Tüm bu elektriksel bilgileri öğrenmiş olabilirsiniz, hala hatırlıyor musunuz? Elektrikçinin teorik temeli!
Bir devrenin temel kavramı
1.1 Elektrik nedir
Ortaokul fiziğinde, elektrik üretmek için sürtünmeyi inceledik. Kuru saçı tarakla tararken, sıklıkla "çatlama, patlama" sesini duyarsınız ve eğer karanlıktaysa, bazı küçük kıvılcımlar da görürsünüz. Bu tarağı bir demet küçük konfeti yanına yerleştirin ve küçük konfeti tarak tarafından emilecektir. Elektrik nedir Elektrik, elektrik enerjisi adı verilen özel bir enerji türüdür.
Dünya maddi. Doğadaki tüm maddeler moleküllerden oluşur. Moleküller atomlardan oluşur. Her atom türünün merkezde bir çekirdeği vardır ve çekirdeğin etrafında, belirli bir yörünge boyunca yüksek hızda dönen birkaç elektron vardır. Çekirdek pozitif yüklüdür, elektronlar ise negatif yüklüdür. Atom dış kuvvete maruz kalmadığında, çekirdeğin taşıdığı pozitif yük, dış elektronların taşıdığı negatif yüke eşittir. Atomlar dış dünya ile denge halindedir ve elektrik göstermezler.
Farklı atomlar, çekirdeklerinden farklı kütlelere ve etraflarındaki elektron sayısına sahiptir. Bakır atomları ve alüminyum atomları gibi atomik yapıları Şekil 1-1'de gösterilmektedir. Bakır çekirdekte 29 pozitif yüklü proton ve çekirdeğin dışında 29 negatif yüklü nötron vardır. Elektronlar, Şekil 1.1 (a) 'da gösterildiği gibi, en dıştaki katmanda yalnızca bir elektron olacak şekilde dört katman halinde dağıtılır. Şekil 1.1 (b) 'de gösterildiği gibi alüminyum çekirdekte 13 proton, çekirdek dışındaki proton sayısına eşit 13 nötron ve en dıştaki katmanda sadece bir elektron vardır.
(a) Bakır atom yapısının şematik diyagramı (b) Alüminyum atom yapısının şematik diyagramı
Şekil 1 Atomik yapının şematik diyagramı
En dış yörüngede bulunan bu elektronlar, çekirdekten uzak oldukları için çekirdek tarafından nispeten zayıf bir şekilde bağlanırlar.Dış faktörlerden (ısı, ışık ve mekanik kuvvetler gibi) etkilendiklerinde yörüngelerini kolaylıkla terk edebilirler ve kurtulabilirler. Çekirdeğin bağlanması serbest elektron haline gelir. Bakır ve alüminyum gibi metal malzemelerin tümü, yörüngeden ayrılacak ve oda sıcaklığında serbest elektron haline gelecek olan kararsız dış elektronlara sahiptir (örneğin, her cm3 bakır 8 × 1032 serbest elektron içerir).
Bir atom bir veya birkaç dış elektron kaybederse, elektriksel dengesi bozulur.Pozitif yük, negatif yükten fazladır ve atom pozitif olarak yüklenir; aynı prensip: yörüngeden çıkan elektronlar diğer atomlar tarafından emilir, Diğer orijinal negatif ücretlidir. Bu elektriğin doğasıdır. ,
Kullandığımız elektrik bir santralin jeneratör seti tarafından üretilir ve yüksek gerilim ile iletilir. Binlerce haneye dönüşüm. Halihazırda, termik güç, hidroelektrik, güneş enerjisi, rüzgar enerjisi ve nükleer enerji gibi elektrik üretmenin birçok yolu vardır.
1.1.2 Devre nedir
Devre, akımın geçtiği yoldur.
1 Devrenin yapısı
Devre belli bir şekilde bileşenlerden oluşur. Şekil 1.2'de gösterilen devre, üç bölümden oluşan bir el fenerinin en basit fiziksel bağlantı devresidir: güç kaynağı (kuru pil), yük (ampul) ve ara bağlantılar (bağlantı kabloları ve anahtarlar dahil). Devrede, akım akarken, farklı enerji türleri arasında dönüşüm gerçekleştirilir.
Güç kaynağı, elektriksiz enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır. Örneğin, kuru piller ve akümülatörler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürken, jeneratörler termal enerjiyi, su enerjisini veya ham enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Bu nedenle güç kaynağı, devrede bulunan enerji kaynağı ve elektrik akımının hareketini yürütme kaynağıdır.Elektriksiz enerjiden elektrik enerjisine dönüşüm, içinde gerçekleştirilir.
