Rezistoarele individuale pot fi conectate împreună fie într-o conexiune în serie, fie într-o conexiune paralelă, fie în combinații atât de serie, cât și paralele, pentru a produce rețele de rezistoare mai complexe rezistența echivalentă este combinația matematică a rezistențelor individuale conectate între ele.
Un rezistor nu este doar o componentă electronică fundamentală care poate fi utilizată pentru a converti o tensiune într-un curent sau un curent într-o tensiune, ci prin corect ajustându-și valoarea, o ponderare diferită poate fi plasată pe curentul convertit și / sau tensiunea, permițându-i utilizarea în circuite și aplicații de referință de tensiune.
Rezistoarele din serie sau rețelele de rezistențe complicate pot fi înlocuite cu un singur rezistență echivalentă, REQ sau impedanță, ZEQ și indiferent care este combinația sau complexitatea rețelei de rezistențe, toate rezistențele respectă aceleași reguli de bază definite de Legea lui Ohm și C de Kirchhoff Ircuit Laws.
Rezistoarele din serie
Se spune că rezistoarele sunt conectate în „Seria”, atunci când sunt înlănțuite într-o singură linie. Deoarece tot curentul care trece prin primul rezistor nu are altă cale de parcurs, acesta trebuie să treacă și prin al doilea rezistor și al treilea și așa mai departe. Apoi, rezistențele din serie au un curent comun care curge prin ele, deoarece curentul care trece printr-un rezistor trebuie să curgă și prin celelalte, deoarece poate lua o singură cale.
Atunci cantitatea de curent care curge printr-un setul de rezistențe în serie va fi același în toate punctele dintr-o rețea de rezistențe în serie. De exemplu:
În exemplul următor rezistențele R1, R2 și R3 sunt toate conectate împreună în serie între punctele A și B cu un curent comun, curg prin ele.
Circuitul rezistorului în serie
Deoarece rezistențele sunt conectate împreună în serie, același curent trece prin fiecare rezistor din lanț și rezistența totală, RT al circuitului trebuie să fie egală cu suma tuturor rezistențelor individuale adăugate împreună. Aceasta este
și luând valorile individuale ale rezistențelor în exemplul nostru simplu mai sus, rezistența echivalentă totală, REQ este, prin urmare, dată ca:
REQ = R1 + R2 + R3 = 1kΩ + 2kΩ + 6kΩ = 9kΩ
Deci vedem că putem înlocui toate cele trei rezistențe individuale de mai sus cu un singur rezistor „echivalent” care va avea o valoare de 9kΩ.
În cazul în care patru, cinci sau chiar mai multe rezistențe sunt conectate toate într-un circuit de serie, rezistența totală sau echivalentă a circuitului, RT ar fi în continuare suma tuturor rezistențelor individuale conectate împreună și a celor mai multe rezistențe adăugate la serie , cu atât este mai mare rezistența echivalentă (indiferent de valoarea lor).
Această rezistență totală este în general cunoscută sub numele de rezistență echivalentă și poate fi definită ca „o valoare unică a rezistenței care poate înlocui orice număr de rezistențe în serie fără alterină g valorile curentului sau tensiunii din circuit „. Apoi, ecuația dată pentru calcularea rezistenței totale a circuitului la conectarea rezistențelor în serie este dată ca:
Ecuația rezistenței în serie
Rețineți atunci că rezistența totală sau echivalentă, RT are același efect asupra circuitului ca combinația originală de rezistențe, deoarece este suma algebrică a individului rezistențe.
 |
Dacă două rezistențe sau impedanțe în serie sunt egale și de aceeași valoare, atunci rezistența totală sau echivalentă, RT este egală cu dublul valorii unui rezistor. Aceasta este egală cu 2R și pentru trei rezistențe egale în serie, 3R etc. |
 |
Dacă două rezistențe sau impedanțele în serie sunt inegale și cu valori diferite, apoi rezistența totală sau echivalentă, RT este egală cu suma matematică a celor două rezistențe. Aceasta este egală cu R1 + R2. Dacă trei sau mai multe rezistențe inegale (sau egale) sunt conectate în serie, atunci rezistența echivalentă este: R1 + R2 + R3 + … etc. |
Un punct important de reținut despre rezistențele din rețelele de serie pentru a verifica dacă matematica este corectă. Rezistența totală (RT) a oricăror două sau mai multe rezistențe conectate împreună în serie va fi întotdeauna MAI MARE decât valoarea celui mai mare rezistor din lanț. În exemplul nostru de mai sus RT = 9kΩ, unde rezistența cu cea mai mare valoare este de numai 6kΩ.
