NộI Dung

• Các bước
• Lời khuyên

Cách đơn giản nhất để hình dung một mạch nối tiếp là nghĩ về một chuỗi các phần tử. Các phần tử này được sắp xếp liên tiếp trên cùng một dòng. Do đó, chỉ có một con đường mà các electron và điện tích có thể đi. Sau khi hiểu các chi tiết liên quan đến kết hợp nối tiếp, bạn có thể tìm hiểu cách tính tổng dòng điện.

Các bước

Phần 1/4: Học thuật ngữ cơ bản

1. 

   Hiểu những gì là hiện tại. Dòng điện là một dòng điện có thứ tự của các hạt mang điện (chẳng hạn như electron) hoặc về mặt toán học, dòng điện tích trên một đơn vị thời gian. Nhưng điện tích và electron là gì? Electron là một hạt mang điện tích âm. Điện tích là một thuộc tính vật lý của vật chất được sử dụng để xác định xem nó mang điện tích dương hay tích điện âm. Giống như nam châm, các điện tích của các tín hiệu bằng nhau sẽ đẩy và các điện tích của các tín hiệu ngược chiều bị hút.
   • Hãy lấy nước làm ví dụ. Nước do phân tử H tạo thành₂O (hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy liên kết với nhau). Chúng ta biết rằng nguyên tử oxy và nguyên tử hydro kết hợp với nhau để tạo thành phân tử H₂CÁC.
   • Một dòng nước được tạo thành từ hàng triệu triệu phân tử này. Chúng ta có thể so sánh dòng điện của nước với dòng điện; các phân tử nước tương đương với các electron, và điện tích đối với các nguyên tử hydro và oxy.

2. 

   
   
   Hiểu sự khác biệt tiềm ẩn là gì. Hiệu điện thế (còn gọi là hiệu điện thế) là "lực" làm cho dòng điện chuyển động. Để minh họa sự khác biệt về điện thế là gì, chúng ta hãy nghĩ về một cục pin: bên trong nó, có một loạt các phản ứng hóa học dẫn đến sự kết tụ electron ở cực dương của nó.
   • Nếu chúng ta nối cực dương của pin với cực âm thông qua một dây dẫn, chúng ta sẽ làm cho các electron chuyển động cùng nhau (điều này là do lực đẩy các điện tích của cùng một tín hiệu).
   • Do nguyên tắc bảo toàn điện tích (ông nói rằng tổng các điện tích trong một hệ cô lập phải không đổi), các electron sẽ cố gắng cân bằng các điện tích trong hệ từ điểm có nồng độ cao nhất đến điểm có nồng độ thấp nhất (nghĩa là từ cực dương sang cực âm của pin).
   • Sự chuyển động của electron này tạo ra sự khác biệt về điện thế (hoặc đơn giản là ddp).

3. 

   
   
   Hiểu phản kháng là gì. Điện trở là sự đối lập với dòng điện tích.
   • Điện trở là thành phần của mạch có điện trở đáng kể. Chúng được sắp xếp trong các phần nhất định của mạch để điều chỉnh dòng điện tích hoặc electron.
   • Nếu không có điện trở trong mạch, sẽ không có sự điều khiển chuyển động của electron. Trong trường hợp này, thiết bị có thể nhận quá tải và cuối cùng sẽ bị hỏng (hoặc quá nóng do quá tải).

Phần 2/4: Tính tổng cường độ dòng điện của đoạn mạch nối tiếp

1. 

   
   
