Παραδείγματα κυκλωμάτων σειράς: Πλήρεις πληροφορίες και συχνές ερωτήσεις

A σειρά έχει μόνο ένα μονοπάτι για να περάσουν τα ηλεκτρικά ρεύματα. Σε αυτόν τον τύπο κυκλώματος, όλα τα διαφορετικά εξαρτήματα του κυκλώματος συνδέονται σε έναν μόνο κλάδο ή διαδρομή του κυκλώματος.

Αυτό το άρθρο θα συζητήσει λεπτομερώς διάφορα παραδείγματα βασικών κυκλωμάτων σειράς όπως:

Αντίσταση σε σειρά

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν περισσότερες από μία αντιστάσεις συνδεδεμένες σε συνδυασμό κυκλωμάτων σειράς. Σε έναν σειριακό συνδυασμό, η αντίσταση συνδέεται με τέτοιο τρόπο ώστε ο ακροδέκτης μιας αντίστασης να συνδέεται με τον ακροδέκτη της επόμενης αντίστασης με αποτέλεσμα μόνο μία διαδρομή για τη ροή ρεύματος.

Η τιμή της αντίστασης αυξάνεται με τον αυξανόμενο αριθμό αντιστάσεων σε συνδυασμό σε σειρά. Το μέγεθος του ρεύματος μέσω κάθε αντίστασης παραμένει σταθερό, όπου η πτώση τάσης ή δυναμικού σε κάθε αντίσταση εξαρτάται από το μέγεθος της αντίστασης κάθε αντίστασης.

Εάν οι αντιστάσεις που συνδέονται στη σειρά έχουν ίδιες τιμές, τότε η πτώση δυναμικού σε μεμονωμένες αντιστάσεις θα είναι πανομοιότυπη, καθώς το ρεύμα που ρέει σε κάθε αντίσταση είναι το ίδιο.

Η ισοδύναμη αντίσταση αντιπροσωπεύει τη συνολική επίδραση αντίστασης των αντιστάσεων στον συνδυασμό σειράς.

παραδείγματα κυκλωμάτων σειράς
Σχ. Συνδυασμός σειράς αντιστάσεων 'n'.

Πυκνωτές σε σειρά

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν περισσότεροι από ένας πυκνωτές συνδεδεμένοι με τέτοιο τρόπο ώστε ο ακροδέκτης ενός πυκνωτή να συνδέεται με τον ακροδέκτη του επόμενου πυκνωτή με αποτέλεσμα μόνο μία διαδρομή για τη ροή του ρεύματος.

Η συνολική χωρητικότητα μειώνεται καθώς ο αριθμός των πυκνωτών αυξάνεται σε έναν σειριακό συνδυασμό.

C s
Εικ. Συνδυασμός σειράς πυκνωτών 'n'.

Καθώς το μέγεθος του ρεύματος διαμέσου κάθε πυκνωτή είναι το ίδιο, το φορτίο που αποθηκεύεται από κάθε πυκνωτή θα είναι το ίδιο ανεξάρτητα από την τιμή της χωρητικότητας του πυκνωτή. Ταυτόχρονα, η πτώση δυναμικού σε κάθε πυκνωτή θα εξαρτηθεί από την τιμή της χωρητικότητας κάθε πυκνωτή.

Inductor in Series

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν περισσότεροι από ένας επαγωγείς συνδεδεμένοι σε έναν σειριακό συνδυασμό με τέτοιο τρόπο ώστε ένας ακροδέκτης του επαγωγέα να συνδέεται με έναν άλλο ακροδέκτη του επαγωγέα με αποτέλεσμα μόνο μία διαδρομή για τη ροή του ρεύματος.

Η πτώση τάσης ή δυναμικού μεταξύ των μεμονωμένων πηνίων δεν είναι ίση, ενώ το ρεύμα που ρέει μέσω των μεμονωμένων επαγωγέων είναι το ίδιο στον συνδυασμό σειράς.

L s
Σχ. Συνδυασμός σειράς πηνίου 'n'.

Η συνολική ή ισοδύναμη αυτεπαγωγή είναι το άθροισμα της μεμονωμένης αυτεπαγωγής κάθε επαγωγέα που συνδέεται σε σειρά καθώς ο αριθμός των στροφών των πηνίων αυξάνεται με την προσθήκη του επαγωγέα.