Tensiunea rezistorului din serie
Tensiunea pe fiecare rezistor conectat în serie respectă reguli diferite de cea a curentului din serie. Din circuitul de mai sus știm că tensiunea totală de alimentare între rezistențe este egală cu suma diferențelor de potențial între R1, R2 și R3, VAB = VR1 + VR2 + VR3 = 9V.
Utilizarea legii lui Ohm , tensiunea la rezistențele individuale poate fi calculată ca:
Tensiunea la R1 = IR1 = 1mA x 1kΩ = 1V
Tensiunea la R2 = IR2 = 1mA x 2kΩ = 2V
Tensiunea pe R3 = IR3 = 1mA x 6kΩ = 6V
oferind o tensiune totală VAB de (1V + 2V + 6V) = 9V care este egală cu valoarea tensiunii de alimentare. Apoi, suma diferențelor de potențial între rezistențe este egală cu diferența totală de potențial în combinație și în exemplul nostru acesta este de 9V.
Ecuația dată pentru calcularea tensiunii totale într-un circuit de serie care este suma tuturor tensiunilor individuale adăugate este dată ca:
Atunci rezistorul de serie rețelele pot fi, de asemenea, considerate ca „divizoare de tensiune”, iar un circuit de rezistență în serie având N componente rezistive va avea tensiuni diferite de-a lungul acestuia, menținând în același timp un curent comun.
Prin utilizarea legii lui Ohm, fie tensiunea, curentul sau rezistența oricărui circuit conectat în serie poate fi găsit cu ușurință, iar rezistența unui circuit în serie poate fi schimbată fără a afecta rezistența totală, curentul sau puterea la fiecare rezistor.
Rezistoarele din seria Exemplul nr. 1
Folosind Legea lui Ohms, calculați rezistența echivalentă a seriei, curentul din serie, căderea de tensiune și puterea pentru fiecare rezistor din următoarele rezistențe din circuitul de serie.
Toate datele pot fi găsite de folosind Legea lui Ohm și pentru a face viața un pic mai ușoară, putem prezenta aceste date sub formă de tabel.
Apoi pentru circuitul de mai sus, RT = 60Ω, IT = 200mA, VS = 12V și PT = 2.4W
Circuitul divizorului de tensiune
Putem vedea din exemplul de mai sus că, deși tensiunea de alimentare este dată ca 12 volți, diferite tensiuni sau căderi de tensiune, apar pe fiecare rezistor din serie reţea. Conectarea rezistențelor în astfel de serii într-o singură sursă de curent continuu are un avantaj major, apar tensiuni diferite pe fiecare rezistor, producând un circuit foarte util numit Rețea de divizare a tensiunii.
Acest circuit simplu împarte tensiunea de alimentare proporțional între fiecare rezistență în lanțul de serie, cu cantitatea de cădere de tensiune determinată de valoarea rezistențelor și, după cum știm acum, curentul printr-un circuit rezistor de serie este comun tuturor rezistențelor. Deci, o rezistență mai mare va avea o cădere de tensiune mai mare peste ea, în timp ce o rezistență mai mică va avea o cădere de tensiune mai mică peste ea.
Circuitul rezistiv din serie prezentat mai sus formează o rețea simplă de divizare a tensiunii erau trei tensiuni 2V, 4V și 6V sunt produse dintr-o singură sursă de 12V. Legea voltajului lui Kirchhoff afirmă că „tensiunea de alimentare într-un circuit închis este egală cu suma tuturor căderilor de tensiune (I * R) din jurul circuitului” și acest lucru poate fi folosit cu un efect bun.