Şekil 2 El feneri basit fiziksel bağlantı devresi
Yük, elektrik enerjisini elektriksel olmayan enerjiye çeviren bir cihazdır.Örneğin, bir ampul elektrik enerjisini ışık enerjisine, bir elektrikli fırın elektrik enerjisini ısı enerjisine ve bir motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren bir cihazdır. Dolayısıyla yük devredeki güç alıcısıdır, elektrik enerjisini alan ve içindeki elektrik enerjisinden elektriksiz enerjiye dönüştüren bir cihazdır.
Ara bağlantı, güç kaynağı ile yükü birbirine bağlayan kısımdır ve elektrik enerjisini iletme ve kontrol etme rolünü oynar.
2.2 Basit devre
Şekil 3, bir devre şemasıdır. Devre bileşenleri kuru pil E, ampul HL, anahtar S ve tellerdir. HL ampulü direnç elemanıdır R; E güç kaynağıdır ve iç direnç R0'dır; kuru pil ile ampul arasındaki ara bağlantı, direnci göz ardı edilebilen S anahtarıdır ve dirençsiz ideal bir iletken olarak kabul edilir.
3 Devrenin rolü
Şekil 3 Basit devre şeması
(2) İletim ve dönüştürme sinyali
Güç kaynağı sistemindeki güç devresi, elektrik enerjisinin iletimi ve dönüşümünün gerçekleştirilmesinde rol oynar. Santralin ürettiği yüksek voltajlı elektrik, yüksek voltajlı hatlar vasıtasıyla çeşitli yerlere iletilir ve ardından yüksek voltajlı elektrik bir transformatör aracılığıyla düşük voltajlı elektriğe dönüştürülür. Bu tür bir devre genellikle verimliliği artırmak için iletim ve dönüştürme işleminde enerji kaybının mümkün olduğu kadar azaltılmasını gerektirir.
1.2 DC devresi
DC devresinin voltaj ve akımının büyüklüğü ve yönü zamanla değişmez.
1.2.1 Temel kavram
1. Voltaj
Nehir, su seviyesindeki farklılık nedeniyle akabilir. Su her zaman yüksek su seviyesinden düşük su seviyesine akar. Yük, potansiyel fark nedeniyle akabilir. Devrede, herhangi iki nokta arasındaki potansiyel farka, iki nokta arasındaki voltaj denir. Gerilim, akım oluşturmanın temel koşuludur. Devrede, voltaj genellikle U cinsinden ifade edilir ve birim volt (V), büyük ölçü birimi kilovolt (kV) cinsinden ifade edilebilir ve küçük ölçüm birimi genellikle milivolt (mV) veya mikrovolt (V) cinsinden ifade edilir. Aralarındaki ilişki.
Ülkemizde 12V, 24V, 36V DC güvenlik gerilimleri, 110V, 220V gibi endüstriyel DC gerilimleri, AC 220V sivil şehir güç gerilimleri, AC 380V endüstriyel güç gücü ve yüksek gerilim güç dağıtım gerilimleri gibi birçok standart gerilim seviyesi bulunmaktadır. 6kV, 10kV, yüksek voltaj iletim voltajı 110kV, uzun mesafe ultra yüksek voltaj iletim voltajı 330kV ve 500kV'dir.
Voltaj bir voltmetre ile ölçülebilir. Ölçerken, voltmetreyi devreye paralel olarak bağlayın ve voltmetre göstergesinin tam sapmaya yakın olduğu aralığı seçin. Devredeki voltaj tahmin edilemiyorsa, önce geniş bir aralık kullanın ve ardından kaba bir ölçümden sonra uygun bir aralık kullanın Bu, aşırı voltaj nedeniyle voltmetrenin hasar görmesini önleyebilir.
2. Potansiyel
Elektrik alanına yerleştirilen bir yükün potansiyel enerjisinin elektrik miktarına oranı o noktanın potansiyelidir.Örneğin, U potansiyeli ve A, q yükünün potansiyel enerjisini temsil eder.
U = A / q
Formülde, U'nun birimi V, A'nın birimi J ve q'nun birimi C'dir.
