10.S: Moja kwa moja-sasa Circuits (muhtasari)

Masharti muhimu

ammeter	chombo kwamba hatua ya sasa
nguvu ya umeme (emf)	nishati zinazozalishwa kwa malipo ya kitengo, inayotolewa kutoka chanzo kwamba inazalisha sasa umeme
upinzani sawa	upinzani wa mchanganyiko wa resistors; inaweza kufikiriwa kama upinzani wa kupinga moja ambayo inaweza kuchukua nafasi ya mchanganyiko wa resistors katika mfululizo na/au mzunguko sambamba
upinzani wa ndani	kiasi cha upinzani dhidi ya mtiririko wa sasa ndani ya chanzo cha voltage
utawala wa makutano	jumla ya mikondo yote inayoingia kwenye makutano lazima iwe sawa na jumla ya mikondo yote inayoacha makutano
Sheria za Kirchhoff	seti ya sheria mbili zinazosimamia sasa na mabadiliko katika uwezo katika mzunguko wa umeme
utawala wa kitanzi	algebraic jumla ya mabadiliko katika uwezo karibu yoyote imefungwa mzunguko njia (kitanzi) lazima sifuri
tofauti ya uwezo	tofauti katika uwezo wa umeme kati ya pointi mbili katika mzunguko wa umeme, kipimo kwa volts
kushuka kwa uwezo	kupoteza nishati ya uwezo wa umeme kama safari ya sasa katika kupinga, waya, au sehemu nyingine
RC mzunguko	mzunguko ambao una kupinga na capacitor
hatari ya mshtuko	hatari ambayo sasa umeme hupita kupitia mtu
terminal voltage	tofauti tofauti kipimo katika vituo vya chanzo wakati hakuna mzigo masharti
hatari ya joto	hatari ambayo nyingi za umeme sasa husababisha madhara undesired mafuta
mfumo wa waya tatu	mfumo wa wiring kutumika kwa sasa kwa sababu za usalama, na waya kuishi, neutral, na ardhi
voltmeter	chombo kinachopima voltage

Mlinganyo muhimu

Vita vya terminal ya chanzo kimoja cha voltage	\(V_{terminal}=ε−Ir_{eq}\)
Upinzani sawa wa mzunguko wa mfululizo	\(R_{eq}=R_1+R_2+R_3+⋯+R_{N−1}+R_N=\sum_{i=1}^NR_i\)
Upinzani sawa wa mzunguko sambamba	\(R_{eq}=(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+⋯+\frac{1}{R_N})^{−1}=(\sum_{i=1}^N\frac{1}{R_i})^{−1}\)
Utawala wa makutano	\(\sum I_{in}=\sum I_{out}\)
Utawala wa kitanzi	\(\sum V=0\)
Voltage ya mwisho ya vyanzo vya voltage N katika mfululizo	\(V_{terminal}=\sum_{i=1}^Nε_i−I\sum_{i=1}^Nr_i=\sum_{i=1}^Nε_i−Ir_{eq}\)
Voltage ya terminal ya vyanzo vya voltage N	\(V_{terminal}=ε−I\sum_{i=1}^N(\frac{1}{r_i})^{−1}=ε−Ir_{eq}\)
Malipo kwenye capacitor ya malipo	\(q(t)=Cε(1−e^{−\frac{t}{RC}})=Q(1−e^{−\frac{t}{τ}})\)
Muda wa mara kwa mara	\(τ=RC\)
Sasa wakati wa malipo ya capacitor	\(I=\frac{ε}{R}e^{−\frac{t}{RC}}=I_oe^{−\frac{t}{RC}}\)
Malipo juu ya capacitor ya kuruhusu	\(q(t)=Qe^{−\frac{t}{τ}}\)
Sasa wakati wa kuruhusu capacitor	\(I(t)=−\frac{Q}{RC}e^{−\frac{t}{τ}}\)

Muhtasari

10.2 Nguvu ya umeme

• Vyanzo vyote voltage na sehemu mbili za msingi: chanzo cha nishati ya umeme ambayo ina tabia electromotive nguvu (EMF), na ndani ya upinzani r. emf ni kazi kufanyika kwa malipo ya kuweka tofauti uwezo wa chanzo mara kwa mara. EMF ni sawa na tofauti tofauti katika vituo wakati hakuna sasa inapita. Upinzani wa ndani r wa chanzo cha voltage huathiri voltage ya pato wakati mtiririko wa sasa.
• Pato la voltage la kifaa linaitwa voltage yake ya terminal\(V_{terminal}\) na hutolewa na\(V_{terminal}=ε−Ir\), ambapo mimi ni sasa ya umeme na ni chanya wakati inapita mbali na terminal nzuri ya chanzo cha voltage na r ni upinzani wa ndani.

10.3 Resistors katika Mfululizo na Sambamba

• Upinzani sawa wa mzunguko wa umeme na resistors wired katika mfululizo ni jumla ya kupinga mtu binafsi:

\(R_s=R_1+R_2+R_3+⋯=\sum_{i=1}^NR_i\).