   Tính tổng trở. Lấy ống hút nhựa và uống một ít nước. Bây giờ, hãy nghiền nát một số phần của ống hút và uống một lần nữa. Bạn có nhận thấy sự khác biệt nào không? Chất lỏng nên có một lượng nhỏ hơn. Mỗi phần móp của ống hút đóng vai trò như một điện trở; chúng có tác dụng ngăn dòng nước (từ đó đóng vai trò của dòng điện). Khi các vết lõm theo thứ tự, chúng tôi nói rằng chúng nằm trong chuỗi. Dựa trên ví dụ này, chúng ta có thể kết luận rằng tổng điện trở của một liên kết nối tiếp sẽ bằng:
   • R_{(toàn bộ)} = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Tính sự khác biệt về tổng thế năng. Trong hầu hết các vấn đề, tổng giá trị ddp sẽ được cung cấp trong câu lệnh; nếu bài toán cung cấp các giá trị ddp riêng lẻ cho mỗi điện trở, chúng ta có thể sử dụng phương trình sau:
   • U_{(toàn bộ)} = U₁ + U₂ + U₃.
   • Tại sao phương trình này? Chúng ta hãy xem xét sự tương tự rơm một lần nữa: sau khi nhào trộn nó, điều gì sẽ xảy ra? Bạn sẽ cần phải đẩy mạnh hơn để nước đi qua ống hút. Tổng lực bạn tạo ra phụ thuộc vào tổng các lực cần thiết tại mỗi điểm vò trên ống hút.
   • “Sức mạnh” cần có là sự khác biệt tiềm tàng; nó gây ra dòng chảy của nước hoặc dòng điện. Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng tổng ddp sẽ được tính bằng cách cộng các ddp riêng biệt của mỗi điện trở.

3. 

   Tính cường độ dòng điện toàn hệ thống. Sử dụng phép tương tự rơm rạ một lần nữa: sau khi nhào, lượng nước có thay đổi không? Không. Mặc dù tốc độ của chất lỏng thay đổi, nhưng lượng nước bạn uống không thay đổi. Nếu bạn quan sát nước vào và ra khỏi các phần bị nghiền nát của ống hút, bạn sẽ nhận thấy rằng hai lượng nước này là như nhau; điều này là do tốc độ cố định của dòng chất lỏng. Do đó, chúng tôi có thể khẳng định rằng:
   • Tôi₁ = Tôi₂ = Tôi₃ = Tôi_{(toàn bộ)}.

4. 

   Hãy nhớ luật đầu tiên của Oh M. Ngoài các phương trình được hiển thị, bạn cũng có thể sử dụng phương trình của định luật Oh M: nó liên quan đến hiệu điện thế (đp), tổng dòng điện và điện trở của mạch.
   • U_{(toàn bộ)} = Tôi_{(toàn bộ)} x R_{(toàn bộ)}.

5. 

   Giải ví dụ sau. Ba điện trở, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω và R₃ = 9Ω, mắc nối tiếp. Hiệu điện thế đặt vào đoạn mạch là 2,5V. Tính giá trị của cường độ dòng điện toàn phần. Để bắt đầu, hãy tính tổng trở của mạch:
   • R_{(toàn bộ)} = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Vì thế, R_{(toàn bộ)}= 21Ω

6. 

   Áp dụng luật của Oh M để xác định tổng giá trị dòng điện:
   • U_{(toàn bộ)} = Tôi_{(toàn bộ)} x R_{(toàn bộ)}.
   • Tôi_{(toàn bộ)} = U_{(toàn bộ)}/ R_{(toàn bộ)}.
   • Tôi_{(toàn bộ)} = 2,5V / 21Ω.
   • Tôi_{(toàn bộ)} = 0,1190A.

Phần 3/4: Tính tổng cường độ dòng điện của đoạn mạch mắc song song

1. 

   Hiểu thế nào là một đoạn mạch song song. Như tên của nó, mạch song song chứa các phần tử được sắp xếp song song. Vì vậy, nhiều dây được sử dụng để tạo ra các đường dẫn mà dòng điện có thể đi qua.

2. 