Tensiunea Division Rule, ne permite să folosim efectele proporționalității rezistenței pentru a calcula diferența de potențial între fiecare rezistență, indiferent de curentul care circulă prin circuitul de serie. Un „circuit divizor de tensiune” tipic este prezentat mai jos.
Divizorul de tensiune Rețea
Circuitul prezentat este format din doar două rezistențe, R1 și R2 conectate împreună în serie peste tensiunea de alimentare Vin. O parte a tensiunii de alimentare este conectată la rezistor, R1, iar ieșirea de tensiune, Vout este preluată de la rezistorul R2. Valoarea acestei tensiuni de ieșire este dată de formula corespunzătoare.
Dacă mai multe rezistențe sunt conectate în serie la circuit, atunci vor apărea diferite tensiuni pe fiecare rezistor, la rândul lor, în ceea ce privește rezistența lor individuală R (Legea lui Ohms) Valorile I * R) asigură puncte de tensiune diferite, dar mai mici dintr-o singură sursă.
Deci, dacă am avea trei sau mai multe rezistențe în lanțul de serie, putem folosi în continuare formula noastră divizor de potențial familiară pentru a găsi tensiunea aruncă peste fiecare. Luați în considerare circuitul de mai jos.
Circuitul divizor de potențial de mai sus arată patru rezistențe conectate împreună este serie. Căderea de tensiune între punctele A și B poate fi calculată folosind formula divizorului potențial după cum urmează:
Putem aplica și aceeași idee pentru un grup de rezistențe din lanțul de serii. De exemplu, dacă am dori să găsim căderea de tensiune atât pe R2 cât și pe R3 împreună, le-am înlocui valorile în numeratorul de sus al formulei și, în acest caz, răspunsul rezultat ne-ar da 5 volți (2V + 3V).
În acest exemplu foarte simplu, tensiunile funcționează foarte bine, deoarece căderea de tensiune pe un rezistor este proporțională cu rezistența totală și, deoarece rezistența totală (RT) în acest exemplu este egală cu 100Ω sau 100 %, rezistorul R1 este 10% din RT, deci 10% din tensiunea sursei VS va apărea peste acesta, 20% din VS pe rezistorul R2, 30% pe rezistorul R3 și 40% din tensiunea de alimentare VS pe rezistorul R4. Aplicarea legii de tensiune a lui Kirchhoff (KVL) în jurul căii cu buclă închisă confirmă acest lucru.
Acum să presupunem că dorim să folosim circuitul nostru de divizare a potențialului cu două rezistențe de mai sus pentru a produce o tensiune mai mică de la o tensiune de alimentare mai mare la putere. un circuit electronic extern. Să presupunem că avem o sursă de 12V DC și circuitul nostru care are o impedanță de 50Ω necesită doar o sursă de 6V, jumătate din tensiune.
Conectarea a două rezistențe cu valoare egală, de exemplu 50Ω fiecare, împreună ca o rețea de divizare potențială pe 12V va face acest lucru foarte frumos până când vom conecta circuitul de încărcare la rețea. Acest lucru se datorează faptului că efectul de încărcare al rezistorului RL conectat în paralel pe R2 modifică raportul dintre cele două rezistențe din serie, modificându-le căderea de tensiune și acest lucru este demonstrat mai jos.
Rezistoarele din seria Exemplul nr. 2
Calculați căderile de tensiune pe X și Y
a) Fără RL conectat
b) Cu RL conectat
După cum puteți vedea de sus, tensiunea de ieșire Vout fără rezistorul de sarcină conectat ne oferă tensiunea de ieșire necesară de 6V, dar aceeași tensiune de ieșire la Vout atunci când sarcina este conectat scade la doar 4V, (rezistențe în paralel).
Apoi putem vedea că o rețea de divizare a tensiunii încărcate își modifică tensiunea de ieșire ca urmare a acestui efect de încărcare, deoarece tensiunea de ieșire Vout este determinată de raportul dintre R1 și R2. Cu toate acestea, pe măsură ce rezistența la sarcină, RL crește spre infinit (∞), acest efect de încărcare se reduce și raportul de tensiune Vout / Vs devine neafectat de adăugarea sarcinii la ieșire. Apoi, cu cât impedanța de încărcare este mai mare, cu atât este mai mic efectul de încărcare asupra ieșirii.
