Σειρά Συνδυασμοί Αντιστάσεων

Εάν έχετε υψηλή πηγή ενέργειας και πρέπει να τροφοδοτήσετε με ηλεκτρική ενέργεια ένα μικρότερο εξάρτημα, πρέπει να μειώσετε την επίπεδο τάσης όπως απαιτείται. Συγκεκριμένα, αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση κατάλληλων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, στα οποία οι αντιστάσεις παίζουν ζωτικό ρόλο. Στην ηλεκτρική και ηλεκτρονική μηχανική, υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι για τη σύνδεση εξαρτημάτων. Ο συνδυασμός σειρών είναι ο πρώτος τύπος, ενώ ο παράλληλος συνδυασμός είναι ο δεύτερος. Όταν τα εξαρτήματα συνδέονται σε έναν σειριακό συνδυασμό αντιστάσεων, το ίδιο ρεύμα ρέει μέσα από όλα αυτά. Ωστόσο, η τάση ποικίλλει. Επομένως, η μέγιστη εφαρμοζόμενη τάση θα είναι ισοδύναμη με το άθροισμα των απωλειών ρεύματος σε κάθε στοιχείο.

  Συνδυασμός Αντιστάσεων

Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η διέλευση φορτισμένων σωματιδίων. Η ροή φόρτισης θα είναι συνεχής σε ρεύμα ρεύματος. Αυτό συμβαίνει επειδή μια ροή ηλεκτρικής ενέργειας μετακινείται από υψηλότερο ηλεκτρικό δυναμικό σε χαμηλότερο.

  Το ρεύμα μπορεί να ρέει μόνο μέσω ενός κυκλώματος κλειστού βρόχου από αγώγιμο υλικό. Αυτό συμβαίνει επειδή όλα τα καλώδια στο κύκλωμα πηγαίνουν προς την ίδια κατεύθυνση, σχηματίζοντας ένα πλήρες κύκλωμα.

Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία συνδυασμών. Υπάρχουν δύο τρόποι για να τακτοποιήσετε τις αντιστάσεις σε διάφορους συνδυασμούς:

(i) Συνδυασμός σειράς αντιστάσεων

(ii) Παράλληλος συνδυασμός αντιστάσεων

Σειρά Συνδυασμός Αντιστάσεων:

Οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά όταν συνδέονται μεταξύ τους, επιτρέποντας στο ρεύμα να ρέει από τη μια αντίσταση στην άλλη . Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν τρεις αντιστάσεις. Κάθε αντίσταση έχει μια τιμή ωμ R1, R2 ή R3.

Όταν μεμονωμένες αντιστάσεις βρίσκονται σε συνδυασμό σειράς, η συνολική αντίσταση ισούται με το άθροισμα των αντιστάσεων τους, το οποίο μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά.

Το R ισούται με R1 + R2 + R3.

R =συνολική αντίσταση

 

Χαρακτηριστικά

• Σε έναν σειριακό συνδυασμό αντιστάσεων, όλες οι αντιστάσεις συνδέονται σε μία γραμμή.

• Με αυτήν τη μέθοδο συνδέσεων αντίστασης, η τρέχουσα τιμή παραμένει σταθερή σε όλες τις αντιστάσεις.

• Το ρεύμα που διαρρέει κάθε αντίσταση είναι σταθερό.

  IR1=IR2 =IR3 =1mA

Τρεις αντιστάσεις είναι διατεταγμένες σε έναν σειριακό συνδυασμό σε αυτό το κύκλωμα, συγκεκριμένα R1, R2 και R3.

• Επειδή το κύκλωμα περιέχει έναν σειριακό συνδυασμό αντιστάσεων, θα αθροίσουμε και τις τρεις αυτές αντιστάσεις για να λάβουμε τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος.

Rt =R1 +R2 +R3

• Αντικαθιστώντας τις τιμές τέτοιων αντιστάσεων στην εξίσωση που αναφέρεται παραπάνω, μπορούμε να λάβουμε την ισοδύναμη αντίσταση του κυκλώματος.

