Das Studium von elektrischen Schaltungen und den verschiedenen Elementen in ihnen ist einer der Hauptaspekte der Elektrotechnik. Eine wichtige Aufgabe bei der Analyse eines elektrischen Schaltkreises besteht darin, die Spannung an jedem Widerstand zu bestimmen. Dies ermöglicht uns nicht nur zu verstehen, wie die Schaltung insgesamt funktioniert, sondern hilft auch bei der Berechnung und Gestaltung von elektrischen Schaltungen.
Um die Spannung an jedem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis zu bestimmen, müssen Sie einige Grundprinzipien kennen. Erstens wird die Spannung in der elektrischen Schaltung proportional zu ihrem Widerstand zwischen den Elementen verteilt. Ein größerer Widerstand hat eine größere Spannung und ein kleinerer einen kleineren. Zweitens muss die Summe der Spannungen in einem geschlossenen Kreislauf gemäß dem Kirchhof-Gesetz Null sein.
Methoden, die auf Kirchhoffs Gesetzen und dem Ohmschen Gesetz basieren, können verwendet werden, um die Spannung an jedem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis zu bestimmen. Zuerst müssen Sie Gleichungen nach dem Kirchhof-Gesetz erstellen, nach denen die Summe der Spannungen in einem geschlossenen Kreislauf gleich Null ist. Dann können Sie mit der Formel Ohm's Law (Ohmsches Gesetz) die Spannung an jedem Widerstand bestimmen, indem Sie die bekannten Widerstandswerte und Ströme ersetzen.
Notwendige Werkzeuge zur Spannungsmessung
Um die Spannung an jedem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis zu messen, benötigen Sie die folgenden Werkzeuge:
| 1. | Multimeter | - es ist das Hauptwerkzeug, das verwendet wird, um die Spannung zu messen. Ein Multimeter hat normalerweise die Funktion, konstante und variable Spannungen zu messen. |
| 2. | Krokodile | - dies sind spezielle Klemmen, mit denen Sie das Multimeter einfach an den Stromkreis anschließen können. Sie bieten eine sichere und sichere Verbindung. |
| 3. | Multimeter-Anschlusskabel | - dies ist ein Kabel mit zwei Stopfen an den Enden, die an das Multimeter und die Krokodile angeschlossen werden. Das Kabel stellt eine physische Verbindung zwischen dem Multimeter und dem Stromkreis bereit. |
Wenn Sie planen, die Spannung an Widerständen zu messen, stellen Sie sicher, dass Sie alle aufgeführten Instrumente haben. Dadurch werden genaue und zuverlässige Messergebnisse in Ihrem Stromkreis sichergestellt.
Bestimmung der Gesamtspannung in einem elektrischen Stromkreis
Die Gesamtspannung im Stromkreis kann anhand des Kirchhoff-Grundgesetzes, des Energiespar-Gesetzes, ermittelt werden. Nach diesem Gesetz ist die Summe der Spannungsabfälle in einem geschlossenen Stromkreis gleich Null.
Um die Gesamtspannung zu bestimmen, ist es notwendig:
- Schema untersuchen: untersuchen Sie die elektrische Schaltung sorgfältig und identifizieren Sie alle Spannungsquellen und Widerstände. Notieren Sie ihre Werte und die Position in der Kette.
- Kirchhof-Gesetz anwenden: richten Sie die Aufmerksamkeit auf einen geschlossenen Stromkreis, der alle Widerstände und Spannungsquellen umfasst. Hier gilt das Kirchhof-Gesetz, das besagt, dass die Summe der Spannungsabfälle in einer geschlossenen Schaltung Null ist.
- Gesamtspannung berechnen: verwenden Sie die gefundenen Werte und führen Sie Berechnungen durch, um die Gesamtspannung zu bestimmen. Addieren Sie die Spannungsabfallwerte an jedem Widerstand und berücksichtigen Sie die Stromrichtung.
Es ist wichtig zu beachten, dass komplexere elektrische Schaltungen die Verwendung komplizierterer Methoden und Geräte zur Bestimmung der Gesamtspannung erfordern können. Die oben beschriebene Methode ist jedoch grundlegend und kann als Grundlage für weitere Berechnungen und Analysen von elektrischen Schaltungen verwendet werden.
Verwendung des ohmschen Gesetzes zur Bestimmung der Spannung
Um die Spannung an jedem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis zu bestimmen, müssen Sie die Stärke des durch den Stromkreis fließenden Stroms und den Widerstand jedes Widerstands kennen.