Devredeki belirli bir noktanın potansiyelini belirtirken öncelikle referans noktası belirlenmeli ve potansiyeli sıfır ise devredeki belirli bir noktanın potansiyeli, o noktadan referans noktasına kadar olan voltaj değerine eşittir. Bu nedenle potansiyelin değeri, referans noktasının seçimi ile ilgilidir. Potansiyel arama için tüm referans noktaları topraklama sembolü (üstte) ile temsil edilir. Bu seçim, hesap makinesinin bir referans noktasını serbestçe seçmesine gerek kalmadan hesaplama için uygundur.
3. güç kaynağı
Elektrik enerjisine dönüştürülebilen diğer cihaz türlerine güç kaynakları denir. Örneğin, bir jeneratör mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilir ve bir pil kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilir. Kuru piller, jeneratörler vb. Hepsine güç kaynağı denir.
Bir redresör devresi üzerinden alternatif akımı doğru akıma dönüştüren cihaza redresör güç kaynağı denir. Sinyal sağlayabilen elektronik cihaza sinyal kaynağı denir. Transistör önden gelen sinyali yükseltebilir ve yükseltilmiş sinyali sonraki devreye iletebilir Transistör ayrıca sonraki devre için bir sinyal kaynağı olarak kabul edilebilir. Doğrultulmuş güç ve sinyal kaynaklarına bazen güç kaynakları denir.
4. Elektrik hareket gücü
Elektromotor kuvvet, bir güç kaynağının diğer enerji biçimlerini elektrik enerjisine dönüştürme yeteneğini yansıtan fiziksel bir niceliktir.Elektromotor kuvvet, güç kaynağının her iki ucunda voltaj üretir. Devrede, elektromotor kuvveti genellikle E ile ifade edilir ve birim volttur (V).
5. Potansiyel fark
Potansiyel fark, iki nokta arasındaki potansiyel farkıdır. A ve b noktalarındaki potansiyeller sırasıyla 10V ve 5V ise, iki nokta arasındaki potansiyel fark Uab = 10V-5V = 5V; aksi takdirde Uba = 5V-10V = -5V oynayın.
6. Güncel
Yükün yönlü hareketine akım denir. Devrede, akım genellikle J ile temsil edilir. İki tür akım vardır: DC ve AC. Akımın büyüklüğü ve yönü zamanla değişmeyen DC, akımın boyutu ve yönü zamanla değişmeyen AC olarak adlandırılır. Akım birimi amperdir (A) ve miliamper (mA) veya mikroamper (A) da birim olarak yaygın olarak kullanılır. Aralarındaki ilişki
Doğru akımın yönü, güç kaynağının pozitif kutbundan güç kaynağının negatif kutbuna doğrudur.
Akım bir ampermetre ile ölçülebilir. Ölçerken ampermetreyi devreye seri olarak bağlayın ve ampermetre göstergesinin tam sapmaya yakın olduğu aralığı seçin. Devredeki akım tahmin edilemiyorsa, önce geniş bir aralık kullanın ve ardından kaba ölçümden sonra uygun bir aralık kullanın. Bu, aşırı akımın ampermetreye zarar vermesini önleyebilir.
7. yük
Elektrik enerjisini diğer enerji türlerine dönüştüren cihaza yük denir. Örneğin, bir motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürebilir, bir ampul elektrik enerjisini ısı ve ışık enerjisine dönüştürebilir ve bir hoparlör elektrik enerjisini ses enerjisine dönüştürebilir. Motorlar, dirençler, ampuller, hoparlörler vb. Hepsine yük denir. İkinci aşama transistörü, önceki aşama için bir yük olarak da kabul edilebilir.
8. direnç
Devrede akımın geçişini engelleyen ve enerji tüketimine neden olan bileşenlere dirençler denir. Direnç genellikle R olarak ifade edilir ve birim ohm () ve kiloohm (k) veya megaohm (M) da birim olarak yaygın olarak kullanılır. Aralarındaki ilişki
Bir iletkenin direnci, iletkenin malzemesi, kesit alanı, uzunluğu ve sıcaklığı ile belirlenir. Genel bir telin direnci aşağıdaki formülle elde edilebilir:
R = L / S
Formülde L, telin uzunluğudur (m); S, telin kesit alanıdır (mm2); , telin direncidir (Q · mm2 / m).
Özdirenç , elektriksel hesaplamalarda önemli bir fiziksel sabittir. Farklı malzemelerden nesnelerin farklı dirençleri vardır. Değeri, bu malzemeden yapılmış lm uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanına sahip bir telin + 20 ° C sıcaklıkta direnç değerine eşdeğerdir. Direnç, çeşitli malzemelerin iletkenliğini doğrudan yansıtır. Malzemenin direnci ne kadar büyükse, iletkenliği o kadar kötüdür; direnç ne kadar küçükse iletkenlik o kadar iyidir.