   Tính sự khác biệt về tổng thế năng. Như tất cả các thuật ngữ đã được giải thích trong phần trước, chúng ta đi trực tiếp vào việc chứng minh các phương trình áp dụng trong mạch song song. Để minh họa, hãy tưởng tượng một cái ống có hai cái nĩa (có đường kính khác nhau). Để nước đi qua hai ống thì phải tác dụng vào mỗi ống một lực khác nhau? Không. Bạn chỉ cần đủ sức để nước chảy. Do đó, khi coi nước đóng vai trò là dòng điện và lực đóng vai trò là hiệu điện thế, ta có thể nói rằng:
   • U_{(toàn bộ)} = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Tính tổng điện trở. Giả sử bạn muốn điều tiết nước đi qua hai đường ống. cách nào tốt nhất để làm việc này? Chỉ sử dụng một van chặn ở mỗi ngã ba hay lắp nhiều van liên tiếp? Lựa chọn thứ hai sẽ là lựa chọn tốt nhất. Đối với các điện trở, phép loại suy hoạt động theo cùng một cách. Các điện trở mắc nối tiếp điều chỉnh dòng điện một cách hiệu quả hơn nhiều so với khi chúng được mắc song song. Phương trình dùng để tính tổng trở trong một đoạn mạch song song là:
   • 1 / R_{(toàn bộ)} = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Tính cường độ dòng điện toàn phần. Trở lại ví dụ của chúng ta: con đường mà nước đi qua bị chia cắt. Điều này cũng áp dụng cho dòng điện. Vì có nhiều con đường mà tải có thể đi qua, chúng ta nói rằng dòng điện bị phân chia. Các đường dẫn khác nhau sẽ không nhất thiết phải nhận cùng một lượng tải. Điều này phụ thuộc vào điện trở và vật liệu của từng dây. Do đó, phương trình tính tổng dòng điện sẽ là tổng các dòng cho mỗi đường đi:
   • Tôi_{(toàn bộ)} = Tôi₁ + Tôi₂ + Tôi₃.
   • Chúng ta không thể sử dụng công thức này mà không có các giá trị dòng điện riêng lẻ. Đối với trường hợp này, chúng ta cũng có thể áp dụng luật đầu tiên của Oh M.

Phần 4/4: Giải một ví dụ với mạch song song và mạch nối tiếp

1. 

   Giải ví dụ sau. Bốn điện trở trong một đoạn mạch được chia thành hai dây song song. Chuỗi đầu tiên chứa R₁ = 1Ω và R₂ = 2Ω. Dây thứ hai chứa R₃ = 0,5Ω và R₄ = 1,5Ω. Các điện trở của mỗi dây mắc nối tiếp. Hiệu điện thế đặt vào dây thứ nhất là 3V. Tính giá trị toàn phần của cường độ dòng điện.

2. 

   Bắt đầu bằng cách tính toán tổng trở lực. Vì các điện trở trên mỗi dây được mắc nối tiếp nên trước tiên ta tính tổng điện trở trên mỗi dây.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Thay thế các giá trị từ bước trước trong phương trình cho các kết hợp song song. Vì các dây được liên kết song song, bây giờ chúng tôi áp dụng các giá trị từ mục trước trong phương trình cho các kết nối song song.
   • (1 / R_{(toàn bộ)}) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_{(toàn bộ)}) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_{(toàn bộ)}) = 5/6.
   • R_{(toàn bộ)} = 1,2Ω.

4. 

   Tính sự khác biệt về tổng thế năng. Vì sự khác biệt tiềm ẩn giống nhau trong một liên kết song song, chúng ta có thể nói rằng:
   • U_{(toàn bộ)} = U₁ = 3V.

5. 

   Áp dụng luật của Oh M. Bây giờ, hãy sử dụng luật Oh M để xác định giá trị của tổng dòng điện.
   • U_{(toàn bộ)} = Tôi_{(toàn bộ)} x R_{(toàn bộ)}.
   • Tôi_{(toàn bộ)} = U_{(toàn bộ)}/ R_{(toàn bộ)}.
   • Tôi_{(toàn bộ)} = 3V / 1,2Ω.
   • Tôi_{(toàn bộ)} = 2,5 A.

Lời khuyên

• Giá trị của tổng trở của đoạn mạch song song luôn nhỏ hơn giá trị của cảm kháng của tất cả các điện trở khác trong hiệp hội.
• Các thuật ngữ quan trọng:
  • Mạch điện: tập hợp các linh kiện (điện trở, tụ điện và cuộn cảm) được nối với nhau bằng dây dẫn có dòng điện chạy qua theo thứ tự.
  • Điện trở: linh kiện có thể làm giảm cường độ dòng điện.
  • Dòng điện: dòng điện có thứ tự. Đơn vị S.I. của bạn là ampe (CÁC).
  • Hiệu điện thế (đp): công sinh ra trên một đơn vị điện tích. Đơn vị S.I. của bạn là vôn (V).
  • Điện trở: thước đo phản đối sự đi qua của dòng điện. Đơn vị S.I. của bạn là Oh M (Ω).