Widerstandsschaltbilder:Verbindungen und Funktionen verstehen

Über Widerstandsschaltpläne，Widerstände sind eine der kritischsten elektronischen Komponenten eines elektronischen Geräts. Sie sind passive Komponenten, die den Stromfluss begrenzen, einen bestimmten Spannungsabfall liefern und als elektrische Lasten für Schaltkreise fungieren.

Sie können Widerstände auf unterschiedliche Weise konfigurieren, um diese Ziele zu erreichen. Es gibt drei Primärwiderstände in Reihenschaltung, Widerstände in Parallelschaltung und Kombinationen von Widerständen in Reihen- und Parallelschaltung.

Dieser Artikel behandelt alle drei Typen mit Diagrammen, die zeigen, wie sie funktionieren! Fangen wir an!

1. Widerstände in Reihenschaltung

Widerstände in Reihenschaltung haben zwei oder mehr Widerstände, die Ende an Ende mit der gleichen Spannung über alle verbunden sind.

Wie man Widerstände in Reihe schaltet

Schließen Sie die Enden jedes Widerstands an eine Stromquelle an, vorausgesetzt, die Drähte haben einen vernachlässigbaren Widerstand. Die Widerstände sind in Reihe geschaltet, wenn also einer den Widerstand R1 hat, hat der andere Widerstand auch den Widerstand R2. Der Gesamtwiderstand ist die Summe der Wert des einzelnen Widerstands; in diesem Fall verwenden wir das Ohmsche Gesetz zur Berechnung.

Ohmsches Gesetz in Reihenwiderstandsschaltungen

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass der Strom direkt proportional zur Spannung an zwei Punkten eines beliebigen Leiters ist. In unserem Fall Widerstände.

Im folgenden Diagramm haben wir eine einfache Schaltung mit einer Reihe von Widerständen. Der erste Widerstand hat einen Widerstandswert von R1 und der zweite Widerstand hat R2.

Nach dem Ohmschen Gesetz; V=IR

V =I * R_t

Wobei R_t hier unser effektiver Widerstand der in der Schaltung angeschlossenen Widerstände ist. Die Quellenspannung (V) über der Widerstandsschaltung ist gleich der Spannung. Außerdem sind die Widerstände in Reihe geschaltet, haben also den gleichen Potentialabfall. Wir können auch das Ohmsche Gesetz verwenden, um diesen Wert zu finden.

Strom und Leistung in Reihenschaltung

(Vorwiderstandsschaltung)

In einer Reihenwiderstandsschaltung ist der Gesamtstrom (I) zwischen allen Widerständen gleich. Das heißt, der Strom, der durch Widerstand_1 fließt, ist derselbe Strom, der durch Widerstand_2 fließt. Außerdem ist die Stromabgabe gleich der von der Batterie gelieferten. Wenn Sie der Schaltung mehr Widerstände hinzufügen, verringert sich der aktuelle Wert im Laufe des Verlaufs. Dies liegt daran, dass Widerstände trotz ihrer Widerstandsunterschiede den Strombetrag gleichmäßig teilen.

Also aktuell; I_t =I_1=I_2.

Ähnlich ist Strom, ich bin auch =V/Rt

Mit anderen Worten, angelegte Batteriespannung (V), dividiert durch den effektiven Widerstand (Rt).

Leistung wird durch Formel gegeben; P=V*I

In einer Reihenschaltung ist die angelegte Potentialdifferenz die Gesamtsumme der einzelnen Spannungen an jedem Widerstand.

Daher bei der Berechnung der elektrischen Leistung; P=V_gesamt*I_gesamt

Wirkwiderstand in Reihenschaltung

Der äquivalente Widerstand ist der Widerstandswert, den ein einzelner Widerstand benötigen würde, um den Gesamteffekt der im Kurs vorhandenen Ansammlung von Widerständen auszugleichen.

Bei einer einfachen Reihenschaltung ist der Gesamtwiderstand gleich der Summe der Einzelwiderstände. Addieren Sie zur Verdeutlichung die Widerstandswerte. Aber auch die Widerstände haben den gleichen Potentialabfall. In der obigen Schaltung ist die Effektivwiderstandsgleichung beispielsweise wie folgt:

Rgesamt =R1 + R2 + R3

R_t =5Ω+ 10Ω+ 5Ω=20Ω

Beispielanwendung

LED-Strombegrenzung

(LED-Strombegrenzungsschaltplan)

LEDs haben unterschiedliche Stromstärken; daher benötigt jeder einen Strom, der gleich oder kleiner als sein Nennwert ist. Andernfalls werden sie beschädigt oder zerstört, wenn zu viel Strom durch die Schaltung fließt. Es ist gefährlich und kann zu Schäden an Komponenten oder noch schlimmer:einem Brand führen! Daher ist es am besten, eine Reihenwiderstandsverbindung zu verwenden, um Ihre elektrischen Schaltkreise zu schützen. Der Vorwiderstand begrenzt den maximalen Spannungsabfall über der LED, wodurch sie innerhalb ihrer sicheren Betriebsbedingungen läuft!