Der erste Schritt besteht darin, die Stromstärke in einem elektrischen Stromkreis mit einem Amperemeter zu messen. Schließen Sie das Amperemeter in der Reihenfolge mit dem Stromkreis an, so dass der Strom durch ihn fließt. Notieren Sie den vom Amperemeter angezeigten Wert.
Der zweite Schritt besteht darin, den Widerstand jedes Widerstands in einer Schaltung mit einem Ohmmeter zu messen. Das Ohmmeter muss parallel zu jedem Widerstand angeschlossen sein, um seinen Widerstand zu messen. Notieren Sie den Widerstandswert für jeden Widerstand.
Der dritte Schritt besteht darin, das ohmsche Gesetz anzuwenden, um die Spannung an jedem Widerstand zu bestimmen. Multiplizieren Sie die Stromstärke mit dem Widerstand jedes Widerstands, um den Spannungswert zu erhalten. Wenn zum Beispiel die Stromstärke 2 Ampere beträgt und der Widerstandswiderstand 5 Ohm beträgt, beträgt die Spannung an diesem Widerstand 10 Volt.
| Widerstand | Stromstärke, Ampere | Widerstand, Ohm | Spannung, Volt |
|---|---|---|---|
| Widerstand 1 | 2 | 5 | 10 |
| Widerstand 2 | 2 | 10 | 20 |
| Widerstand 3 | 2 | 15 | 30 |
Wenden Sie weiterhin das Ohmsche Gesetz an, um die Spannung an jedem Widerstand zu bestimmen, indem Sie die gemessenen Werte für die Stromstärke und den Widerstand der Widerstände verwenden.
Auf diese Weise können Sie mit dem ohmschen Gesetz die Spannung an jedem Widerstand in einem elektrischen Stromkreis bestimmen und eine vollständige Vorstellung von der Spannungsverteilung in einem Stromkreis erhalten.
Berechnung der Spannung an in Reihe geschalteten Widerständen
Wenn Sie die Widerstände in einer elektrischen Schaltung in Reihe anschließen, fließt der Strom durch jeden Widerstand in Reihe. Die Spannung an jedem Widerstand hängt von seinem Widerstand und dem Strom ab, der durch den Stromkreis fließt.
Um die Spannung an jedem Widerstand in einer seriellen Verbindung zu berechnen, müssen Sie die Gesamtspannung in der Schaltung und den Widerstand jedes Widerstands kennen.
- Bestimmen Sie den Widerstand jedes Widerstands in der seriellen Verbindung.
- Finde die Summe der Widerstände aller Widerstände. Dies kann durch Addieren der Widerstandswerte jedes Widerstands erfolgen.
- Bestimmen Sie den Strom im Stromkreis. Um dies zu tun, müssen Sie die Gesamtspannung in der Schaltung durch die Summe der Widerstände aller Widerstände teilen.
- Berechnen Sie für jeden Widerstand die Spannung. Die Spannung am Widerstand kann gefunden werden, indem man seinen Widerstand mit dem Strom in der Schaltung multipliziert.
- Widerstand 1 hat einen Widerstand von 10 Ohm.
- Widerstand 2 hat einen Widerstand von 20 Ohm.
- Widerstand 3 hat einen Widerstand von 30 Ohm.
- Die Gesamtspannung im Stromkreis beträgt 12 V.
- Die Summe der Widerstände aller Widerstände beträgt 60 Ohm (10 Ohm + 20 Ohm + 30 Ohm).
- Der Strom im Stromkreis wird 0.2A (12 V / 60 Ohm) betragen.
- Die Spannung an Widerstand 1 beträgt 2 V (10 Ohm * 0.2 A).
- Die Spannung am Widerstand 2 beträgt 4 V (20 Ohm * 0.2A).
- Die Spannung am Widerstand 3 beträgt 6 V (30 Ohm * 0.2A).
Somit wird der Widerstand 1 2 V, der Widerstand 2 - 4 V und der Widerstand 3 - 6 V haben.
Berechnung der Spannung an parallel geschalteten Widerständen
Um die Spannung an parallelen Widerständen zu berechnen, wird eine Formel verwendet, nach der:
- Uallgemein - gesamtspannung an parallelen Widerständen;
- U1, U2, . Un - spannungen an jedem der Widerstände.
