Tema 2. Circuite electrice de curent continuu

Studiind această temă, veți fi capabili:

1. să diferențiezi tipurile de circuite electrice;

2. să calculezi mărimile electrice ale circuitelor în serie;

3. să calculezi mărimile electrice ale circuitelor în paralel.

2.1. Tipurile de circuite electrice

Termenul de continuitate electrică se referă la faptul că circuitul este continuu. Pentru ca curentul să circule, electronii trebuie să aibă o cale continuă de la sursa de tensiune la componenta de sarcină și înapoi la sursă. Un circuit auto simplu este format din trei părți:

· Baterie (sursa de alimentare);

· Fire (conductoare);

· Sarcina (lumină, electromotor, etc.).

Figura 1. Un circuit electric de bază, inclusiv

(A) un întrerupător, (B) o siguranță și (C) o lampă.

Circuitul de bază prezentat (Figura 1) include un comutator pentru pornirea și oprirea circuitului, un dispozitiv de protecție (siguranță) și o sarcină. Când comutatorul este rotit în poziția ON, circuitul este denumit circuit închis. Când întrerupătorul este în poziția OFF, circuitul este denumit circuit deschis. În acest caz, cu comutatorul închis, curentul curge de la borna pozitivă a bateriei prin lampă și revine la borna negativă a bateriei.

Pentru a avea un circuit complet, comutatorul trebuie să fie închis sau pornit.

Există trei tipuri diferite de circuite electrice: (1) circuitul în serie, (2) circuitul în paralel și (3) circuitul în serie-paralel (mixt).

2.1. Calcularea mărimilor electrice ale circuitelor în serie

Un circuit în serie constă din unul sau mai multe rezistențe (sau sarcini) cu o singură ramură de curgere a curentului. Dacă oricare dintre componentele circuitului se defectează, întregul circuit nu va funcționa. Tot curentul care vine din partea bornei pozitivă a bateriei trebuie să curgă prin fiecare rezistor, apoi înapoi spre partea bornei negativă a bateriei.

Rezistența totală a unui circuit în serie este calculată prin simpla adunare a rezistențelor. Ca exemplu, consultați Figura 2. Iată un circuit în serie cu trei becuri; un bec are rezistența de 2 Ω, iar celelalte două au câte 1 Ω fiecare. Rezistența totală a acestui circuit este de 2 + 1 + 1 sau 4 Ω.

Caracteristicile unui circuit în serie sunt:

· Rezistența totală este suma tuturor rezistențelor.

· Curentul este același în toate punctele circuitului (Figura 3).

· Căderea de tensiune pe fiecare rezistență va fi diferită dacă valorile rezistenței sunt diferite (Figura 4).

· Suma tuturor căderilor de tensiune este egală cu tensiunea sursei.

Figura 2. Rezistența totală dintr-un circuit în serie este suma tuturor rezistențelor din circuit.

Figura 3. Indiferent de locul în care este măsurat, amperajul este același în toate punctele unui circuit în serie.

Figura 4. Căderea de tensiune pe fiecare rezistor în serie va fi diferită dacă valorile rezistenței fiecăruia sunt diferite.

Pentru a ilustra legile circuitului în serie, consultați Figura 5. Ilustrația etichetată (a) este un circuit simplu în serie de 12 V cu o rezistență de 2 Ω. Folosind legea lui Ohm, se poate determina că curentul este de 6 A (I = U/R). Deoarece rezistorul de 2 Ω este singurul din circuit, toți cei 12 V sunt scăpați peste acest rezistor (U = I × R).

În Figura 5 (b), un rezistor suplimentar de 4 Ω este adăugat în serie la rezistența existentă de 2 Ω.

Tensiunea bateriei este încă de 12 V. Deoarece acesta este un circuit în serie, rezistența totală este suma tuturor rezistențelor. În acest caz, rezistența totală este de 6 Ω (4 Ω + 2 Ω). Folosind legea lui Ohm, curentul total prin acest circuit este de 2 A (I = U/R = 12/6 = 2). Într-un circuit în serie, curentul este același în toate punctele circuitului. Indiferent unde a fost măsurat curentul în acest exemplu, contorul ar citi 2 A. Aceasta înseamnă că 2 A de curent circulă prin fiecare dintre rezistențe.

Figura 5. Rezistența circuitului controlează sau determină cantitatea de flux de curent.

Comparând debitul de amperaj al celor două circuite din Figura 5, puteți vedea că rezistența circuitului controlează (sau determină) cantitatea de flux de curent. Înțelegerea acestui concept este esențială pentru efectuarea diagnosticului. Deoarece acesta este un circuit în serie, adăugarea de rezistență va scădea consumul de amperaj.

Folosind legea lui Ohm, poate fi determinată căderea de tensiune peste fiecare rezistor din circuit. În acest caz, U este valoarea necunoscută. Utilizarea U = I × R va determina căderea de tensiune peste o rezistență. Amintiți-vă că amperajul este același pe tot circuitul (2A). Valoarea rezistenței este indiciu pentru care determinăm căderea de tensiune. Pentru rezistorul de 2 Ω, căderea de tensiune ar fi I × R = 2 × 2 = 4 V. Deoarece bateria furnizează 12 V și 4 V sunt scăpați peste rezistorul de 2 Ω, astfel 8 V sunt lăsați să fie scăpați de rezistența de 4 Ω. Pentru a confirma acest lucru, U = I × R = 2 × 4 = 8. Suma căderilor de tensiune trebuie să fie egală cu tensiunea sursei.

