí na každém rezistoru v systému se třemi rezistory připojenými v sérii.

Rezistory a zdroj napětí: jak mezi sebou interagují

Při sériovém spojení tří rezistorů se zdrojem napětí 30 vzájemně interagují a vytvářejí elektrický obvod. Zdroj napětí vytváří konstantní elektrické pole, které vede k proudu v obvodu. Odpory přitom omezují proud a vytvářejí pokles napětí.

Princip fungování rezistorů a zdroje napětí v tomto obvodu lze vysvětlit následovně:

• Zdroj napětí poskytuje konstantní napětí v obvodu. Pokud je například v tomto případě zdroj napětí 30 voltů, udržuje toto napětí po celou dobu provozu obvodu.
• Rezistory Spojené postupně vytvářejí společný odpor. Každý odpor vkládá do tohoto množství svůj odpor a celkový odpor obvodu je definován jako součet odporu každého rezistoru.
• Odpor obvodu vede k proudu, který protéká odpory. Velikost proudu závisí na celkovém odporu a napětí. Podle Ohmova zákona je proud přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu. Při zvýšení celkového odporu se tedy sníží proud.
• Každý odpor vytváří pokles napětí úměrný jeho odporu. Například pokud na prvním rezistoru je velikost napětí 10 voltů, na druhém 8 voltů a na třetím 6 voltů.

Rezistory a zdroj napětí tedy vzájemně interagují a vytvářejí elektrický obvod. Rezistory omezují proud a vytvářejí pokles napětí, zatímco zdroj napětí udržuje konstantní napětí v obvodu.

Jak správně spojit tři rezistory se zdrojem napětí 30

Chcete-li spojit tři rezistory se zdrojem napětí 30, budete potřebovat základní znalosti o paralelním a sériovém připojení odporů. Sériové připojení znamená, že jeden konec každého rezistoru se spojí s koncem druhého rezistoru a paralelní připojení znamená, že oba konce každého rezistoru jsou vzájemně propojeny.

Pro připojení tří odporů v sériovém obvodu je nutné spojit jeden konec prvního rezistoru se zdrojem napětí a druhý konec prvního rezistoru s jedním koncem druhého rezistoru. Poté připojte druhý konec druhého rezistoru k jednomu konci třetího rezistoru. Nakonec připojte druhý konec třetího odporu k uzemnění (zdroj napětí).

Odpory v sériovém obvodu odporu se sčítají. To znamená, že celkový odpor konzistentně Spojených odporů se rovná součtu jejich individuálních odporů.

Pokud známe hodnoty odporu každého rezistoru (nechť jsou to R1, R2 a R3), pak bude celkový odpor systému stejný:

RSP = R1 + R2 + R3

Nyní, pokud je zdroj napětí 30, lze proud v systému vypočítat podle vzorce:

I = U / R

kde U je zdrojové napětí a RSP je celkový odpor systému. Pomocí hodnot známých odporů a napětí lze vypočítat proudový výkon v systému.

Všimněte si, že při paralelním připojení odporů bude celkový odpor systému vypočítán podle jiného vzorce.

Výpočet: jak určit odpor a proud v obvodu se třemi odpory a zdrojem napětí 30

Pro výpočet odporu a proudu v obvodu se třemi sériově připojenými rezistory a zdrojem napětí 30 je nutné použít základní principy Ohmova zákona.

Ohmův zákon tvrdí, že napětí (V) v obvodu se rovná součinu proudu (I) na odpor (R): V = I * R.

Odpor v obvodu se třemi sériově připojenými odpory lze nalézt složením odporu každého rezistoru: R = R1 + R2 + R3.

K určení proudu v obvodu lze použít vzorec I = V / R, kde v je napětí zdroje.

Řekněme, že hodnoty odporu tří odporů jsou: R1 = 10 ohmů, R2 = 20 ohmů, R3 = 30 ohmů.

Pomocí vzorce R = R1 + R2 + R3 dostaneme: R = 10 ohmů + 20 ohmů + 30 ohmů = 60 ohmů.

Odpor v obvodu je tedy 60 ohmů.

Pro výpočet proudu v obvodu, vzhledem k tomu, že napětí zdroje je 30 V, lze použít vzorec I = v / R, kde V = 30 V A R = 60 ohmů. Nastavením hodnot dostaneme: I = 30 v / 60 ohmů = 0.5 A.

Proud v obvodu je tedy 0,5 A.

Tabulka níže ukazuje výsledky výpočtů: