Was ist Spannungsabfall in Parallelschaltung: So finden Sie, beispielhafte Probleme und detaillierte Fakten

In diesem Artikel werden verschiedene Methoden diskutiert, die verwendet werden können, um den Spannungsabfall in einer Parallelschaltung zu ermitteln.

Mit verschiedenen Methoden können wir den Spannungsabfall in einer Parallelschaltung finden, wie zum Beispiel:

Kirchhoffs Spannungsgesetz (KVL)

Der deutsche Physiker Gustav Kirchhoff führte 1845 Kirchhoffs Spannungsgesetz für eine leichter zugängliche Analyse der Stromkreisspannung ein.

Nach dem Spannungsgesetz von Kirchhoff ist die gesamte algebraische Summe des Spannungsabfalls oder der Potenzialdifferenz in einem geschlossenen Pfad in eine bestimmte einzelne Richtung gleich Null. Dieses Gesetz basiert auf dem Energieerhaltungssatz.

Schritte, um mit dem Kirchhoffschen Spannungsgesetz einen potenziellen Abfall zu erhalten:

  • Nehmen Sie eine bestimmte Stromrichtung in einem geschlossenen Regelkreis oder Netz an. Die Stromrichtung kann im oder gegen den Uhrzeigersinn gewählt werden.
  • Jetzt, während Sie sich in Stromrichtung bewegen, definieren Sie den Spannungsabfall an jedem Element unter Berücksichtigung der Vorzeichenkonvention jedes Elements in einer geschlossenen Schleife oder einem Netz. 
  • Unter Berücksichtigung der Spannungsabfälle über jedes Element schreiben Sie die Spannungsgesetzgleichung von Kirchhoff indem alle Spannungsabfälle an jedem Element in der Schleife mit der korrekten elektrischen Vorzeichenkonvention addiert werden.

Kirchhoffs aktuelles Gesetz (KCL)

Das aktuelle Kirchhoffsche Gesetz lässt sich auf jeden Stromkreis anwenden. Dabei kommt es nicht darauf an, ob die Elemente linear, nichtlinear, aktiv, passiv, zeitinvariant, zeitvariant usw. sind.

Das geltende Kirchhoffsche Gesetz basiert auf dem Ladungserhaltungsgesetz; Die Kirchhoffschen Gesetze lassen sich auf beides anwenden AC und Gleichstromkreise. Nach dem Kirchhoffschen Gesetz ist in jedem Knotenpunkt eines elektrischen Netzes die algebraische Summe der Ströme, die sich an diesem Punkt oder Knoten treffen, gleich Null. 

Bild-Kredit: PhatenzKirchhoffs erstes GesetzesbeispielCC BY-SA 3.0

Schritte, um einen potenziellen Abfall mit dem aktuellen Gesetz von Kirchhoff zu erhalten:

  • Einzelne Zweige mit einem individuellen Strom nivellieren B. I1 + I2….+ Nehmen Sie in einer bestimmten Richtung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn den Spannungsabfall und den Widerstand jedes Elements in der Schleife an und nivellieren Sie sie als Anforderungen. 
  • Durch Verwendung bekannter Parameterwerte jeder Schleife können wir unbekannte Spannungsabfälle an jedem Knoten oder Knoten einer Parallelschaltungskombination finden.
  • Wenden Sie das Ohmsche Gesetz an, um die Stromspannung und den Widerstand über jedes Element der Schleife in Beziehung zu setzen.
  • Zum Schluss nach unbekannten Werten auflösen.

Hinweis: Während des Netzwerks Schaltungsanalyse Nivellierung verwenden alle Netzknoten unterschiedliche Zahlen oder Alphabete. Berücksichtigen Sie beim Bilden der Gleichung immer die Stromrichtung und die Polarität der Spannung gemäß den üblichen Netzvorzeichen. Berücksichtigen Sie bei der Berechnung nur die Schleifen, die für eine einfache und schnelle Lösung benötigt werden.