Req =2Ω + 3Ω + 5Ω =10Ω

• Έτσι, η ισοδύναμη αντίσταση θα είναι δέκα ohms. μπορεί εναλλακτικά να θεωρηθεί ως ο σειριακός συνδυασμός αντιστάσεων που μπορεί να αντικατασταθεί για όλες τις αντιστάσεις στο κύκλωμα.

• Η τελική έκφραση για τον προσδιορισμό της καθαρής αντίστασης του κυκλώματος είναι η εξής.

Rt =Rx + Ry + Rz + ….. Rn

Η τάση της σειράς Συνδυασμός αντιστάσεων

• Η τάση σε κάθε αντίσταση είναι διαφορετική στο κύκλωμα. Μια αλλαγή στις τιμές αντίστασης έχει ως αποτέλεσμα μια μεταβλητή πτώση τάσης σε κάθε αντίσταση.

• Μπορούμε να λάβουμε τη συνολική τάση στους ακροδέκτες του κυκλώματος χρησιμοποιώντας τον συγκεκριμένο τύπο,

Vt =VR1 + VR2 + VR3 =10V

  Εφαρμόζοντας τον νόμο του Ohm σε κάθε αντίσταση, μπορούμε να προσδιορίσουμε την τάση σε αυτήν.

VR1=I x R1=1A x 2Ω =2V

VR2 =I x R2 =1A x 3Ω =3V

VR3=I x R3 =1A x 5Ω =5V

  Προσθέτοντας αυτές τις τάσεις, παίρνουμε 10 βολτ, που είναι η εφαρμοζόμενη τάση του κυκλώματος.

• Ως αποτέλεσμα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η συνολική τάση σε όλα τα κυκλώματα του συνδυασμού σειράς είναι ίση.

Vt=VRx + VRy +VRz+……..+ VRn

  Εφαρμογές Συνδυασμού Σειρών Αντιστάσεων

• Σχεδιάζουμε και λύνουμε ένα κύκλωμα για να δείξουμε την πρακτική χρήση ενός συνδυασμού σειράς αντιστάσεων.

• Μια αντίσταση που εξαρτάται από το φως στο κύκλωμα μετατρέπει οποιοδήποτε φυσικό μέγεθος σε ηλεκτρικό σήμα.

• Ας υποθέσουμε ότι το LDR έχει τιμή δέκα kilo-ohms και η αντίσταση RX έχει τιμή χίλια ohms.

Vout =Rx/(Rx +Ry) x Vin

=1000/(10000 +1000) x 12

Vout =1,09

Παράλληλος συνδυασμός αντιστάσεων:

Όταν δύο ή ακόμη περισσότερες αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα μεταξύ δύο θέσεων, το ρεύμα που διαρρέει κάθε αντίσταση είναι πηγαίνοντας σε διαφορετική κατεύθυνση. Σε τέτοια κυκλώματα, το ρεύμα διαιρείται και ανασυνδυάζεται στους κλάδους.

Με τη χρήση μαθηματικών τύπων, η ισοδύναμη αντίσταση για οποιαδήποτε σειρά παράλληλων συνδυασμών αντιστάσεων (R1, R2, R3 , R4, R5, ……..)ως,

1/Req =1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1 /R5 + ……..

 

Συμπέρασμα:

Η αντίσταση είναι ένα παθητικό ηλεκτρικό εξάρτημα δύο ακροδεκτών που εφαρμόζει την ηλεκτρική αντίσταση ως στοιχείο κυκλώματος. Στα κυκλώματα, οι αντιστάσεις μειώνουν τη ροή του ρεύματος και την παρούσα τάση. Τα πολλά στοιχεία ενός ηλεκτρικού κυκλώματος συνδέονται σε σειριακό ή παράλληλο συνδυασμό για να δημιουργήσουν διάφορα δίκτυα αντίστασης. Μερικές φορές, σειρές και παράλληλοι συνδυασμοί αντιστάσεων σε πολλούς βρόχους μέσα στο ίδιο κύκλωμα δημιουργούν ένα πιο περίπλοκο δίκτυο αντίστασης. Είναι κρίσιμο να το κατανοήσουμε αυτό, καθώς οι αντιστάσεις δεν απομονώνονται ποτέ. Αντίθετα, συνδέονται ως μέρος ενός μεγαλύτερου κυκλώματος που περιέχει πολλές αντιστάσεις σε διάφορους συνδυασμούς.