Widerstände in Parallelschaltung

Bei Widerständen in Parallelschaltung wird ein Ende aller Widerstände durch einen Standarddraht angeschlossen. In ähnlicher Weise werden alle anderen Enden über einen Standarddraht verbunden.

Parallelschalten von Widerständen

(Schaubild der parallel geschalteten Widerstände)

Im obigen Beispiel haben wir eine einfache Schaltung mit einer Parallelschaltung von Widerständen. Das Parallelschalten von Widerständen ist anders, da die Enden jedes Widerstands nicht mit einer Stromquelle verbunden sind und stattdessen einen Punkt als gemeinsame Verbindung teilen. Nehmen Sie außerdem an, dass Drähte einen vernachlässigbaren Widerstand haben.

Widerstandsschaltpläne– Ohmsches Gesetz in Parallelwiderstandsschaltung

Wir verwenden das Ohmsche Gesetz, um den individuellen Strom zu finden, der parallel durch jeden Widerstand fließt. Dies liegt daran, dass der Potentialabfall an jedem Widerstand gleich ist. In einem Fall, in dem die Ausgangsspannung über jedem Widerstand konstant ist, ist der Strom I =V/R

Widerstandsschaltpläne– Strom und Leistung in Parallelschaltungen

Für Widerstände in einer Parallelschaltung ist der Spannungsabfall über parallele Zweige gleich. Außerdem ist der Strom, der durch die Schaltung fließt, derselbe wie die Summe der einzelnen Ströme, die durch jeden Widerstand fließen. Wenn Sie der Schaltung jedoch mehr Widerstände hinzufügen, nimmt der Gesamtwiderstand der Schaltung ab.

(Stromaufteilung bei Parallelschaltung)

Da der gesamte geteilte Strom auf jeden Widerstand aufgeteilt wird.

Wenden Sie also die aktuelle Gleichung I_t=I_1+I_2

an

Das heißt, der Gesamtstrom, der in der Schaltung fließt, ist gleich den addierten aufgeteilten Strömen, die durch die Widerstände fließen.

Die Gesamtverlustleistung der Widerstände ergibt sich aus P=VI. Wobei I der Gesamtstrom in Ampere und V die Spannung an jedem parallel geschalteten Widerstand ist. Widerstände mit dem größten Widerstand erhalten den niedrigsten Strom, während Widerstände mit dem geringsten Einzelwiderstand den besten Strom erhalten.

Deswegen; P=VI

P =(I_1 + I_2) * V

Also, für jeden Widerstand, Widerstand R_1 I1=V1/R1. Widerstand R_2 I2=V2/R2

Wirkwiderstand in Parallelschaltung

Das folgende Diagramm hilft zu erklären, wie man den effektiven Widerstand in einer Parallelschaltung findet.

(Schematisches Diagramm zur Erläuterung des effektiven Widerstands)

Um den äquivalenten Widerstand zu berechnen, müssen wir die Verbindungsregel gemäß Kirchhoffs Schleifengesetz verstehen. Der Gesamtwiderstand in einer Parallelkonfigurationsschaltung ist das Inverse der Summe aller inversen Widerstände. Das heißt; Wenn Sie zwei Widerstände in einer Parallelschaltung haben, wird die praktische Widerstandsberechnung;

Schaltungsgleichungen sind wie folgt;

Da sich der Strom an einer Kreuzung aufteilt, ist gemäß der Schleifenregel I=I1+I2

Und da V=I1R1 und I1R1=I2R2

Dann Strom, I =I_1+ I_2

=V1/R1+ V2/R2

Aber V ist gleich =V/R1+ V/R2

=V[ 1/R1+ 1/R2] =V/Req

1/Req=1/R1+ 1/R2

Auch Eq Resistance Req=[1/R1+ 1/R2]⁻¹

Kombination von Widerständen in Reihen- und Parallelschaltung

In einer Kombination von Widerständen befinden sich einige Widerstände in einer Reihenkonfiguration, während andere in parallelen Strukturen sind.