Efectul reducerii unui nivel de semnal sau tensiune este cunoscut sub numele de Atenuare, deci trebuie să aveți grijă atunci când utilizați o rețea de divizare a tensiunii. Acest efect de încărcare ar putea fi compensat prin utilizarea unui potențiometru în locul rezistențelor cu valoare fixă și ajustat în consecință. Această metodă compensează, de asemenea, divizorul potențial pentru toleranțe variate în construcția rezistențelor.
Un rezistor variabil, potențiometru sau pot, așa cum se numește mai frecvent, este un bun exemplu de divizor de tensiune multi-rezistor într-un singur pachet, deoarece poate fi considerat a fi mii de mini-rezistențe în serie. Aici se aplică o tensiune fixă pe cele două conexiuni fixe exterioare și tensiunea variabilă de ieșire este preluată de la borna ștergătorului. Ghivecele multi-turn permit un control mai precis al tensiunii de ieșire.
Circuitul divizorului de tensiune este cel mai simplu mod de a produce o tensiune mai mică de la o tensiune mai mare și este mecanismul de funcționare de bază al potențiometrului.
Pe lângă faptul că este utilizată pentru a calcula o tensiune de alimentare mai mică, formula divizorului de tensiune poate fi utilizată și în analiza circuitelor rezistive mai complexe care conțin atât ramuri de serie, cât și ramuri paralele. Formula divizorului de tensiune sau potențial poate fi utilizată pentru a determina căderile de tensiune în jurul unei rețele DC închise sau ca parte a diferitelor legi de analiză a circuitelor, cum ar fi teoremele lui Kirchhoff sau Thevenin.
Aplicații ale rezistențelor în serie
Am văzut că rezistențele din serie pot fi utilizate pentru a produce tensiuni diferite între ele și acest tip de rețea de rezistențe este foarte util pentru producerea unei rețele de divizare a tensiunii. Dacă înlocuim unul dintre rezistențele din circuitul divizor de tensiune de mai sus cu un senzor, cum ar fi un termistor, un rezistor dependent de lumină (LDR) sau chiar un comutator, putem converti o cantitate analogică detectată într-un semnal electric adecvat care poate fi măsurat.
De exemplu, următorul circuit de termistor are o rezistență de 10KΩ la 25 ° C și o rezistență de 100Ω la 100 ° C. Calculați tensiunea de ieșire (Vout) pentru ambele temperaturi.
Circuitul termistorului
La 25 ° C
La 100 ° C
Deci prin schimbarea rezistorului fix de 1KΩ, R2 în circuitul nostru simplu de mai sus într-un rezistor variabil sau potențiometru, un anumit valoarea setată a tensiunii de ieșire poate fi obținută pe o gamă mai largă de temperatură.
Rezistoarele din rezumatul seriei
Când două sau mai multe rezistențe sunt conectate împreună cap la cap într-o singură ramură, se spune că rezistențele sunt conectate împreună în serie.Rezistoarele din serie poartă același curent, dar căderea de tensiune peste ele nu este aceeași cu valorile lor de rezistență individuale vor crea căderi de tensiune diferite pe fiecare rezistor, astfel cum este determinat de legea lui Ohm (V = I * R). Apoi, circuitele de serie sunt divizoare de tensiune.
Într-o rețea de rezistențe în serie, rezistențele individuale se adună împreună pentru a da o rezistență echivalentă (RT) a combinației de serie. Rezistențele dintr-un circuit de serie pot fi schimbate fără a afecta rezistența totală, curentul sau puterea la fiecare rezistor sau la circuit.
În următorul tutorial despre rezistențe, ne vom uita la conectarea rezistențelor împreună în paralel și arată că rezistența totală este suma reciprocă a tuturor rezistențelor adăugate împreună și că tensiunea este comună unui circuit paralel.
