كيفية حساب الجهد من خلال المقاوم (بالصور)

2024 مؤلف: Jason Gerald | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-15 08:08

قبل حساب الجهد عبر المقاوم ، يجب عليك أولاً تحديد نوع الدائرة (الخيط) المستخدمة. إذا كنت بحاجة إلى إعادة النظر في المصطلحات الأساسية أو كنت بحاجة إلى مساعدة في فهم الدوائر الكهربائية ، فابدأ بالقسم الأول. خلاف ذلك ، انتقل مباشرة إلى نوع الدائرة التي تريد العمل عليها

خطوة

جزء 1 من 3: فهم الدوائر الكهربائية

الخطوة 1. تعرف على التيار الكهربائي

يمكنك استخدام القياس التالي: تخيل أنك تصب الحبوب في وعاء. كل حبة حبة عبارة عن إلكترون ، وتدفق الحبوب في الوعاء عبارة عن تيار كهربائي. عندما تتحدث عن الكهرباء ، فأنت تشرحها بقول عدد حبات الحبوب التي تتدفق كل ثانية. عندما تتحدث عن التيار الكهربائي ، فإنك تقيسه بوحدات أمبير (أمبير) ، وهو عدد معين من الإلكترونات (وهي قيم كبيرة جدًا) التي تتدفق كل ثانية.

الخطوة 2. تعرف على الشحنة الكهربائية

للإلكترونات شحنة كهربائية "سالبة". وهذا يعني أن الإلكترونات تجذب (أو تتدفق باتجاه) الأجسام المشحونة إيجابياً ، وتتنافر (أو تتدفق بعيدًا عن) الأشياء سالبة الشحنة. جميع الإلكترونات لها شحنة سالبة ، لذا فهي تدفع الإلكترونات الأخرى وتشتت.

الخطوة 3. فهم الجهد

يقيس الجهد الفرق في الشحنة الكهربائية بين نقطتين. كلما زاد الاختلاف ، زادت قوة جذب النقطتين لبعضهما البعض. فيما يلي مثال على استخدام بطارية عادية:

• داخل البطارية ، تنتج التفاعلات الكيميائية التي تحدث مجموعة من الإلكترونات. تذهب هذه الإلكترونات إلى القطب السالب للبطارية ، بينما يظل القطب الموجب فارغًا تقريبًا. هذه تسمى المحطات الموجبة والسالبة. كلما طالت هذه العملية ، زاد الجهد بين القطبين.
• عندما تقوم بتوصيل الأسلاك بين القطبين الموجب والسالب ، فإن الإلكترونات الموجودة في القطب السالب لديها الآن مكان تذهب إليه. تتدفق الإلكترونات الموجودة في القطب السالب نحو القطب الموجب وتنتج تيارًا كهربائيًا. كلما زاد الجهد ، زاد عدد الإلكترونات التي تنتقل إلى القطب الموجب كل ثانية.

الخطوة 4. تعرف على المقاومة

العائق هو الشيء الذي يمنع الإلكترونات. كلما زادت المقاومة ، زاد صعوبة مرور الإلكترونات. تبطئ المقاومة التيار الكهربائي لأن عدد الإلكترونات التي تمر في كل ثانية يتناقص.

يمكن أن تكون المقاومات أي شيء في الدائرة الكهربائية يضيف مقاومة. يمكنك شراء "مقاومات" حقيقية ، ولكن في المشاكل ، عادة ما يتم تمثيل المقاومات بمصابيح كهربائية أو أي شيء له مقاومة

الخطوة 5. احفظ قانون أوم

هناك علاقة بسيطة بين التيار والجهد والمقاومة الكهربائية. اكتب أو احفظ المعادلة التالية حيث ستحتاج إليها لحل المشكلات المتعلقة بالدوائر الكهربائية:

• التيار = الجهد مقسومًا على المقاومة
• يمكن كتابة الصيغة على النحو التالي: I = ^الخامس / _ص
• فكر فيما يحدث إذا زادت V (الجهد) أو R (المقاومة) في الدائرة. هل يتوافق مع المناقشة أعلاه؟

جزء 2 من 3: حساب الجهد من خلال المقاوم (سلسلة الدائرة)

الخطوة 1. فهم حول الدوائر المتسلسلة

من السهل جدًا اكتشاف الدوائر الكهربائية المتسلسلة. الشكل على شكل حلقة كابل مع ترتيب جميع المكونات في صف على طول الكابل. يتدفق تيار كهربائي عبر السلك بأكمله ومن خلال كل مقاوم أو عنصر يواجهه.

• التيار الكهربائي دائما نفس الشيء في كل نقطة في الدائرة.
• عند حساب الجهد ، يكون موقع المقاوم في الدائرة غير ذي صلة. يمكنك أخذ المقاوم وتحريكه عبر الدائرة ، ويظل الجهد عبر كل مقاوم كما هو.
• سنستخدم مثالاً لدائرة كهربائية بها 3 مقاومات متسلسلة: R.₁، ر₂، و R.₃. تحصل الدائرة على طاقة من بطارية 12 فولت. سنجد الجهد عبر كل مقاوم.

