So berechnen Sie die Spannung durch einen Widerstand (mit Bildern)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-15 08:12

Bevor Sie die Spannung an einem Widerstand berechnen, müssen Sie zunächst die Art der verwendeten Schaltung (Ader) ermitteln. Wenn Sie grundlegende Begriffe wiederholen oder Hilfe beim Verständnis elektrischer Schaltungen benötigen, beginnen Sie mit dem ersten Abschnitt. Andernfalls gehen Sie direkt zu dem Schaltungstyp, an dem Sie arbeiten möchten

Schritt

Teil 1 von 3: Elektrische Schaltkreise verstehen

Schritt 1. Erfahren Sie mehr über elektrischen Strom

Sie können die folgende Analogie verwenden: Stellen Sie sich vor, Sie gießen Müsli in eine Schüssel. Jedes Getreidekorn ist ein Elektron, und der Getreidefluss in die Schüssel ist ein elektrischer Strom. Wenn Sie über Elektrizität sprechen, erklären Sie es, indem Sie sagen, wie viele Getreidekörner pro Sekunde fließen. Wenn Sie über elektrischen Strom sprechen, messen Sie ihn in Einheiten von Ampere (Ampere), das ist eine bestimmte Anzahl von Elektronen (das sind sehr große Werte), die jede Sekunde fließen.

Schritt 2. Informieren Sie sich über elektrische Ladung

Elektronen haben eine "negative" elektrische Ladung. Das heißt, Elektronen ziehen positiv geladene Objekte an (oder fließen zu) und stoßen negativ geladene Objekte ab (oder fließen von ihnen weg). Alle Elektronen haben eine negative Ladung, daher schieben sie immer andere Elektronen und streuen.

Schritt 3. Verstehen Sie die Spannung

Die Spannung misst den Unterschied der elektrischen Ladung zwischen zwei Punkten. Je größer der Unterschied, desto stärker ziehen sich die beiden Punkte an. Hier ist ein Beispiel für die Verwendung einer normalen Batterie:

• Im Inneren der Batterie erzeugen die ablaufenden chemischen Reaktionen einen Elektronenpool. Diese Elektronen gehen zum Minuspol der Batterie, während der Pluspol fast leer bleibt. Diese werden als Plus- und Minuspol bezeichnet. Je länger dieser Vorgang dauert, desto größer ist die Spannung zwischen den beiden Polen.
• Wenn Sie die Drähte zwischen Plus- und Minuspol verbinden, müssen die Elektronen am Minuspol jetzt irgendwo hin. Die Elektronen am Minuspol fließen zum Pluspol und erzeugen einen elektrischen Strom. Je höher die Spannung, desto mehr Elektronen bewegen sich jede Sekunde zum Pluspol.

Schritt 4. Erfahren Sie mehr über den Widerstand

Ein Hindernis ist etwas, das Elektronen blockiert. Je größer der Widerstand, desto schwerer können Elektronen passieren. Der Widerstand verlangsamt den elektrischen Strom, da die Anzahl der Elektronen, die jede Sekunde passieren, abnimmt.

Widerstände können alles in einem Stromkreis sein, das Widerstand hinzufügt. Sie können echte „Widerstände“kaufen, aber bei Problemen werden Widerstände normalerweise durch Glühbirnen oder alles, was einen Widerstand hat, dargestellt

Schritt 5. Merken Sie sich das Ohmsche Gesetz

Zwischen Strom, Spannung und elektrischem Widerstand besteht ein einfacher Zusammenhang. Schreiben oder merken Sie sich die folgende Formel, da Sie sie benötigen, um Probleme im Zusammenhang mit elektrischen Schaltungen zu lösen:

• Strom = Spannung geteilt durch Widerstand
• Die Formel kann wie folgt geschrieben werden: I = ^V / _R
• Überlegen Sie, was passiert, wenn V (Spannung) oder R (Widerstand) im Stromkreis ansteigen. Stimmt das mit der obigen Diskussion überein?

Teil 2 von 3: Berechnung der Spannung durch einen Widerstand (Reihenschaltung)

Schritt 1. Verstehen Sie Reihenschaltungen

Reihenschaltungen sind sehr leicht zu erkennen. Die Form hat die Form einer Kabelschlaufe, bei der alle Komponenten in einer Reihe entlang des Kabels angeordnet sind. Ein elektrischer Strom fließt durch den gesamten Draht und durch jeden Widerstand oder jedes Element, auf das er trifft.

• Elektrischer Strom an jedem Punkt der Schaltung immer gleich.
• Bei der Spannungsberechnung spielt die Lage des Widerstandes im Stromkreis keine Rolle. Sie können einen Widerstand nehmen und ihn über den Stromkreis bewegen, und die Spannung an jedem Widerstand bleibt gleich.
• Wir verwenden ein Beispiel für eine elektrische Schaltung mit 3 in Reihe geschalteten Widerständen: R₁, R₂, und R₃. Die Schaltung wird von einer 12-Volt-Batterie mit Strom versorgt. Wir finden die Spannung an jedem Widerstand.