Direnç, bir multimetre ohm bloğu ile ölçülebilir. Ölçerken, multimetre işaretçisinin sapma aralığının yarısı kadar bir ohm bloğu seçin. Ölçülecek direnç devrede kaynaklanıyorsa, bir ucu çıkarıldıktan sonra ölçülmeli ve insan vücudu direnç kablosuyla temas halinde olamaz.
Yaygın metal malzemelerin direnci Tablo 1-1'de gösterilmektedir.
Tablo 1-1 Genel metal malzemelerin direnci (20 )
9. kapasite
Kapasitans, bir iletkenin yükü depolama yeteneğini ölçen fiziksel bir niceliktir. İki yalıtımlı iletkene belirli bir voltaj uygulandığında, belirli miktarda elektrik depolayacaklardır. İletkenlerden biri pozitif yükleri, diğer iletken ise eşit negatif yükleri depolar. Uygulanan voltaj ne kadar yüksekse, o kadar fazla depolanmış elektrik. Depolanan elektrik, uygulanan voltajla doğru orantılıdır ve oranlarına kapasitans denir. Voltaj U ile temsil ediliyorsa, elektrik Q ile temsil edilir ve kapasitans C ile temsil edilir, o zaman
Q = UC
Kapasitans birimi farad (F) ve mikrofarad (F) veya picofarad (pF) da birim olarak yaygın olarak kullanılır. İlişkileri
1F = 1012pF
Kapasitans, bir kapasitans test cihazı ile ölçülebilir veya kabaca bir multimetre ohm bloğu ile tahmin edilebilir.
10. indüktans
Endüktans, bir bobinin elektromanyetik indüksiyon üretme yeteneğini ölçen fiziksel bir niceliktir. Bir bobine bir akım uygulandığında, bobin etrafında bir manyetik alan üretilecek ve manyetik akı bobinden geçecektir. Bobine akan akım ne kadar büyükse, manyetik alan o kadar güçlü ve bobinden geçen manyetik akı o kadar büyük olur. Deneyler, bobinden geçen manyetik akının içeri akan akımla orantılı olduğunu ve oranlarının kendi kendine endüktans olarak da adlandırıldığını kanıtladı. Bobinden geçen manyetik akı West ile temsil ediliyorsa, akım I ile temsil edilir ve endüktans L ile temsil edilir, o zaman
L = Q / I
Endüktans birimi henry (H) 'dir ve birim olarak milihenry (mH) veya microhenry (H) de yaygın olarak kullanılır. İlişkileri
1H = 1000mH
lmH = 1000H
11. Elektrik
Enerji dönüşümü, akım devreden geçtiğinde gerçekleşir. Güç kaynağının içinde, harici kuvvet, iş yapmak ve diğer enerji biçimlerini elektrik enerjisine dönüştürmek için güç kaynağının iki kutbuna hareket etmek için pozitif ve negatif yükleri sürmek için sürekli olarak elektrik alan kuvvetinin üstesinden gelir. Harici devre yoluyla, yük sürekli olarak yüke gönderilir ve elektrik enerjisini diğer enerji biçimlerine dönüştürür.
Yük tarafından tüketilen elektrik enerjisi, terminal voltajı ile yükün çarpımına eşittir ve yük, akım ve zamanın çarpımına eşittir, yani
A = UQ = IUt (1-5)
Formülde A elektrik enerjisidir, birim J'dir; U terminal voltajıdır, birim V'dir; Q elektrik yüküdür, birim C'dir.
12. Elektrik işi
Akımın yaptığı iş, devre tarafından tüketilen elektrik enerjisine eşittir ve devrede tüketilen elektrik enerjisi devredeki yükü hareket ettirmek için yapılan işe eşittir. Elektrik işini hesaplamak için formül
A = U2 / Rt
A = I2Rt
13. Elektrik gücü
Bir birim zamanda devre tarafından üretilen veya tüketilen elektrik enerjisine, P ile temsil edilen elektrik gücü veya kısaca güç denir ve birim W'dir.
P = A t = IUt t = IU (1-8)
P = U2 / R (1-9)
P = I2R (1-10)
Formülde P, elektrik gücüdür (W, 1W = lJ / s); t, zamandır (s).
