DC serijski krug

Serijski krug nastaje kada je bilo koji broj otpornika spojen kraj sa krajem na način da je moguć samo jedan put protoka struje. Otpornici mogu biti stvarni otpornici ili drugi uređaji koji imaju otpor. Sljedeća ilustracija prikazuje četiri otpornika spojena s kraja na kraj, tako da postoji jedan put strujnog toka od pozitivnog terminala baterije kroz R1, R2, R3, R4 koji se vraća na negativni terminal.   U ovom slučaju, ukupni otpor RT jednak je zbiru pojedinačnih otpora: RT = R1+R2+R3+R4.
I = E/RT

Napon se može mjeriti na svakom od otpornika u kolu. Napon na otporniku se naziva padom napona. Njemački fizičar Gustav Kirchhoff formulirao je zakon koji kaže da je zbir padova napona na otporima zatvorenog kola jednak ukupnom naponu primijenjenom na strujni krug.
Neka imamo četiri otpornika jednake vrijednosti od po 1.5 Ω postavljena u seriju sa baterijom od 12 volti. Ohmov zakon se može primijeniti kako bi se pokazalo da će na svakom otporniku pad napona biti jednak.

RT = R1+R2+R3+R4 = 6 Ω
I = E/RT = 2 A

U = IxR = 3 V

Ako se napon mjeri na bilo kojem otporniku, voltmetar bi očitao tri volta. Ako se napon očitava na kombinaciji R3 i R4, voltmetar bi očitao šest volti. Ako se napon očitava na kombinaciji R2, R3 i R4, voltmetar bi očitao devet volti. Ako se padovi napona sva četiri otpornika saberu, zbir bi bio 12 volti, što je napon baterije.

Dijeljenje napona u serijskom krugu

U praksi je često poželjno koristiti potencijal koji je manji od napona napajanja, što se postiže "dijeljenjem napona" na način kako npr. prikazuje donja ilustracija. Baterija predstavlja Ein koji u ovom slučaju iznosi 50 volti. Željeni napon je predstavljen sa Eout, koji matematički pokazuje 40 volti.

RT = R1+R2 = 25 Ω
I = Ein/RT = 2 A

Eout = IxR2 = 40 V

DC paralelni krug

Paralelni krug nastaje kada su dva ili više otpora postavljeni jedan pored drugog tako da struja može teći kroz više grana, za razliku od serijskog gdje struja ima samo jedan put kojim teče. Na slici ispod tri otpornika su vezana paralelno i spojena na izvor od 12V. Kada su otpornici vezani paralelno, napon je isti na svakom otporniku, dok se struja dijeli po paralelnim granama.   Ukupni otpor računamo iz formule:  1/RT = 1/R1+1/R2+1/R3, a struja IT = I1+I2+I3. Napon je jednak, kao što smo već kazali.

Kada se otpornici različitih vrijednosti nalaze u paralelnom kolu, otpor protoku struje nije isti u svim granama kola; tamo gdje je vrijednost otpornika manja, manji je i otpor proticanju struje, odnosno jačina struje će biti veća u toj grani u odnosu na drugu granu u kojoj je vrijednost otpornika veća.


I Kirchhoffov zakon: zbir svih struja koje ulaze u čvorište jednak je zbiru svih struja koje izlaze iz čvorišta.
II Kirchhoffov zakon: zbir svih elektromotornih sila u zatvorenom strujnom krugu jednak je zbiru padova napona u tom krugu.



Proširenje mjernog područja ampermetra možemo postići paralelnim spajanjem otpornika sa ampermetrom (shunt). Otpor shunta (Rs) računamo prema donjoj formuli:   Proširenje mjernog područja voltmetra radimo na način da serijski s voltmetrom spojimo predotpornik čiji je otpor (n-1) puta veći od otpora voltmetra, kako prikazuje gornja desna slika.

DC serijski-paralelni krug

Formule potrebne za proračun struje, napona i otpora su već ranije definirane. Da bismo riješili serijski-paralelni krug, potrebno je svesti složena kola na ekvivalentna jednostavna kola. Na prvoj ilustraciji, R1 i R2 su međusobno paralelni, R3 je u seriji sa paralelnim kolom R1 i R2. Na drugoj ilustraciji, R1 i R2 su međusobno spojeni u seriju, a R3 je paralelan sa serijskim kolom R1 i R2.
U prvom kolu, prvo ćemo riješiti paralelnu vezu otpornika R1 i R2, a onda serijsku vezu dobivenog rezultata sa otpornikom R3.
U drugom kolu sa gornje slike, prvo rješavamo serijsku vezu otpornika R1 i R2, a nakon toga paralelnu vezu dobivenog rezultata sa otpornikom R3.
Daljnji tok rješavanja strujnog kola radimo na već poznati način...

« Previous Next »