Αντίσταση και πυκνωτής σε σειρά

Η αντίσταση και ο πυκνωτής μπορούν επίσης να συνδεθούν σε συνδυασμό μεταξύ τους.

Εάν υπάρχει τουλάχιστον μία αντίσταση και ένας πυκνωτής συνδεδεμένοι σε σειρά μεταξύ τους, τότε το κύκλωμα που προκύπτει θα είναι κύκλωμα πρώτης τάξης.

Το συνολικό σημασία του κυκλώματος της σειράς RC

gif 5

Όπου είναι το Z είναι η συνολική σύνθετη αντίσταση

R είναι η αντίσταση της αντίστασης

XC είναι η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή

Η γωνία φάσης του κυκλώματος σειράς RC είναι

gif 1
Αρχείο:AC RC series circuit.svg
Image Credit: "Αρχείο: AC RC series circuit.svg" by P1ayer επισημαίνεται με CC0 1.0

Σε αυτό το κύκλωμα σειράς RC, το συνολικό ρεύμα καθυστέρησης τάσης, η γωνία μεταξύ τάσης και ρεύματος εξαρτάται από την τιμή της αντίστασης και την αντίσταση που δημιουργείται από τον πυκνωτή.

Αντίσταση και Πηνίο σε σειρά

Η αντίσταση και ο επαγωγέας μπορούν επίσης να συνδεθούν σε συνδυασμό μεταξύ τους.

Όταν υπάρχει μόνο μία αντίσταση και ένας επαγωγέας στο κύκλωμα, είναι το κύκλωμα RL πρώτης τάξης.

Η συνολική σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος της σειράς RL είναι

gif 2

Όπου R είναι η αντίσταση της αντίστασης

Και ΧL είναι η σύνθετη αντίσταση που δημιουργείται από τον επαγωγέα.

Η γωνία φάσης του RL κύκλωμα σειράς ισούται με

gif 3

Το συνολικό Η τάση οδηγεί σε ρεύμα στο κύκλωμα της σειράς RLκαι η γωνία μεταξύ της τάσης και του ρεύματος εξαρτάται από την τιμή της αντίστασης και της σύνθετης αντίστασης που δημιουργείται από το συνολικό κύκλωμα.

Σειρά RLC (Resistance, Inductor and Capacitor). 

Σε ένα κύκλωμα σειράς RLC, τουλάχιστον ένας αντιστάτης, ένας πυκνωτής και ένας επαγωγέας συνδέονται σε συνδυασμό μεταξύ τους.

Το ρεύμα σε κάθε στοιχείο κυκλώματος στον συνδυασμό σειράς είναι το ίδιο. Ωστόσο, η συνολική ή η συνολική τάση χωρίζεται στο μέγεθος της τάσης κάθε στοιχείου ανάλογα με τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά κάθε στοιχείου.

Η σειρά RLC είναι ένα κύκλωμα συντονισμού που αντηχεί σε μια συγκεκριμένη συχνότητα που ονομάζεται συχνότητα συντονισμού.

Εάν η σύνθετη αντίσταση του επαγωγέα είναι μεγαλύτερη από αυτή της σύνθετης αντίστασης του πυκνωτή, τότε η συνολική τάση του κυκλώματος οδηγεί σε ρεύμα. Εάν η σύνθετη αντίσταση του πυκνωτή είναι μεγαλύτερη από την αντίσταση του επαγωγέα, τότε η συνολική τάση του κυκλώματος υστερεί στο ρεύμα κατά κάποια γωνία. Και στις δύο περιπτώσεις, η τιμή της γωνίας εξαρτάται από την αντίσταση και την αντίσταση που δημιουργούνται από τον επαγωγέα και τον πυκνωτή.

Η συνολική σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος σειράς RLC:

gif 4

Η γωνία φάσης του κυκλώματος της σειράς RLC είναι ίση με

gif 5

LC  (επαγωγέας και πυκνωτής) Σειρές

Ο καθαρός επαγωγέας και ο πυκνωτής μπορούν να συνδεθούν σε συνδυασμό σε σειρά. Πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον ένας επαγωγέας και ένας πυκνωτής σε αυτόν τον συνδυασμό.