الخطوة 2. احسب المقاومة الكلية

اجمع كل قيم المقاومة في الدائرة. والنتيجة هي المقاومة الكلية لدائرة السلسلة.

على سبيل المثال ، المقاومات الثلاثة R.₁، ر₂، و R.₃ لها مقاومات 2 (أوم) و 3 و 5 على التوالي. وبالتالي ، فإن المقاومة الإجمالية هي 2 + 3 + 5 = 10 أوم.

الخطوة 3. أوجد التيار في الدائرة

استخدم قانون أوم لإيجاد قيمة التيار في دائرة كهربائية كاملة. تذكر ، في دارة متسلسلة ، يكون التيار دائمًا هو نفسه في كل نقطة من الدائرة. بعد الحصول على القيمة الحالية ، يمكننا إجراء جميع الحسابات المتبقية.

ينص قانون أوم على أن أنا = ^الخامس / _ص. الجهد عبر الدائرة هو 12 فولت ، والمقاومة الكلية للدائرة 10 أوم. أدخل هذه الأرقام في الصيغة لتحصل على I = ¹² / ₁₀ = 1.2 أمبير.

الخطوة 4. اضبط قانون أوم لإيجاد قيمة الجهد

استخدم الجبر الأساسي لإيجاد قيمة الجهد بدلاً من التيار:

• أنا = ^الخامس / _ص
• IR = ^الخامسص / _ص
• IR = V.
• V = IR

الخطوة 5. احسب الجهد عبر كل مقاوم

نحن نعلم بالفعل قيمة المقاومة والحالية. الآن ، يمكننا إجراء جميع الحسابات. أدخل الأرقام في الصيغة وأكمل الحساب. فيما يلي حسابات المقاومات الثلاثة من المثال أعلاه:

• الجهد في R₁ = V.₁ = (1، 2A) (2Ω) = 2، 4 فولت.
• الجهد في R₂ = V.₂ = (1، 2A) (3Ω) = 3.6 فولت.
• الجهد في R₃ = V.₃ = (1، 2A) (5Ω) = 6 فولت.

الخطوة 6. تحقق من إجاباتك

في دائرة متسلسلة ، يجب أن يساوي مجموع كل الإجابات الجهد الكلي. اجمع كل جهد حسبته وتأكد من مطابقته للجهد الكلي للدائرة. إذا لم يكن كذلك ، فحاول العثور على الخطأ في حساباتك.

• وفقًا للمثال أعلاه ، 2 ، 4 + 3 ، 6 + 6 = 12 فولت ، يساوي إجمالي الجهد عبر الدائرة الكهربائية.
• إذا كانت إجابتك منخفضة قليلاً (على سبيل المثال 11 ، 97 بدلاً من 12) ، فمن المحتمل أنك قمت بتقريب الأرقام أثناء العمل على الصيغ. لا تقلق ، إجابتك ليست خاطئة.
• تذكر أن الجهد يقيس الفرق في الشحنة أو عدد الإلكترونات. تخيل أنك تحسب الإلكترونات الجديدة التي تُرى أثناء انتقالها على طول دائرة كهربائية. إذا قمت بالحساب بشكل صحيح ، فستعرف التغيير الكلي في الإلكترونات من البداية إلى النهاية.

جزء 3 من 3: حساب الجهد عبر المقاوم (دائرة موازية)

الخطوة 1. تعرف على الدوائر المتوازية

تخيل كبلًا يتصل بقطب واحد للبطارية ، ثم يتفرع إلى سلكين منفصلين. يتوازى هذان السلكان مع بعضهما البعض ، ثم أعد توصيلهما قبل التوصيل بالقطب الآخر للبطارية. إذا كان السلك الموجود على اليسار متصلاً بمقاوم ، وكان السلك الموجود على اليمين متصلًا أيضًا بمقاوم آخر ، فإن المقاومتين متصلتين على التوازي.

يمكنك إضافة أي عدد تريده من الكابلات المتوازية. يمكن استخدام هذا الدليل للدوائر الكهربائية التي تتفرع إلى 100 سلك ثم تعيد توصيلها

الخطوة 2. تعرف على كيفية تدفق التيار الكهربائي في دوائر متوازية

يتدفق التيار الكهربائي عبر كل مسار متاح. سيتدفق التيار الكهربائي عبر السلك على اليسار ، عبر المقاوم على اليسار ، وصولًا إلى الطرف الآخر. في الوقت نفسه ، يتدفق التيار أيضًا عبر السلك على اليمين ، عبر المقاوم على اليمين ، وحتى النهاية. لا يتم تمرير أي أسلاك أو مقاومات في دائرة موازية مرتين.