14. Kondüktör
Akımı iyi iletebilen nesnelere iletken denir. İletkenlerden yapılan elektriksel malzemelere iletken malzemeler denir. Metal, yaygın olarak kullanılan iletken bir malzemedir. Metallere ek olarak toprak, insan vücudu, doğal su, asitler, alkaliler, tuzlar ve bunların çözeltileri gibi diğerleri de iletkendir.
Bir metalin elektriği iyi iletebilme nedeni atomik yapısı ile belirlenir. Metal atomlarının en dış tabakasındaki elektronlar nispeten gevşek bir şekilde çekirdeğe bağlanır, bu nedenle elektronların bu kısmı kendi çekirdeğinden kolayca kopabilir ve diğer çekirdeklerle birleşebilir.Elektronlarını kaybeden atomların birleşecek yeni elektronları vardır. süreç. Gümüş en küçük özdirence ve en iyi elektriksel iletkenliğe sahiptir ancak yüksek fiyatı nedeniyle sadece anahtar kontakları gibi birkaç yerde kullanılmaktadır.Bakır ve alüminyum genel elektrik ekipmanlarında en yaygın kullanılanlardır.
Elektriği iletebilen ve büyük bir direnç değerine sahip bazı malzemeler olsa da, insanlar bunları genellikle elektrikli sobalarda veya elektrikli fırınlarda elektrikli ısıtma telleri gibi bazı elektrikli cihazlarda direnç malzemeleri veya elektrikli ısıtma malzemeleri olarak kullanırlar.
15. Yalıtkan
Elektriği iletemeyen veya aşırı derecede zayıf iletkenliğe sahip nesnelere izolatör denir. Yaygın izolatörler arasında ahşap, taş, kauçuk, cam, mika ve porselen bulunur. Bir yalıtkanın atomik yapısı bir iletkenden farklıdır.Elektronlar ve atom çekirdeği sıkı bir şekilde birleştirilir ve ayrılması son derece zordur.Bu tür maddeler bir güç kaynağına bağlandığında, içinden geçen akım çok küçüktür (neredeyse sıfıra yakın). Farklı potansiyellere sahip yüklü nesneleri izole etmek için yalıtım etkisini kullanabilir.
Genel olarak, yalıtkan malzemeler için gereksinimler, son derece yüksek yalıtım direnci ve elektriksel dayanım, daha iyi ısı ve nem direnci, daha yüksek mekanik dayanım ve uygun işlemedir.
Hava hepimize aşinadır, doğada doğal bir yalıtım malzemesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Kağıt, mineral yağ, kauçuk ve seramiklerin tümü yaygın olarak kullanılan yalıtım malzemeleridir. Son yıllarda, organik sentez endüstrisinin yükselişi nedeniyle, yeni elektrikli ekipmanların üretimi için iyi koşullar sağlayan çeşitli yalıtım malzemeleri ortaya çıkmaya devam ediyor.
Elektrik ve ısının uzun vadeli etkisi altında, özellikle kimyasal korozyon durumunda, yalıtım malzemesi yavaş yavaş eskir, orijinal elektrik ve mekanik özelliklerini azaltır ve hatta bazen yalıtımını tamamen yitirir. B Bu nedenle, yalıtım performansının elektriksel olduğunu sık sık kontrol edin Ekipman bakımında ana görevlerden biri. İzolasyon direnci, yalıtım malzemelerinin ana teknik göstergesidir. Ekipmanın yalıtım direncini ölçmek için genellikle bir megohmmetre kullanılır. Genel olarak, düşük voltajlı elektrikli ekipmanın izolasyon direnci 0,5M'den büyük olmalıdır. Nemli yerlerde kullanılan mobil cihazlar ve cihazlar için izolasyon direnci daha büyük olmalıdır.
16. Yarı iletken
Adından da anlaşılacağı gibi sözde yarı iletken, iletkenliğinin silikon, germanyum, selenyum gibi iletkenler ve yalıtıcılar arasında olması ve çoğu metal oksit ve sülfitin yarı iletken olmasıdır.
Yarı iletkenlerin iletkenliği farklı koşullar altında büyük ölçüde değişir.Örneğin, bazı yarı iletkenler (kobalt, manganez, nikel vb. Gibi) sıcaklığa özellikle duyarlıdır.Ortam sıcaklığı arttığında iletkenlikleri çok artacaktır. Bu özelliği kullanarak çeşitli termistörler yapılır. Örneğin, bazı yarı iletkenler (sülfür ve kadmiyum ve kurşun gibi selenid gibi) ışığa maruz kaldıklarında çok iletken hale gelirler; ışık olmadığında yalıtkanlar gibi iletken olmazlar. Bu özelliği kullanarak çeşitli foto dirençler yapılır. .
