Content

• Per trepitjar
• Part 1 de 4: Comprendre la terminologia bàsica
• Part 2 de 4: Determineu el corrent total d’un circuit en sèrie
• Part 3 de 4: càlcul del corrent total en circuits paral·lels
• Part 4 de 4: Resoldre un exemple amb circuits paral·lels
• Consells
• Termes

La forma més senzilla d'imaginar una connexió en sèrie és com una cadena de components. Els components s’afegeixen de manera seqüencial i s’alineen. Només hi ha un camí per on poden circular els electrons i els replans. Un cop tingueu una idea bàsica del que implica una connexió en sèrie, podeu aprendre a calcular el corrent total.

Per trepitjar

Part 1 de 4: Comprendre la terminologia bàsica

1. Familiaritzeu-vos amb el que és el flux. El corrent és el moviment de portadors amb càrrega elèctrica, com ara electrons, el corrent de la càrrega per unitat de temps. Però, què és la càrrega i què és un electró? Un electró és una partícula amb càrrega negativa. Una càrrega és una propietat de la matèria que s’utilitza per indicar si alguna cosa està carregada de manera positiva o negativa. Igual que els imants, les càrregues iguals es repel·leixen mútuament i les càrregues diferents s’atrauen mútuament.
   • Ho podem il·lustrar amb aigua. L’aigua està formada per la molècula H2O, que significa un enllaç de 2 àtoms d’hidrogen i 1 d’oxigen. Sabem que l’àtom d’oxigen i els dos àtoms d’hidrogen formen una molècula d’aigua (H2O).
   • L’aigua que flueix consta de milions i milions d’aquesta molècula. Podem comparar la quantitat d’aigua que flueix amb el corrent elèctric; la molècula amb un electró; i la càrrega amb els àtoms.
2. Comprendre a què es refereix el voltatge. La tensió és la "força" que condueix el corrent. Per il·lustrar millor el voltatge, fem servir la bateria com a exemple. Dins d’una bateria hi ha una sèrie de reaccions químiques que fan que s’acumulin electrons al pol positiu de la bateria.
   • Ara bé, si connectem el punt de connexió positiu d’un mitjà (per exemple, un cable) al terminal negatiu de la bateria, els electrons començaran a moure’s per allunyar-se els uns dels altres, ja que, com hem esmentat anteriorment, càrregues iguals es repel·leixen.
   • A més, a causa de la llei de conservació de la càrrega (que estableix que la càrrega neta d’un sistema aïllat ha de seguir sent la mateixa), els electrons intentaran equilibrar les càrregues passant de la concentració més alta d’electrons a la concentració més baixa. O del pol positiu al pol negatiu respectivament.
   • Aquest moviment crea una diferència de potencial en cadascun dels extrems, que ara podem anomenar tensió.
3. Saber què és la resistència. La resistència, en canvi, és la resistència de certs elements contra el flux de la càrrega.
   • Les resistències són elements amb una resistència important. Es col·loquen en determinats llocs dins d’un circuit o circuit per regular el flux de la càrrega o els electrons.
   • Si no hi ha resistències, els electrons no es regularan i l’equip pot sobrecarregar-se i danyar-se o incendiar-se per sobreescalfament.

Part 2 de 4: Determineu el corrent total d’un circuit en sèrie

1. Determina la resistència total del circuit. Imagineu-vos una palla que us faci beure. Premeu-lo amb diversos dits. Què observes? El cabal de l’aigua disminuirà. L’expressió forma una resistència. Els dits bloquegen l’aigua (que representa el cabal). Com que l'estrenyiment es produeix en línia recta, té lloc en sèrie. A partir d’aquest exemple es desprèn la resistència total de les resistències en sèrie:
   • R (total) = R1 + R2 + R3
2. Determineu la tensió total de la resistència. Normalment, la tensió total ja es donarà, però en aquells casos en què es donin tensions individuals, podem utilitzar la següent equació:
   • V (total) = V1 + V2 + V3
   • Però, per què és així? Novament fent servir l’analogia de palla, què esperes que passi quan estrenyis la palla? Després es necessita més esforç per aconseguir aigua a través de la palla. L'esforç total que heu de fer és produït per la força individual necessària per a cada pinzell.
   • La "força" que necessita s'anomena tensió, perquè condueix el flux de l'aigua. Per tant, és natural que el voltatge total resulti de l’addició de tensions individuals a través de cada resistència.
3. Calculeu el corrent total del sistema. Novament fent servir l’analogia de la palla: va canviar alguna cosa la quantitat d’aigua tot i que vau esprémer la palla? No. Tot i que la velocitat a la qual vau ingerir l’aigua va canviar, la quantitat d’aigua que podíeu beure seguia sent la mateixa. I si ens fixem en la quantitat d’aigua que entra i surt, els pessics són els mateixos, perquè la velocitat de l’aigua és constant, de manera que podem dir que:
   • I1 = I2 = I3 = I (total)
4. Recordeu la llei d’Ohm. Però encara no hi sou! Recordeu, no tenim cap d’aquestes dades, però podem utilitzar la llei d’Ohm, la relació de tensió, corrent i resistència:
   • V = IR
5. Intenta elaborar un exemple. Tres resistències, R1 = 10Ω, R2 = 2Ω i R3 = 9Ω, estan connectades en sèrie. Hi ha una tensió de 2,5 V al circuit. Calculeu el corrent total del circuit. En primer lloc, calculem la resistència total:
   • R (total) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • Així R (total) = 21 Ω
6. Utilitzeu la llei d'Ohm per calcular el corrent total:
   • V (total) = I (total) x R (total)
   • I (total) = V (total) / R (total)
   • I (total) = 2,5 V / 21 Ω
   • I (total) = 0.1190 A.