Am wichtigsten ist, dass dies mehr sind komplexe Schaltungen zu verstehen. Das zentrale Konzept der Widerstandsfindung in Kombinationsschaltungen besteht darin, den gesamten Verlauf in eine Reihenschaltung umzuwandeln. Dies ist schnell erledigt, indem das Verständnis des äquivalenten Widerstands in einer Parallelschaltung auf die gesamte kombinierte Schaltung angewendet wird.

Widerstandsschaltpläne– Wie man Widerstände in Reihe und parallel kombiniert

(Widerstandskombinationsschaltung)

Das Kombinieren von Widerständen in Reihe und parallel ist ziemlich einfach. Zunächst müssen Sie nur R2 und R3 parallel schalten. Klicken Sie dann auf die Enden jedes Widerstands, um einen Knoten zu erstellen. Fügen Sie nun einen weiteren Widerstand, R1, zum Verbindungsknoten hinzu, wie im obigen Diagramm. Verbinden Sie abschließend die Drahtenden mit einer Stromquelle. Der Gesamtwiderstand ist die Summe der Werte jedes Widerstands; Verwenden Sie in diesem Fall das Ohmsche Gesetz für Berechnungen.

Widerstandsschaltpläne– Strom und Leistung in der Kombination von Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen

Der Gesamtstrom ist die Summe aller Einzelströme, ebenso die Leistung. Wenn mehrere Widerstände parallel geschaltet sind, teilen sie sich eine gemeinsame Ausgangsspannungsquelle. Wichtig ist, dass dies ist vorausgesetzt, es hat vernachlässigbarer Innenwiderstand. Es bedeutet auch, dass die Spannung an jedem Widerstand geringer ist, als wenn er in Reihe geschaltet wäre.

(Widerstände in Reihe und parallel)

Wenn Sie Kombinationen von Widerständen sowohl in Reihe als auch parallel haben, müssen Sie eine Vielzahl von Spannungs- und Stromaufteilungen verwenden. Denken Sie daran, dass es sich um komplexe Verbindungen handelt, die zu verstehen sind.

Verwenden Sie die kombinierte Form des Ohmschen Gesetzes, um den Gesamtausgangsstrom zu ermitteln, wobei I=V/R_total.

Das bedeutet, dass die angeschlossenen Widerstände den Strom untereinander aufteilen.

Die Gesamtleistung ist die gleiche wie in Reihe, aber jeder Widerstand verbraucht weniger Strom und Spannung.

P=VI =(VQuelle/R_gesamt) * I

Widerstandsschaltpläne– Wirkwiderstand in Reihen- und Parallelschaltung

(Kombination aus Reihen- und Parallelwiderstandsschaltung)

Der äquivalente Widerstand einer Kombination von Widerständen hängt von ihren Werten und davon ab, wie Verbindungen hergestellt werden. Daher wird der Gesamtwiderstand in verschiedenen Reihen- und Parallelschaltungen von Widerständen mithilfe des Ohmschen Gesetzes ermittelt.

Erstens, R_total =Req(Reihe) + Req(Parallel)

Dann ist Req parallel =Req&sub2;&sub3;=(1/R2+ 1/R3)&supmin;¹

=(1/10Ω+ 1/10Ω)⁻¹ =5Ω

Als nächstes sind die Widerstände 2 und 3, die parallel geschaltet sind, nun in Reihe mit R1.

Also, R-total=Req(Reihe) +Req(Parallel)

Rt=5 Ω+ 5 Ω=10 Ω.

Die Kombination von Widerständen in Reihe und parallel hilft, Ströme zu steuern und gleichzeitig den Potentialabfall über eine elektrische Last zu begrenzen.

Widerstandsschaltbilder – Beispielanwendung

(Schaltplan Kühlschrank)

In Kühlschrankschaltungen ist eine Kombination von Widerstandsschaltungen vorhanden. Im obigen Diagramm wird die Glühbirne gedimmt, wenn sich die Kühlschranktür öffnet. Das liegt daran, dass der Motor des Kühlschranks große Strommengen zieht. Infolgedessen erhält die Glühbirne eine geringe Leistung und verdunkelt sich, da R1 in der Schaltung enorme Spannungsabfälle erfährt. Widerstandskombinationen helfen dabei, die maximale Strommenge zu begrenzen, die durch die Schaltung fließt. Gleichzeitig bieten sie spezifische Potenzialreduzierungen über elektrische Verbraucher hinweg.

Zusammenfassung

Abschließend haben wir die drei gängigsten Arten von Widerstandsschaltbildern behandelt. Wir hoffen, dass Sie die verschiedenen Verbindungstypen und ihre Funktionsweise jetzt besser verstehen.

Jetzt können Sie Ihre Widerstandsschaltungen entwerfen! Wenn Sie weitere Fragen dazu haben, wenden Sie sich bitte an uns.