KCL wird immer auf eine geschlossene Grenze angewendet.

Knotenanalyse

Die Knotenanalyse ist die Anwendung des Ohmschen Gesetzes zusammen mit dem Kirchhoffschen Stromgesetz (KCL).

Die Knotenspannungsanalyse ist die Anwendung des Kirchhoffschen Gesetzes, um den unbekannten Spannungsabfall an jedem Knoten zu finden. Dieses Verfahren verwendet eine minimale Anzahl von Gleichungen, um die unbekannten Knotenspannungen zu bestimmen und ist am besten für Parallelschaltungskombinationen geeignet.

Die Knotenspannungsanalyse bietet uns eine einfachere Möglichkeit, die Spannung an jedem Knoten eines Stromkreises zu ermitteln. Bei einer großen Anzahl von Verzweigungen kann die Knotenanalysemethode mit einer erhöhten Anzahl von Gleichungen komplex werden.

Bei diesem Verfahren wird ein Knoten des Netzwerks als Bezugs- oder Referenz- oder Nullpotentialknoten betrachtet. Die Anzahl der Gleichungen beträgt n-1 für die 'n'-Zahl jedes unabhängigen Knotens.

Das Verfahren der Knotenanalyse:

  • Zeichnen Sie den Schaltplan neu, indem Sie alle Spannungsquellen umwandeln in eine proportionale Stromquellenschaltung unter Verwendung des Quellentransformationsverfahrens.
  • Nivelliere alle Notizen mit Buchstaben auf der Zahl und wähle einen Knoten aus, um ihn als Referenz für andere Knoten zu verwenden (was als Datum oder Nullpotentialknoten bezeichnet wird)
  • Gleichungen schreiben durch Berücksichtigen der Richtung des Stroms, der in oder aus jedem Knoten in Bezug auf den Referenzknoten fließt.
  • Lösen Sie die Gleichung, um die unbekannte Knotenspannung oder den unbekannten Zweigstrom zu erhalten.
  • Wählen Sie nach Möglichkeit einen Knoten als Referenzknoten, der an eine Spannungsquelle angeschlossen ist.
  • Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz, um die Beziehung des Widerstandsstroms in Bezug auf die Knotenspannung auszudrücken.

Knotenanalyse mit einer Spannungsquelle:

  • Superknoten Bildung ist eine besondere Art von Knoten, die sich bilden kann.
  • Ein Superknoten wird gebildet, wenn eine Spannungsquelle zwischen zwei Nicht-Referenzknoten und parallel zu irgendwelchen Elementen geschaltet wird.
  • Für einen Superknoten müssen sowohl KVL als auch KCL angewendet werden.
  • Supernode hat keine eigene Spannung.

Aktuelle Abteilung

Bei der Parallelkombination ist die Spannung an jedem Zweig identisch, aber der Strom durch jeden Zweig kann je nach Gesamtwiderstand des Zweigs unterschiedlich sein.

Die Stromteilungsregel ist eine Anwendung zum Lösen einer Schaltung nach dem Satz von Norton als Strom in einem Zweig von a Parallelschaltung ist umgekehrt proportional zum Gesamtwiderstand des Zweigs.

Durch die Verwendung der Stromteilerschaltung Regel kann die unbekannte Spannung an jedem Element bestimmt werden.

Aktuelles Aufteilungsprinzip:

VR1 = V[R/ (R.1+ R2+ R3+……+Rn)]

VR2 = V[R/ (R.1+ R2+ R3+……+Rn)]

................................................

................................................

VRn = V[R/ (R.1+ R2+ R3+……+Rn)]

VR1 =IR1 …….(fünfzehn)

VR2 =IR…….(fünfzehn)

VR3 =IR…….(fünfzehn)

V = V.R1 + VR2 + VR3

Deswegen,

V = ich (R1+ R2+ R3)

Ich = V / (R1+ R2+ R3)

VR1 = V[R/ (R.1+ R2+ R3)]

VR2 = V[R/ (R.1+ R2+ R3)]

VR3 = V[R/ (R.1+ R2+ R3)]

Beispiel für ein aktuelles Divisionsproblem:

In der gegebenen Figur gibt es drei Widerstände, die parallel miteinander verbunden sind, wobei eine Stromquellen-Is-Spannung über R1 V1 ist, R2 V2 ist und R3 V3 ist.