In einer Parallelschaltung ist die Spannung also an allen Widerständen gleich und entspricht der Gesamtspannung. Dies ist praktisch für Berechnungen und vereinfacht den Prozess der Lastabschätzung für jeden der Widerstände in einem elektrischen Stromkreis.
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass bei Verwendung von parallelen Widerständen mit den gleichen Widerstandswerten die Spannung gleichmäßig auf sie aufgeteilt wird. Wenn jedoch die Widerstände der Widerstände unterschiedlich sind, hat der kleinere Widerstand eine größere Spannung und der größere Widerstand eine geringere Spannung.
Nachdem Sie jetzt Verständnis für die Spannungsberechnung an parallel geschalteten Widerständen haben, können Sie diese Informationen anwenden, um Ihren elektrischen Stromkreis genauer zu verstehen und zu analysieren.
Erfassung der Spannung an einer Reihe von parallel geschalteten Widerständen
In einer elektrischen Schaltung kann es zu einer Situation kommen, in der mehrere Widerstände parallel zueinander verbunden sind. In diesem Fall ist die Spannung an jedem Widerstand gleich.
Um die Spannung an jedem Widerstand in einem parallel geschalteten Stromkreis zu bestimmen, müssen Sie die folgenden Schritte ausführen:
- Bestimmen Sie die Gesamtspannung im Stromkreis. Dazu können Sie ein Voltmeter verwenden und die Spannung zwischen den Polen der Schaltung messen.
- Bestimmen Sie den Gesamtwiderstand der Schaltung. Dazu müssen Sie den Widerstand jedes Widerstands finden und die Formel verwenden, um den Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Widerstände zu berechnen.
- Berechnen Sie den Strom, der durch parallel geschaltete Widerstände fließt, unter Verwendung des ohmschen Gesetzes. Teilen Sie dazu die Gesamtspannung durch den Gesamtwiderstand der Schaltung auf.
- Bestimmen Sie die Spannung an jedem Widerstand. Multiplizieren Sie dazu den Strom mit dem Widerstand jedes Widerstands.
Die resultierenden Spannungswerte an jedem Widerstand ermöglichen es Ihnen, den elektrischen Stromkreis genauer zu untersuchen und seinen Betrieb zu analysieren. Durch die Berücksichtigung der Spannung an parallel geschalteten Widerständen können Sie bestimmen, wie viel Energie für jeden von ihnen verbraucht wird, und Sie können die gleichmäßige Verteilung der Stromstärke im Stromkreis steuern.
| Widerstand | Widerstand (Ohm) | Spannung (V) |
|---|---|---|
| Widerstand 1 | 10 | 12 |
| Widerstand 2 | 20 | 12 |
| Widerstand 3 | 30 | 12 |
Diese Tabelle zeigt die Widerstandswerte und Spannungen für jeden Widerstand in einem parallel geschalteten Stromkreis.
Bestimmung der Spannung an jedem Widerstand in einem komplexen elektrischen Stromkreis
Um die Spannung an jedem Widerstand in einem komplexen elektrischen Stromkreis zu bestimmen, müssen mehrere Schritte ausgeführt werden:
- Analysieren Sie die elektrische Schaltung und bestimmen Sie, welche Widerstände sich in den parallelen und aufeinanderfolgenden Zweigen der Schaltung befinden.
- Für Widerstände, die sich in parallelen Zweigen einer Schaltung befinden, können Sie eine Formel verwenden, um den äquivalenten Widerstand einer parallelen Verbindung zu berechnen:
- Bei Widerständen, die sich in aufeinanderfolgenden Zweigen der Schaltung befinden, können Sie ihre Widerstände einfach falten:
- Nachdem der äquivalente Widerstand der parallelen Verbindung und der Gesamtwiderstand der seriellen Verbindung ermittelt wurden, kann das ohmsche Gesetz verwendet werden, um die Spannung an jedem Widerstand zu finden:
wobei U die Spannung am Widerstand ist, I der Strom in der Schaltung ist und R der Widerstand des Widerstands ist.
Manchmal kann auch die Verwendung des Ohmschen Gesetzes erforderlich sein, um den Strom in einer Schaltung zu finden:
wo ist UQuelle - spannung der Stromversorgung, RSumme - gesamtwiderstand der Schaltung.
Unter Verwendung der obigen Formeln und Regeln ist es daher möglich, die Spannung an jedem Widerstand in einem komplexen elektrischen Stromkreis zu bestimmen.