Καθώς και τα δύο στοιχεία συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους, το ρεύμα που διαρρέει κάθε στοιχείο θα είναι το ίδιο και η συνολική τάση θα είναι απλώς το άθροισμα της πτώσης τάσης στον πυκνωτή και στον επαγωγέα.

Η συνολική (ή συνολική) σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος είναι το άθροισμα της σύνθετης αντίστασης του πυκνωτή και του επαγωγέα στο κύκλωμα της σειράς LC (επαγωγέας και πυκνωτής).

Η συνολική σύνθετη αντίσταση Z = ZL+ ΖC

όπου

gif 7

τότε

gif 6
Αρχείο:Tuned circuit animation 3.gif
Image Credit: "Αρχείο:Tuned circuit animation 3.gif" by Τσετόρνο επισημαίνεται με CC0 1.0

Τάση σε σειρά

Η τρέχουσα πηγή δεν μπορεί να συνδυαστεί σε μια σειρά, αλλά μπορεί να συνδυαστεί παράλληλα, καθώς ο συνδυασμός σειράς των τρεχουσών πηγών παραβιάζει τον ισχύοντα νόμο του Kirchhoff.

Για παράδειγμα, δύο πηγές τάσης συνδέονται σε συνδυασμό σε σειρά. Όταν ο θετικός ακροδέκτης της πηγής τάσης συνδεθεί μαζί με τους αρνητικούς ακροδέκτες της πηγής τάσης, θα προστεθεί ο συνολικός συνδυασμός τάσης.

Αντίθετα, όταν ο θετικός ακροδέκτης της πηγής τάσης συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη άλλης πηγής τάσης, τότε η συνολική τάση του συνδυασμού θα αφαιρεθεί μεταξύ τους. Αυτό βασίζεται στη σύμβαση του σήματος της πηγής τάσης ή στην κατεύθυνση του ρεύματος ροής στο κύκλωμα.

Εάν υπάρχουν περισσότερες από μία πηγές ρεύματος συνδεδεμένες μεταξύ δύο κόμβων κυκλώματος, τότε η πηγή ρεύματος είναι σε παράλληλο συνδυασμό.

FAQ:

Γιατί συνδέουμε το κύκλωμα σε σειρά

Το κύκλωμα σειράς μπορεί να είναι ένας συνδυασμός διαφορετικών στοιχείων κυκλώματος όπως αντίσταση, πυκνωτής, επαγωγέας κ.λπ.

Όταν απαιτείται σταθερό ρεύμα, ο συνδυασμός σειράς χρησιμοποιείται καθώς το μέγεθος του ρεύματος παραμένει σταθερό στον συνδυασμό σειράς, ο οποίος μπορεί να ελεγχθεί ή να αλλάξει εύκολα.

Πώς αλλάζει η τάση σε ένα κύκλωμα σειράς

Το κύκλωμα σειράς είναι επίσης γνωστό ως κύκλωμα διαιρέτη τάσης καθώς η συνολική δυναμική ενέργεια χωρίζεται σε όλα τα στοιχεία του κυκλώματος.

Καθώς το ρεύμα σε όλο το κύκλωμα σειράς είναι σταθερό, η τιμή της τάσης εξαρτάται από την αντίσταση ή την αντίσταση που δημιουργείται από κάθε στοιχείο κυκλώματος που είναι συνδεδεμένο στον συνδυασμό σειράς. Έτσι αλλάζει η τιμή της τάσης με την ηλεκτρική ιδιότητα κάθε στοιχείου.

Ποιο είναι το πλεονέκτημα του κυκλώματος σειράς;

Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός συνδυασμού κυκλωμάτων σειράς ανάλογα με την εφαρμογή ή το πού χρησιμοποιείται.

Τα εξαρτήματα που συνδέονται σε συνδυασμό σε σειρά έχουν το ίδιο μέγεθος ρεύματος που διαρρέει. Όλα τα εξαρτήματα που συνδέονται σε σειρά μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν χρησιμοποιώντας μόνο έναν διακόπτη. Ο συνδυασμός κυκλωμάτων δεν υπερθερμαίνεται εύκολα και ο σχεδιασμός του κυκλώματος είναι πολύ απλός σε σχέση με το παράλληλο κύκλωμα.

Αφήστε ένα σχόλιο