Zaporedna, vzporedna vezava uporov

Zaporedna vezava uporov

Skozi zaporedno povezane upore teče isti električni tok. Na enosmerno napetost U=12 V priključimo tri zaporedno vezane upore R1=330 Ω, R2=220 Ω in R3=560 Ω.

Priključena napetost 12 V se porazdeli na posamezne upore:

Da lahko izračunamo tok I, moramo najprej izračunati nadomestno upornost RN. Nadomestno upornost zaporedno vezanih uporov dobimo tako, da vrednosti posameznih uporov seštejemo. Nadomestna upornost predstavlja upornost našega vezja.

Izmerimo nadomestno upornost v okolju Multisim:

Izračunajmo tok I, ki teče skozi upore:

Tok I izmerimo v okolju Multisim:

Ker poznamo tok, ki teče skozi upore in vrednosti uporov, lahko po Ohmovem zakonu izračunamo padce napetosti na posameznih uporih:

Poglejmo še, kakšna je odvisnost toka od napetosti. V okolju Multisim bomo napetost U povečevali po korakih od 0 V do 12 V in preverjali tok I. V menijski vrstici izberemo Simulate ter v spustnem seznamu izberemo Analyses and simulation. V oknu Analyses and Simulation ki se nam odpre, v desnem seznamu Active Analysis: izberemo DC Sweep, saj želimo spreminjati enosmerno napetost.

Vrednost Start value nastavimo na 0 V, Stop value na 12 V in Increment na 0,5 V. Ob zagonu (Run) se bo napetost U po korakih 0,5 V spreminjala od 0 V do 12 V. Določiti moramo še veličino, ki jo želimo opazovati in bo odvisna od vrednosti napetosti U. V našem primeru je to tok I, ki teče skozi upore. Pod DC Sweep izberemo jeziček Output. Na spustnem seznamu Variables in circuit pod All variables izberemo I(R1) in pritisnemo na gumb Add. V seznam spremenljivk Selected variables for analysis se je dodal I(R1). Lahko bi izbrali I(R2) ali I(R3) a vemo, da so ti tokovi isti, saj skozi vse tri upore teče isti tok.

Ob zagonu (pritisku na gumb Run) se nam izriše diagram poteka toka I v odvisnosti od napetosti U. Vidimo da je pri nespremenjeni upornosti tok I premo sorazmeren z napetostjo U v električnem krogu.

Vzporedna vezava uporov

Na vzporedno povezanih uporih je ista električna napetost. Na enosmerno napetost U=12 V priključimo tri vzporedno vezane upore R1=330 Ω, R2=220 Ω in R3=560 Ω.

Tok iz baterije (usmernika) se razdeli na vzporedno vezane upore tako, da je vsota tokov skozi upore enaka toku, ki teče iz baterije (usmernika).

Točkam vzporednih električnih krogov, v katerih se tok deli ali se več tokov združuje ali oboje hkrati, pravimo tokovna vozlišča. Računanje veličin temelji na Ohmovem zakonu in zakonu tokovnih vozlišč.

V točki A (tokovno vozlišče) se pritekajoči tok I razdeli na I1 in I2 + I3.

V točki D (tokovno vozlišče) se združijo pritekajoči tokovi I1 in I2 + I3 v odtekajoči tok I.

V vzporedni vezavi (slika 8) so vsi upori priključeni na isto napetost, zato so toki skozi posamezne upore:

Tok, ki teče iz baterije (usmernika), je vsota tokov skozi vzporedne upore:

Izvor napetosti (baterija, usmernik), ki požene tok skozi vzporedno vezane upore, pravzaprav ne čuti vsakega porabnika posebej. Tok izvora napetosti je po Ohmovem zakonu določen z napetostjo izvora in skupno (nadomestno) upornostjo porabnikov RN, ne glede na njihovo število in način vezave.

Nadomestno upornost našega vezja izračunamo:

Nadomestna upornost vzporedno vezanih uporov je vedno manjša od upornosti upora z najmanjšo upornostjo. Skupni tok I lahko sedaj izračunamo:

Nato pritisnemo na gumb OK in enačba se doda seznamu spremenljivk All variables. Ko zaženemo analizo s pritiskom na gumb Run, se izriše graf, ki prikazuje vrednosti vseh štirih tokov v odvisnosti od priključene napetosti.

Če v grafičnem oknu Grapher View v orodni vrstici izberemo Show trace lines and data points for all traces, se nam na grafu izrišejo merilne točke, v našem primeru je teh točk 12, saj smo izbrali prikaz vrednosti tokov, če se priključena napetost spreminja od 0 V do 12 V po korakih 1 V.

Z izbiro orodja Show cursors lahko spremljamo izpisane vrednosti posameznih tokov za priključeno napetost v območju od 0 V do 12 V (slika 15).

Iz grafa in izpisa vidimo, kakšni tokovi tečejo v vezju, če znaša priključena napetost 10 V oziroma 4 V.

Pri vrednosti priključene napetosti U=10 V teče skupni tok v vezje I=93,633 mA, tok skozi upor R1 znaša 30,303 mA, skozi upor R2 teče tok 45,454 mA, skozi upor R3 pa 17,8571 mA. Izpisani so tudi podatki o vrednosti tokov pri priključeni napetosti U=4 V.