Schritt 2. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand

Addieren Sie alle Widerstandswerte in der Schaltung. Das Ergebnis ist der Gesamtwiderstand der Reihenschaltung.

Zum Beispiel die drei Widerstände R₁, R₂, und R₃ haben Widerstände von 2 (Ohm), 3 bzw. 5. Somit beträgt der Gesamtwiderstand 2 + 3 + 5 = 10 Ohm.

Schritt 3. Finden Sie den Strom im Stromkreis

Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um den Wert des Stroms in einem gesamten Stromkreis zu ermitteln. Denken Sie daran, dass in einer Reihenschaltung der Strom an jedem Punkt des Stromkreises immer gleich ist. Nachdem wir den aktuellen Wert erhalten haben, können wir alle restlichen Berechnungen durchführen.

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass der Strom I = ^V / _R. Die Spannung an der Schaltung beträgt 12 Volt und der Gesamtwiderstand der Schaltung beträgt 10 Ohm. Setze diese Zahlen in die Formel ein, um I =. zu erhalten ¹² / ₁₀ = 1,2 Ampere.

Schritt 4. Passen Sie das Ohmsche Gesetz an, um den Spannungswert zu finden

Verwenden Sie die grundlegende Algebra, um den Wert der Spannung anstelle des Stroms zu finden:

• ich = ^V / _R
• IR = ^VR / _R
• IR = V
• V = IR

Schritt 5. Berechnen Sie die Spannung an jedem Widerstand

Wir kennen bereits den Wert von Widerstand und Strom. Jetzt können wir alle Berechnungen durchführen. Setze die Zahlen in die Formel ein und vervollständige die Berechnung. Hier sind die Berechnungen für die drei Widerstände aus dem obigen Beispiel:

• Spannung bei R₁ = V₁ = (1, 2A)(2Ω) = 2, 4 Volt.
• Spannung bei R₂ = V₂ = (1, 2A)(3Ω) = 3,6 Volt.
• Spannung bei R₃ = V₃ = (1, 2A)(5Ω) = 6 Volt.

Schritt 6. Überprüfen Sie Ihre Antworten

In einer Reihenschaltung muss die Summe aller Antworten der Gesamtspannung entsprechen. Addieren Sie jede berechnete Spannung und überprüfen Sie, ob sie mit der Gesamtspannung des Stromkreises übereinstimmt. Wenn nicht, versuchen Sie, den Fehler in Ihren Berechnungen zu finden.

• Nach obigem Beispiel sind 2, 4 + 3, 6 + 6 = 12 Volt gleich der Gesamtspannung durch den Stromkreis.
• Wenn Ihre Antwort etwas falsch ist (sagen wir 11, 97 statt 12), haben Sie wahrscheinlich Zahlen gerundet, während Sie an Formeln arbeiten. Keine Sorge, Ihre Antwort ist nicht falsch.
• Denken Sie daran, dass die Spannung den Ladungsunterschied oder die Anzahl der Elektronen misst. Stellen Sie sich vor, Sie zählen die neuen Elektronen, die Sie sehen, während sie sich entlang eines Stromkreises bewegen. Wenn Sie richtig rechnen, kennen Sie die gesamte Elektronenänderung von Anfang bis Ende.

Teil 3 von 3: Berechnung der Spannung durch einen Widerstand (Parallelschaltung)

Schritt 1. Erfahren Sie mehr über Parallelschaltungen

Stellen Sie sich ein Kabel vor, das mit einem Pol der Batterie verbunden ist und sich dann in zwei separate Drähte verzweigt. Diese beiden Drähte sind parallel zueinander, dann verbinden Sie sie wieder, bevor Sie sie mit dem anderen Pol der Batterie verbinden. Wenn der linke Draht mit einem Widerstand verbunden ist und der rechte Draht zusätzlich mit einem anderen Widerstand verbunden ist, werden die beiden Widerstände "parallel" geschaltet.

Sie können beliebig viele parallele Kabel hinzufügen. Diese Anleitung kann für Stromkreise verwendet werden, die sich in 100 Drähte verzweigen, die dann wieder verbunden werden

Schritt 2. Wissen Sie, wie elektrischer Strom in parallelen Stromkreisen fließt

Elektrischer Strom fließt durch jeden verfügbaren Pfad. Elektrischer Strom fließt durch den Draht auf der linken Seite, durch den Widerstand auf der linken Seite und bis zum anderen Ende. Gleichzeitig fließt Strom auch durch den Draht rechts, durch den Widerstand rechts und bis zum Ende. Keine Drähte oder Widerstände in einer Parallelschaltung werden zweimal durchlaufen.