الخطوة 3. استخدم الجهد الكلي لإيجاد الجهد عبر كل مقاوم

إذا كنت تعرف الجهد عبر الدائرة بأكملها ، فمن السهل العثور على الإجابة. كل سلك متوازي له نفس الجهد مثل الدائرة الكهربائية بأكملها. لنفترض أن الدائرة الكهربائية بها مقاومان متوازيان وبطارية 6 فولت. الحواجز ليست مهمة جدا اليوم. لفهمها ، استرجع الدائرة التسلسلية الموضحة أعلاه:

• تذكر أن مجموع الفولتية في دارة متسلسلة يساوي دائمًا إجمالي الجهد عبر الدائرة الكهربائية.
• تخيل كل مسار يسلكه التيار في دائرة متسلسلة. وينطبق الشيء نفسه على الدوائر المتوازية: إذا جمعت كل الفولتية ، فستكون النتيجة مساوية للجهد الكلي.
• نظرًا لأن التيار عبر كل سلك متوازي يمر فقط بمقاومة واحدة ، يجب أن يساوي الجهد عبر المقاوم الجهد الكلي.

الخطوة 4. احسب التيار الكلي للدائرة الكهربائية

إذا كانت المشكلة لا تعطي الجهد الكلي عبر الدائرة ، فستحتاج إلى إكمال بعض الخطوات الإضافية. ابدأ بإيجاد إجمالي التيار خلال الدائرة الكهربائية. في الدائرة المتوازية ، إجمالي التيار يساوي مجموع التيارات عبر كل مسار متوازي.

• الصيغة على النحو التالي:_{المجموع} = أنا₁ + أنا₂ + أنا₃…
• إذا كنت تواجه مشكلة في فهمها ، فتخيل أنبوب ماء له فرعين. إجمالي كمية المياه المتدفقة في سلسلة من الأنابيب هو مجموع المياه المتدفقة في كل أنبوب.

الخطوة 5. احسب المقاومة الكلية للدائرة الكهربائية

يتم تقليل فعالية المقاوم في دائرة موازية لأنه يمنع التيار من خلال سلك واحد فقط. في الواقع ، كلما زاد عدد الأسلاك في الدائرة ، كان من الأسهل على التيار أن يجد مسارًا يتدفق بسلاسة. لإيجاد المقاومة الكلية ، أوجد قيمة R. _{المجموع} في هذه المعادلة:

• ¹ / _{صالمجموع = ¹ / ص1 + ¹ / ص2 + ¹ / ص3 …}
• على سبيل المثال ، تحتوي الدائرة الكهربائية على مقاومات 2 أوم و 4 أوم متصلة بالتوازي ، على التوالي. ¹ / _{صالمجموع = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) رالمجموع → رالمجموع = 1 / (3/4) = 4/3 = ~ 1.33 أوم.}

الخطوة 6. ابحث عن الجهد من إجابتك

تذكر ، بمجرد إيجاد الجهد الكلي للدائرة الكهربائية ، نعرف بالفعل مقدار الجهد عبر كل سلك متوازي. استخدم قانون أوم لإكمال الحساب. ألق نظرة على أمثلة الأسئلة التالية:

• الدائرة الكهربائية لها تيار 5 أمبير ومقاومة إجمالية 1.33 أوم.
• وفقًا لقانون أوم ، أنا = V / R بحيث V = IR
• V = (5A) (1، 33Ω) = 6.65 فولت.

نصائح

• إذا كانت لديك دائرة كهربائية معقدة ، على سبيل المثال وجود مقاومات متصلة بالتوازي و سلسلة ، حدد أقرب اثنين من المقاومات. أوجد المقاومة الإجمالية من خلال المقاومين باستخدام قواعد المقاومات في الدوائر على التوالي والتوازي. الآن ، يمكنك التعامل معها على أنها مقاومة واحدة. استمر في هذه العملية حتى تحصل على دائرة مرتبة فيها المقاومات فقط في سلسلة أو موازى.
• غالبًا ما يُطلق على الجهد عبر المقاوم اسم "انخفاض الجهد".

• افهم المصطلحات التالية:

  • الدائرة الكهربائية / الخيط - ترتيب المكونات المختلفة (المقاومات ، المكثفات ، والمحثات) ، التي يتم توصيلها بواسطة الكابلات ويمكن تنشيطها.
  • المقاوم - عنصر يقلل أو يمنع التيار الكهربائي.
  • التيار - تدفق الشحنة الكهربائية في الكبل. معبر عنه في أمبير (أ).
  • الجهد - مقدار الشحنة الكهربائية التي تمر في كل ثانية. معبرا عنها بوحدات فولت (V).
  • المقاومة - مقياس لمقاومة عنصر للتيار الكهربائي. معبر عنه في أوم (Ω)