Part 3 de 4: càlcul del corrent total en circuits paral·lels

1. Comprendre què és un circuit paral·lel. Com el seu nom indica, un circuit paral·lel consta de components disposats de manera paral·lela. Això fa servir diversos cables, creant camins per conduir el corrent.
2. Calculeu la tensió total. Com que ja hem cobert els diferents termes de la secció anterior, ara podem procedir directament als càlculs. Per exemple, agafeu una canonada amb dues branques, cadascuna d’un diàmetre diferent. Perquè l’aigua flueixi als dos tubs, heu d’utilitzar forces desiguals a cadascun dels tubs? No. Només cal prou energia perquè l’aigua flueixi. Per tant, utilitzant l’analogia que l’aigua és el corrent i la força el voltatge, podem dir que:
   • V (total) = V1 + V2 + V3
3. Calculeu la resistència total. Suposem que voleu regular l’aigua que flueix pels dos tubs. Com es bloquegen les canonades? Simplement col·loqueu un bloc a cada branca o col·loqueu diversos blocs de manera consecutiva per poder controlar el cabal d’aigua? Haureu de fer això últim. La mateixa analogia s'aplica als resistors. Les resistències connectades en sèrie regulen el corrent molt millor que les disposades en paral·lel. L'equació de la resistència total en un circuit paral·lel és:
   • 1 / R (total) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. Calculeu el cabal total. Tornant al nostre exemple, l'aigua que flueix des de la font fins a la bifurcació es divideix. El mateix s'aplica a l'energia elèctrica. Com que hi ha diversos camins pels quals pot fluir la càrrega, es pot dir que s’ha dividit. Els camins no necessàriament reben un import igual. Depèn de les resistències i materials dels components de cada branca. Per tant, l’equació de corrent total és simplement la suma de tot el corrent de tots els camins:
   • I (total) = I1 + I2 + I3
   • Per descomptat, encara no ho podem fer, perquè encara no coneixem els corrents individuals. En aquest cas també es pot utilitzar la llei d'Ohm.

Part 4 de 4: Resoldre un exemple amb circuits paral·lels

1. Proveu-ne un exemple. 4 resistències es divideixen en dues branques o camins connectats en paral·lel. A la branca 1 trobem R1 = 1 Ω i R2 = 2 Ω, i a la branca dos trobem R3 = 0,5 Ω i R4 = 1,5 Ω. Les resistències de cada coixinet estan connectades en sèrie. La tensió aplicada a la branca 1 és de 3 V. Determina el corrent total.
2. Primer determinar la resistència total. Com que les resistències de cada branca estan connectades en sèrie, primer determinarem la resistència total de cada branca.
   • R (total 1 i 2) = R1 + R2
   • R (total 1 i 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (total 1 i 2) = 3 Ω
   • R (total 3 i 4) = R3 + R4
   • R (total 3 i 4) = 0,5 Ω + 1,5 Ω
   • R (total 3 i 4) = 2 Ω
3. Introduïu-ho a l'equació de la connexió paral·lela. Ara, com que les branques estan connectades en paral·lel, utilitzarem l’equació per a una connexió paral·lela
   • (1 / R (total)) = (1 / R (total 1 i 2)) + (1 / R (total 3 i 4))
   • (1 / R (total)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (total)) = ⅚
   • R (total) = 1,2 Ω
4. Determineu la tensió total. Ara calcula la tensió total. Atès que el voltatge total és igual a cada voltatge individual:
   • V (total) = V1 = 3 V.
5. Utilitzeu la llei d’Ohm per determinar el corrent total. Ara podem calcular el corrent total mitjançant la llei d’Ohm.
   • V (total) = I (total) x R (total)
   • I (total) = V (total) / R (total)
   • I (total) = 3 V / 1,2 Ω
   • I (total) = 2,5 A.

Consells

• La resistència total d'un circuit paral·lel és sempre inferior a qualsevol resistència individual.

Termes

• Circuit: format per components (com ara resistències, condensadors i bobines) connectats per cables, pels quals pot fluir el corrent.
• Resistències: components que poden reduir o resistir el corrent
• Corrent: el flux de càrrega a través dels cables; unitat Ampere (A)
• Voltatge: treball per unitat de càrrega; Unitat de tensió (V)
• Resistència: mesura de la resistència d’un component al corrent elèctric; unitat Ohm (Ω)