Daha da önemlisi, saf bir yarı iletkene az miktarda belirli bir safsızlık eklenirse, iletkenlik yüzbinlerce hatta milyonlarca kez artabilir. Örneğin, saf silikona borun milyonda bir kısmı eklendikten sonra, silikonun direnci yaklaşık 2 × 103 · m'den yaklaşık 4 × 10_3 · m'ye düşer. Bu özelliği kullanarak, yarı iletken diyotlar, triyotlar, alan etkili transistörler ve tristörler gibi farklı amaçlar için çeşitli yarı iletken cihazlar yapılmıştır.
1.2.2 Devrenin çeşitli durumları
(1) Açık durum (açık durum)
Devrenin anahtarı kapalı olduğunda buna açık devre denir. Karakteristik özelliği, akımın sıfır olması ve güç kaynağı terminalindeki voltaj değerinin, güç kaynağının her iki ucundaki elektromotor kuvvetidir. Bakım devresi açık devre durumunda yapılmalıdır. Bu durumda devre çalışmaz ve ısı üretmez.
(2) Kısa devre durumu
Devrede voltaj bulunan iki nokta sıfır dirençli bir iletken ile bağlandığında, + 'ya kısa devre denir. Karakteristik özelliği, akımın çok büyük olmasıdır. Akımın ısıl etkisine göre iletken tarafından tüketilen elektrik enerjisi
A = IUt = I2Rt (1,11)
Direnç tarafından tüketilen tüm elektrik enerjisi ısıya dönüştürülürse (Q = I2Rt), yalıtım bileşenleri yanacak ve ekipman zarar görecektir. Kısa devreleri önlemek için devrede sigorta yapın. Bazen kısa devre akımının ürettiği yüksek sıcaklık, metal kaynağı için kullanılabilir.
(3) Anma çalışma koşulu
Anma akımı genellikle elektrikli ekipman için belirtilir. Anma akımı, elektrikli ekipmanın izin verilen maksimum geçişini ifade eder
In ile temsil edilen büyük akım. Gerçek devre In'den küçük olduğunda hafif yük; In'e eşit olduğunda tam yük, tam yük ise nominal çalışma durumudur; In'den büyük olduğunda aşırı yük denir ve aşırı yüklenmeye izin verilmez. Bazı ekipmanlar nominal akımı değil, nominal gerilimi, yani Un ve nominal gücü Pn'yi işaretler.
1.3 Seri ve paralel devreler
1.3.1 Direnç serisi / paralel devre
Devrede bileşenler uçtan uca sırayla bağlanır ve her bileşen aynı akımı geçer.Bu bağlantı ilişkisine bileşenlerin seri bağlantısı denir. Seri devrenin voltaj bölücü işlevi vardır ve döngüdeki akım Şekil 1-4'te gösterildiği gibi her yerde eşittir.
İlk bileşenler ise. Baş ve kuyruk. Kuyruklar bağlıysa ve aynı voltaj altındaysa, bu bağlantıya Şekil 1-5'te gösterildiği gibi bileşenlerin paralel bağlantısı denir.
Şekil 1. 4 dirençli seri devre
Şekil 1.5 Direnç paralel devresi
Dirençler R1 ve R2 seri olarak bağlanmıştır ve toplam direnç ölçeğini hesaplama formülü şöyledir:
R = R1 + R2 + ··· + Rn (1-12)
Örnek 1 Şekil 1-4'te gösterilmiştir, RI = IOQ, kafa karışıklığı = 20Q, toplam direnci bulun
Çözüm: R = Rl + RE = 10 + 20 = 30 (Q)
2. Paralel olarak dirençlerin parametrik hesaplanması
Dirençler Rl ve R2 paralel olarak bağlanır ve toplam direnci R hesaplama formülü şöyledir:
R toplam = (R1R2) / (R1 + R2)
Örnek 2, Şekil 1-5'te gösterilmiştir, R1 = 20Q, R2 = 40Q, paralellemeden sonra toplam direnç ölçeğini bulun.
Çözüm: R = (R1R2) / (R1 + R2) = 13
Paralel devrenin özellikleri: Paralel devrenin şönt işlevi vardır ve her daldaki voltaj her yerde eşittir. 3. Hibrit devrenin hesaplanması, bileşen düzenine veya seri (paralel) ve ardından paralel (seri) yöntemine göre hesaplanabilir.
