So berechnen Sie den Spannungsabfall in einer Reihenschaltung: Detaillierte Fakten

Dieser Artikel erläutert, was Spannungsabfall ist und wie man den Spannungsabfall in einer Reihenschaltung berechnet. Immer wenn die Spannung auf ein Widerstandselement im Stromkreis trifft, nimmt der Wert ab oder „fällt“.

In einer Reihenschaltung gibt es mehrere Widerstände oder Impedanzen. Jedes Mal, wenn Strom durch sie fließt, nimmt die Spannung ab. Wir müssen also den Wert eines bestimmten Widerstands und den durch ihn fließenden Strom kennen, um den Spannungsabfall darüber zu berechnen. Der Spannungsabfall ist der Strom multipliziert mit dem Widerstand.

Was ist Spannungsabfall?

Angenommen, wir verbinden eine Batterie mit einem Widerstand über einen Draht. Elektronen neigen dazu, von der negativen zur positiven Seite der Batterie zu fließen. Es ist wie eine elektrische Ladung, die vom Pluspol zum Minuspol fließt. 

Wenn eine Ladungseinheit auf den Widerstand trifft, stoppt sie für eine Weile. Wenn es den Widerstand passiert, kommt eine weitere Ladungseinheit und stoppt. Zu jedem Zeitpunkt ist die Ladungsmenge am Ende des Widerstands geringer als die Ladung am Anfang des Widerstands. Dieses Phänomen erzeugt einen „Potenzial- oder Spannungsabfall“.

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Wie berechnet man den Gesamtspannungsabfall in einer Reihenschaltung?

Der Gesamtspannungsabfall in einer Reihenschaltung ist die Addition aller einzelnen Spannungsabfälle, die durch die Impedanzparameter verursacht werden. Außerdem ist die Summe gleich der Gesamtspannung, die der Schaltung zugeführt wird, oder der Spannung vor einem „Abfall“.

Untersuchen wir die Phänomene mit Hilfe einer Schaltung. In der folgenden Schaltung gibt es zwei Widerstände, R1 von 100 Ohm und R2 von 200 Ohm, verbunden mit einer Versorgungsspannung V von 30 Volt. Strom i = V/(R1 + R2) = 30/(100+200) = 0.1 A. Daher fällt an R eine Spannung ab1 = ixR1 = 0.1 x 100 = 10 V und über R2 = ixR2 = 0.1 x 200 = 20 V. 

So berechnen Sie den Spannungsabfall in einer Reihenschaltung - Beispiel

Wie berechnet man den Spannungsabfall in einer AC-Reihenschaltung?

AC bzw Wechselstrom Stromkreise sind Stromkreise mit einer Wechselspannung. Eine Klimaanlage Serienschaltung besteht aus einer beliebigen Kombination aus Widerstand, Induktivität und Kondensator, die über eine Reihenschaltung verbunden sind.

Genau wie bei DC können wir die Nettoimpedanz einer AC-Reihenschaltung berechnen, indem wir sie addieren. Auf ähnliche Weise können auch die Spannungsabfälle ermittelt werden. Der Spannungsabfall an jedem Element in einer AC-Reihenschaltung beträgt V = iZ, wobei Z die Nettoimpedanz der Schaltung und i der durch sie fließende Gesamtstrom ist.

Datei:AC Source-RC.svg
„Datei:AC Source-RC.svg“ by Pierre5018 wird darunter genehmigt CC BY-SA 4.0

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Spannungsabfall in RLC-Reihenschaltung:

Die RLC-Schaltung ist ein besonderer Fall von Wechselstromschaltungen. Eine RLC-Schaltung umfasst Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten, die über eine Reihe verbunden sind. Lassen Sie uns das verstehen Spannungsabfälle über einer RLC-Reihenschaltung durch ein Beispiel.

Die Schaltung besteht aus drei unten gezeichneten Komponenten: einem R-Ohm-Widerstand, einer L-Henry-Induktivität und einem C-Farad-Kondensator. Wir haben bereits gewusst, dass der Spannungsabfall an jedem von ihnen = Impedanz × Strom. So,

Spannungsabfall über dem Widerstand = iR, der Induktor = iXL und der Kondensator = iXC, wobei XL= 2πfL und XC = 1/ 2πfC

So berechnen Sie den Spannungsabfall in einer Reihenschaltung - Numerische Beispiele

Q1. Drei Widerstände sind in Reihe geschaltet mit Werten wie R1= 4 Ω, R2= 5 und R3 = 6 . Der Stromkreis ist mit einem 15 V Netzteil verbunden. Ermitteln Sie die Spannungsabfälle an den Widerständen.

Zur Berechnung der Potentialabfälle über R1, R2und R3, müssen wir zuerst den Strom in der Schaltung erhalten. Wir wissen, Strom = Netzspannung/äquivalenter Widerstand

Der Ersatzwiderstand Req = R1 + R2 + R3 = 4 + 5 + 6 = 15Ω

Daher Gesamtstrom = 15V/15Ω = 1A

Jetzt können wir das Ohmsche Gesetz (V = IR) für jeden Widerstand verwenden und die Spannungsabfälle an ihnen ermitteln.

Also, V.1 = Ich x R1 = 1 x 4 = 4 V

V2 = Ich x R2 = 1 x 5 = 5 V

V3 = Ich x R3 = 1 x 6 = 6 V

Q2. Für die folgende Schaltung beträgt der Spannungsabfall am 6-Ohm-Widerstand 12 V. Ermitteln Sie die anderen Spannungsabfälle und berechnen Sie den Gesamtspannungsabfall oder die Versorgungsspannung.

Wir wissen, der Spannungsabfall über jedem Widerstand in der Reihenschaltung = Widerstand × Gesamtstrom

Wenn Strom i im Stromkreis fließt, beträgt der Spannungsabfall am 6-Ohm-Widerstand 6i.

6i = 12 oder i = 2 Ampere

Daher Spannungsabfall am 2-Ohm-Widerstand = 2 x 2 = 4 V

Spannungsabfall am 4 Ohm Widerstand = 2 x 4 = 8 V

Also das Netz Spannungsabfall oder Versorgungsspannung = (12 + 4 + 8) = 24 V

Q3. Das folgende Bild zeigt eine RLC-Reihenschaltung mit folgenden Komponenten: A 120 V, 50 Hz Wechselstromversorgung, Ein 100-Ohm-Widerstand, Ein 20 μF Kondensator, Ein 420-mH-Induktor. Berechnen Sie Spannungsabfälle über alle drei Impedanzen.

Früher wussten wir, wie es geht Spannungsabfall berechnen für eine Reihen-RLC-Schaltung. Der Strom multipliziert mit der Impedanz ( R oder XL oder X.C) gibt uns den Spannungsabfall. Lass uns herausfinden XL und XC zuerst.

XL= 2πfL (f ist die Frequenz der Wechselstromversorgung)

Also XL = 2 x π x 50 x 420 x 10^{-3} = 131.95 Ω

XC = 1/2 x π x 50 x 20 x 10^{-6} }= 159.15Ω

Daher Nettoimpedanz,

Nun, für Wechselstromkreise gibt es eine Entität, die als Phasenwinkel bezeichnet wird. Es gibt ein Maß für den Winkel, um den der Strom der Spannung nacheilt oder vorauseilt. Phasenwinkel φ = arctan (XC - X.L/ R)

φ = arctan(27.2/100) = 15.22°

Also aktuell

Deswegen,

Hier eilt Strom der Spannung als X . vorausC > XL.

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