Tensiunea sursei este de 12 V, iar suma căderilor de tensiune este de 4 V + 8 V = 12 V.

Aceste calcule funcționează pentru toate circuitele în serie, indiferent de numărul de rezistențe din circuit. Consultați Figura 6 pentru un exemplu de circuit în serie cu patru rezistențe.

Rezistența totală este de 12 Ω (1 Ω + 4 Ω + 2 Ω + 5 Ω). Amperajul total este de 1 A (I = U/R = 12 V/12 Ω = 1 A). Căderea de tensiune pe fiecare rezistor ar fi calculată după cum urmează:

1. Căderea de tensiune peste rezistorul de 1 Ω = I × R = 1 × 1 = 1 V

2. Căderea de tensiune peste rezistorul de 4 Ω = I × R = 1 × 4 = 4 V

3. Căderea de tensiune peste rezistorul de 2 Ω = I × R = 1 × 2 = 2 V

4. Căderea de tensiune peste rezistorul de 5 Ω = I × R = 1 × 5 = 5 V

Căderea totală de tensiune = 12 V.

Figura 6. Un circuit în serie folosit pentru a demonstra legea lui Ohm și căderea de tensiune.

2.1. Calcularea mărimilor electrice ale circuitelor în paralel

Figura 7. Într-un circuit paralel, există mai multe ramuri pentru fluxul de curent.

Într-un circuit paralel, fiecare ramură de curgere a curentului are rezistențe separate care funcționează fie independent, fie împreună una cu cealaltă (în funcție de structura circuitului). Într-un circuit paralel, curentul poate curge prin mai multe segmente paralele la un moment dat (Figura 7). În acest tip de circuit, defecțiunea unei componente dintr-o ramură paralelă nu afectează componentele din celelalte părți ale circuitului.

Caracteristicile unui circuit paralel sunt:

· Tensiunea aplicată fiecărui segment paralel este aceeași.

· Tensiunea căzută pe fiecare ramură paralelă va fi aceeași; totuși, dacă ramura conține mai mult de un rezistor, căderea de tensiune pe fiecare dintre ele va depinde de rezistența fiecărui rezistor din acea ramură.

· Rezistența totală a unui circuit paralel va fi întotdeauna mai mică decât rezistența oricăruia dintre ramurile sale.

· Debitul de curent prin ramuri va fi diferit dacă rezistența este diferită.

· Suma curentului din fiecare ramură este egală cu curentul total al circuitului paralel.

Calcularea rezistenței totale este puțin mai complicată pentru un circuit paralel decât pentru un circuit în serie. Rezistența totală într-un circuit paralel este întotdeauna mai mică decât cea mai mică rezistență individuală, deoarece curentul are mai multe ramuri de urmat.

Metoda folosită pentru a calcula rezistența totală depinde de câte ramuri paralele sunt în circuit, de valoarea rezistenței fiecărei ramuri și de preferințele personale. Sunt discutate mai multe metode de calculare a rezistenței totale. Alege-le pe cele care funcționează cel mai bine pentru tine.

Dacă toate rezistențele din circuitul paralel sunt egale, utilizați următoarea formulă pentru a determina rezistența totală:

De exemplu, dacă circuitul paralel, prezentat în Figura 7, ar avea un rezistor de 120 Ω pentru R1 și R2, rezistența totală a circuitului ar fi:

RT = 120 Ω / 2 ramuri = 60 Ω

Rețineți că rezistența totală este mai mică decât oricare dintre rezistențele ramurilor. Dacă s-a adăugat o a treia ramură în paralel care avea și o rezistență de 120 Ω, rezistența totală a circuitului ar fi:

RT = 120 Ω / 3 ramuri = 40 Ω

Observați ce s-a întâmplat când a fost adăugată a treia ramură paralelă. Dacă se adaugă mai multe rezistențe paralele, se adaugă mai multe circuite, iar rezistența totală va scădea. Odată cu scăderea rezistenței totale, consumul de amperaj total crește. Rezistența totală a unui circuit paralel cu două părți sau două ramuri pentru fluxul de curent poate fi calculată folosind această formulă:

Întrebări de autoevaluare

1. Care sunt tipurile de circuite electrice?

2. Cum se definește un circuit în serie?

3. Care sunt caracteristicile unui circuit în serie?

4. Cum se definește un circuit în paralel?

5. Care sunt caracteristicile unui circuit în paralel?

6. Cum este calculată rezistența totală a unui circuit în serie?

7. Cu va influența consumul de curent în cazul adăugării de rezistențe într-un circuit în serie?

8. Cum este calculată rezistența totală a unui circuit în paralel?

9. Cum va influența consumul de curent în cazul adăugării de rezistențe într-un circuit în paralel?

Page updated

Google Sites

Report abuse