1.3.2 Kondansatör serisi / paralel devre.
Kondansatör serisi / paralel bağlantı bağlantı şekli direnç serisi / paralel bağlantı ile aynıdır, ancak hesaplama formülü farklıdır.
1. Paralel olarak kapasitörlerin parametrik hesaplanması
Şekil 1-6'da gösterildiği gibi, C1 ve C2 kapasitörleri paralel bağlandığında, toplam kapasitans C
C = Cl + C2
2. Kondansatör serisi
Şekil 1-7'de gösterildiği gibi, C1 ve C2 kapasitörleri seri olarak bağlandığında, toplam kapasitans C
C = (C1 * C2) / (C1 + C2)
Şekil 1-6 Kondansatör paralel devresi
Şekil 1-7 Kondansatör serisi devresi
1.4 Temel devre kanunları
1.4.1 Ohm kanunu
Direncin iki ucuna U voltajı uygulandıktan sonra (bir ampul veya direnç gibi), içinden bir akım I olması gerektiğini biliyoruz.O halde direnç R ile voltaj ve akım arasındaki niceliksel ilişki nedir? Jia Ohm birçok deney yaptı ve temel bir kanun olan Ohm kanunu ile geldi. İletkendeki akım I, iletken üzerindeki gerilim U ile orantılıdır ve iletkenin direnci R ile ters orantılıdır, yani
Ben = U / R
Bu kanuna Ohm kanunu denir. Üç miktar voltaj, akım ve dirençten ikisini biliyorsanız, üçüncü miktarı Ohm yasasına göre bulabilirsiniz, yani
Ben = U / R
AC devrelerinde, Ohm yasası da geçerlidir, ancak direnç, empedans z olarak değiştirilmelidir, yani
Ben = U / Z
Formülden, uygulanan gerilim U sabit olduğunda, direnç ölçeği (Z) ne kadar büyükse, akım r'nin o kadar küçük olduğu görülebilir. Açıkçası, direncin akımı engelleme fiziksel özelliği vardır. Uluslararası Birimler Sisteminde, direnç birimi ohm (Q) 'dur. Devre üzerindeki voltaj 1V ve içinden geçen akım 1A olduğunda, devrenin bu bölümünün direnci 1Q'dur. Yüksek direnci ölçerken, birim olarak kiloohm (kQ) veya megohm (Mfl) kullanın. ,.
Gerilim ve akımın tanımından bilerek, dirençteki akımın yönü, hem yüksek potansiyel uçtan düşük potansiyel uca, gerilimin yönü ile aynıdır. .
Ohm kanunu sadece lineer direnç elemanları için değil, zamanla değişen gerilim ve akımlar için de geçerlidir.Yani, herhangi bir zamandaki akım, direnç ölçeğine bölünen o andaki gerilime eşit olmalıdır.
Direnç devrede güç tüketir. Tükettiği güç
P = IU (elektrik gücünün tanımı) (1.19) Denklem (1.19), bir direncin güç tüketimini hesaplamak için kullanılan bir formüldür. Bir direnç için, dört nicelik gerilim, akım, güç ve direnç arasından, herhangi iki nicelik bilindiği sürece, diğer iki miktarın belirlenebileceği görülebilir.
Örnek 1100W'lık bir elektrik ampulü 220V güç kaynağına bağlanır ve ampulün direncini ve akımını bulur.
Çözüm: I = P / U = 100/220 = 0. 4 (A)
R = U / I = 220 / 0.4 = 550 (Q).
1.4.2 Düğüm akım kanunu
Devrede bileşenlerin ve bileşenlerin bağlandığı bir yer olmalı ve bileşenlerin birleştiği yere bağlantı olarak diyoruz. Şekil 1.8'de 6 düğüm vardır a, b, c, d, e, f, ancak ikiden fazla bileşenin bağlandığı yeri (veya akımın birleştiği ve ıraksadığı yeri) çağırmak gelenekseldir. . Dolayısıyla, Şekil 1.8'de sadece 4 düğüm vardır.
Düğüm, bileşenlerle ayrılmayan bir çizgi olarak görülebilir. Şekil 1.8'de olduğu gibi, üst düğüm E, C, R1 ve R2'nin pozitif kutbunu bağlayan çizgidir.
Düğüm akımı yasası: Bir düğüme akan akım, düğümden çıkan akıma eşittir. Örneğin, yukarıdaki düğüm için
Şekil 1.8
Ben = I1 + I2
Örnek 2 Devredeki a düğümü Şekil 1.8'de gösterilmiştir, I1 = 10A, I2 = 20A, find I? '
Çözüm: Düğüm akımı yasasından
Ben = 11 + 12 = 10 + 20 = 30 (A)
Düğüm akımı yasasının herhangi bir devre, herhangi bir düğüm ve her zaman için geçerli olduğu, doğru akım için olduğu kadar alternatif akım için de geçerli olduğu belirtilmelidir.