Was ist Spannungsabfall in Parallelschaltung?
Bildnachweis: Eine Parallelschaltung mit drei Widerständen und einer Quelle.

V = ich (R1+ R2+ R3)

Ich = V / (R1+ R2+ R3)

VR1 = V[R/ (R.1+ R2+ R3)]

VR2 = V[R/ (R.1+ R2+ R3)]

VR3 = V[R/ (R.1+ R2+ R3)]

Überlagerungssatz

Wenn eine Schaltung mit mehr als einer Stromquelle entworfen wird, kann das Superpositionsprinzip verwendet werden.

Nach dem Überlagerungsprinzip ist die Spannung an einem beliebigen Element in einer linearen Schaltung die algebraische Summe der Spannung an dem Element, wenn nur eine unabhängige Quelle angelegt wird, wenn zwei oder mehr unabhängige Quellen in der Schaltung vorhanden sind.

Schritte zur Verwendung des Überlagerungsprinzips in einer beliebigen Schaltung:

  • Trennen Sie alle Quellen außer einer Quelle und finden Sie die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom aufgrund nur einer aktiven Quelle in der Schaltung.
  • Wiederholen Sie die obige Aussage für jede einzelne Quelle.
  • Finden Sie schließlich die Gesamtsumme des Stroms und der Spannung über jedes Element unter Berücksichtigung der Polarität oder der korrekten elektrischen Vorzeichenkonvention.

Angenommen, es gibt 'n' Elemente in einer geschlossenen Schleife, die in Reihe miteinander verbunden sind. Der Spannungsabfall in jedem Element wird als V1, V2, V3…+Vn nivelliert.

So finden Sie den Spannungsabfall in einer Parallelschaltung

Die parallele Kombination von Elementen kann als definiert werden, wenn die Spannungsabfall oder die Potentialdifferenz über jeden Zweig, der zwischen zwei Punkten verbunden ist, identisch ist.

Analyse von Parallelschaltungen:

Bildnachweis: a Parallelschaltungsbeispiel mit vier Widerständen.
  • Der Spannungsabfall an jedem Zweig der Parallelkombination ist identisch mit der Spannungsquelle.
  • Bestimmen Sie den Strom durch jeden Zweig des Stromkreises mithilfe des Ohmschen Gesetzes.
  • Verwenden Sie das Kirchhoffsche Stromgesetz, um den gesamten Stromfluss durch die Schaltung zu ermitteln.
  • Die Methode der Knotenanalyse basiert auf der Anwendung von KVL, KCL und dem Ohmschen Gesetz.
  • Alle erforderlichen Schaltungsparameter nivellieren.
Bild: Schaltung nach Benennung aller Knoten mit Nummern.
  • Alle Knoten der Schaltung werden als 1, 2, 3 und 4 bezeichnet.
  • Wählen Sie nun einen Knoten als Referenzknoten aus.
Bild: Schaltung nach Auswahl des Referenzknotens.
  • Weisen Sie nun den Stromfluss in jedem Zweig des Stromkreises zu.
  • Weisen Sie die Spannung jedes Knotens zu.
Bild: Schaltung nach Annahme der Stromrichtung.

Wenden Sie Kirchhoffs aktuelles Gesetz an Knoten 2 an, dann 

V – IR1 – IR2 – IR3 = 0.

I=VR1+R2+R3=12.00V1.00Ω+2.00Ω+3.00Ω=2.00A

Lösen Sie schließlich alle Gleichungen, um das erforderliche Potenzial zu erhalten Abfall oder Spannung Drop an einem Punkt oder Knoten.

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