Schritt 3. Verwenden Sie die Gesamtspannung, um die Spannung an jedem Widerstand zu ermitteln

Wenn Sie die Spannung über den gesamten Stromkreis kennen, ist die Antwort leicht zu finden. Jeder Paralleldraht hat die gleiche Spannung wie der gesamte Stromkreis. Angenommen, ein Stromkreis hat zwei parallel geschaltete Widerstände und eine 6-Volt-Batterie. Barrieren sind heute nicht sehr relevant. Um es zu verstehen, erinnern Sie sich an die oben beschriebene Reihenschaltung:

• Denken Sie daran, dass die Summe der Spannungen in einer Reihenschaltung immer gleich der Gesamtspannung durch den Stromkreis ist.
• Stellen Sie sich jeden Weg vor, den der Strom in einer Reihenschaltung nimmt. Gleiches gilt für Parallelschaltungen: Addiert man alle Spannungen, ergibt sich die Gesamtspannung.
• Da der Strom durch jeden Paralleldraht nur durch einen Widerstand fließt, muss die Spannung am Widerstand gleich der Gesamtspannung sein.

Schritt 4. Berechnen Sie den Gesamtstrom des Stromkreises

Wenn das Problem nicht die Gesamtspannung im Stromkreis angibt, müssen Sie einige zusätzliche Schritte ausführen. Beginnen Sie damit, den Gesamtstrom durch den Stromkreis zu ermitteln. In einer Parallelschaltung ist der Gesamtstrom gleich der Summe der Ströme durch jeden Parallelpfad.

• Die Formel lautet wie folgt: I_gesamt = ich₁ + ich₂ + ich₃…
• Wenn Sie Schwierigkeiten haben, es zu verstehen, stellen Sie sich eine Wasserleitung mit zwei Zweigen vor. Die Gesamtwassermenge, die in einer Reihe von Rohren fließt, ist die Summe des Wassers, das in jedem Rohr fließt.

Schritt 5. Berechnen Sie den Gesamtwiderstand des Stromkreises

Die Wirksamkeit eines Widerstands wird in einer Parallelschaltung reduziert, da er nur den Strom durch einen Draht sperrt. Tatsächlich ist es für den Strom umso einfacher, einen reibungslosen Weg zu finden, je mehr Drähte in einem Stromkreis sind. Um den Gesamtwiderstand zu ermitteln, ermitteln Sie den Wert von R. _gesamt in dieser Gleichung:

• ¹ / _{Rgesamt = ¹ / R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}
• Zum Beispiel hat ein Stromkreis Widerstände von 2 Ohm bzw. 4 Ohm, die parallel geschaltet sind. ¹ / _{Rgesamt = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)Rgesamt → Rgesamt = 1/(3/4) = 4/3 = ~1,33 Ohm.}

Schritt 6. Ermitteln Sie die Spannung aus Ihrer Antwort

Denken Sie daran, dass wir, sobald wir die Gesamtspannung des Stromkreises gefunden haben, bereits die Höhe der Spannung durch jeden parallelen Draht kennen. Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um die Berechnung abzuschließen. Schauen Sie sich die folgenden Beispielfragen an:

• Der Stromkreis hat eine Stromstärke von 5 Ampere und einen Gesamtwiderstand von 1,33 Ohm.
• Nach dem Ohmschen Gesetz ist I = V / R, so dass V = IR
• V = (5A)(1, 33Ω) = 6,65 Volt.

Tipps

• Wenn Sie einen komplizierten Stromkreis haben, zum Beispiel mit parallel geschalteten Widerständen und Serie, wählen Sie die beiden nächstgelegenen Widerstände aus. Ermitteln Sie den Gesamtwiderstand durch die beiden Widerstände mit den Regeln für Widerstände in Reihen- und Parallelschaltungen. Jetzt können Sie ihn wie einen einzelnen Widerstand behandeln. Fahren Sie mit diesem Vorgang fort, bis Sie eine Schaltung haben, in der die Widerstände angeordnet sind nur in Serie oder parallel.
• Die Spannung am Widerstand wird oft als "Spannungsabfall" bezeichnet.

• Verstehen Sie die folgenden Begriffe:

  • Stromkreis/Strang – Die Anordnung verschiedener Komponenten (Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten), die durch Kabel verbunden sind und unter Spannung stehen können.
  • Widerstand – ein Element, das elektrischen Strom reduziert oder hemmt.
  • Strom – Der elektrische Ladungsfluss im Kabel. Ausgedrückt in Ampere (A).
  • Spannung – Die Menge an elektrischer Ladung, die jede Sekunde vergeht. Ausgedrückt in Volt (V).
  • Widerstand – Ein Maß für den Widerstand eines Elements gegen elektrischen Strom. Ausgedrückt in Ohm (Ω)