1-4.3 Gerilim Yasası
Bir devrede, iki düğüm arasındaki akım yoluna dal denir. Şekil 1.9'da gösterildiği gibi, 4 dal vardır: E ve r bir daldır, C bir daldır, R1 ve R2 bir daldır ve R3 bir daldır. . . ,
Düğüm voltaj yasası: Devredeki herhangi iki düğüm arasındaki voltaj (a, .b / Jab arasındaki voltaj gibi), herhangi bir yol boyunca düşük bir potansiyele kadar yüksek bir potansiyelden voltaj düşüşünün cebirsel toplamına eşittir.
Şekil l-9 Gerilim kanunu devresi
1.4.4 Süperpozisyon ilkesi
Süperpozisyon ilkesi, doğrusal devreleri analiz ederken yaygın olarak kullanılan bir ilkedir. Dal akımı yöntemiyle listelenen denklemler doğrusal cebirsel denklemlerdir. Doğrusal cebir denklemlerinin üst üste gelmesine göre, devrenin üst üste binme ilkesi türetilebilir. Devre Şekil 1.10'da gösterilmektedir.
Şekil 1.10 Süperpozisyon ilkesi devresi
Süperpozisyon ilkesi kullanılırken aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.
(1) Bir güç kaynağı tek başına çalışacak şekilde ayarlandığında, diğer güç kaynaklarının tümü sıfıra ayarlanmalıdır. İdeal voltaj kaynağı kısa devre, ideal akım kaynağı açık devre olarak görülmeli, ancak güç kaynağının iç direnci korunmalıdır.
(2) Her güç kaynağı tek başına hareket ettiğinde üretilen akımın önündeki işaret göz ardı edilmemeli ve üst üste getirildiğinde cebirsel toplam alınmalıdır.
(3) Üst üste binme ilkesi yalnızca doğrusal bir devrenin voltajını veya akımını çözmek için kullanılabilir, ancak doğrusal olmayan bir devrede kullanmak bir yana, gücü üst üste koymak için kullanılamaz.
1.4.5 Eşdeğer güç kaynağı teoremi
(1) Karmaşık bir devrede, bir dal akımı isteniyorsa, geri kalanı aktif iki terminalli bir ağ olarak kabul edilebilir. Thevenin teoremini ve Norton teoremini, bu aktif iki terminalli ağı bir voltaj kaynağı veya bir akım kaynağı eşdeğeriyle değiştirmek için kullanmak sorunun analizini büyük ölçüde basitleştirebilir.
(2) Thevenin teoremi, aktif iki uçlu ağın E olarak bir elektromotor kuvveti ve bir cetvel olarak iç direnci kullandığını belirtir. Voltaj kaynağının eşdeğer ikamesi için koşullar: Voltaj kaynağının elektromotor kuvveti, aktif iki terminalli ağın açık devre voltaj sülfonuna eşittir ve voltaj kaynağının iç direnci, aktif iki terminalli ağın karşılık gelen pasif iki terminalli ağa eşdeğer değerine eşittir. direnç.
(3) Norton'un teoremi, etkin iki uçlu ağın, beş akım ve rüzgarın iç direncine sahip bir akım kaynağıyla değiştirildiğini belirtir. Geçerli kaynağın şu anki beşi, etkin iki uçlu ağın kısa devre akımına ve akım kaynağının iç direncine eşittir İnsanlar, bu aktif iki uçlu ağı karşılık gelen pasif = uçbirim ağının eşdeğer direncine dönüştürmeye eşdeğerdir.
(4) Özel aktif iki uçlu ağ, karşılık gelen pasif iki uçlu ağa dönüştürüldüğünde, tüm sabit voltaj kaynaklarının kısa devre olduğu, tüm sabit akım kaynaklarının açık olduğu ve iç direncin muhafaza edilmesi gerektiği unutulmamalıdır.
(5) Eşdeğer güç teoremi uygulanırken, sabit voltaj kaynağı ile paralel bağlanan devre kaldırılabilir ve sabit akım kaynağı ile seri olarak direnç kaldırılabilir. Devre daha karmaşık olduğunda, süperpozisyon ilkesini kullanabilir veya Thevenin teoremini iki kez uygulayabilirsiniz.