• Kila kupinga katika mzunguko wa mfululizo una kiasi sawa cha sasa kinachozunguka kwa njia hiyo.
• Kushuka kwa uwezo, au uharibifu wa nguvu, katika kila kupinga kwa kila mtu katika mfululizo ni tofauti, na jumla yao ya pamoja ni pembejeo ya chanzo cha nguvu.
• Upinzani sawa wa mzunguko wa umeme na resistors wired katika sambamba ni chini ya upinzani chini ya sehemu yoyote na inaweza kuamua kutumia formula

\(R_{eq}=(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+⋯)^{−1}=(\sum_{i=1}^N\frac{1}{R_i})^{−1}\).

• Kila kupinga katika mzunguko sambamba ina voltage kamili sawa ya chanzo kilichotumiwa.
• Ya sasa inapita kupitia kila kupinga katika mzunguko sambamba ni tofauti, kulingana na upinzani.
• Ikiwa uhusiano mgumu zaidi wa resistors ni mchanganyiko wa mfululizo na sambamba, inaweza kupunguzwa kuwa upinzani sawa sawa kwa kutambua sehemu zake mbalimbali kama mfululizo au sambamba, kupunguza kila mmoja kwa sawa yake, na kuendelea hadi upinzani mmoja hatimaye kufikiwa.

10.4 Kanuni za Kirchhoff

• Sheria za Kirchhoff zinaweza kutumika kuchambua mzunguko wowote, rahisi au ngumu. Mfululizo rahisi na sheria za uunganisho sambamba ni kesi maalum za sheria za Kirchhoff.
• Utawala wa kwanza wa Kirchhoff, pia unajulikana kama utawala wa makutano, unatumika kwa malipo kwa makutano. Sasa ni mtiririko wa malipo; kwa hiyo, malipo yoyote yanayotokana na makutano lazima yatoke.
• Utawala wa pili wa Kirchhoff, pia unajulikana kama utawala wa kitanzi, inasema kuwa kushuka kwa voltage karibu na kitanzi ni sifuri.
• Wakati wa kuhesabu uwezo na wa sasa kwa kutumia sheria za Kirchhoff, seti ya makusanyiko yanapaswa kufuatiwa kwa kuamua ishara sahihi za maneno mbalimbali.
• Wakati vyanzo vingi vya voltage viko katika mfululizo, upinzani wao wa ndani huongeza pamoja na emfs zao huongeza pamoja ili kupata maadili ya jumla.
• Wakati vyanzo vingi vya voltage viko sambamba, upinzani wao wa ndani unachanganya na upinzani sawa ambao ni chini ya upinzani wa mtu binafsi na hutoa sasa ya juu kuliko kiini kimoja.
• Seli za jua zinaweza wired katika mfululizo au sambamba ili kutoa voltage iliyoongezeka au sasa, kwa mtiririko huo.

10.5 Vyombo vya Kupima Umeme

• Voltmeters kupima voltage, na ammeters kupima sasa. Mita za Analog zinategemea mchanganyiko wa kupinga na galvanometer, kifaa kinachopa kusoma analog ya sasa au voltage. Mita za digital zinategemea waongofu wa analog-kwa-digital na hutoa kipimo cha kipekee au digital cha sasa au voltage.
• Voltmeter imewekwa sambamba na chanzo cha voltage kupokea voltage kamili na lazima iwe na upinzani mkubwa ili kupunguza athari zake kwenye mzunguko.
• Ammeter imewekwa katika mfululizo ili kupata sasa kamili inayozunguka kupitia tawi na lazima iwe na upinzani mdogo ili kupunguza athari zake kwenye mzunguko.
• Standard voltmeters na ammeters kubadilisha mzunguko wao ni kushikamana na hivyo ni mdogo kwa usahihi.
• Ohmmeters hutumiwa kupima upinzani. Sehemu ambayo upinzani unapaswa kupimwa inapaswa kutengwa (kuondolewa) kutoka kwa mzunguko.

10.6 RC Circuits

• Mzunguko wa RC ni moja ambayo ina kupinga na capacitor.
• wakati wa mara\(τ\) kwa mara kwa mzunguko RC ni\(τ=RC\).
• Wakati awali uncharged (\(q=0\)katika\(t=0\)) capacitor katika mfululizo na resistor ni kushtakiwa na chanzo dc voltage, capacitor asymptotically inakaribia malipo ya juu.
• Kama malipo juu ya capacitor inavyoongezeka, sasa kwa kiasi kikubwa hupungua kutoka kwa sasa ya awali:\(I_0=ε/R\).
• Ikiwa capacitor yenye malipo ya awali Swali hutolewa kwa njia ya kupinga kuanzia saa\(t=0\), basi malipo yake hupungua kwa kiasi kikubwa. Ya sasa inapita katika mwelekeo kinyume, ikilinganishwa na wakati unashutumu, na ukubwa wa malipo hupungua kwa wakati.

10.7 Wiring wa kaya na Usalama wa Umeme

• Aina mbili za hatari za umeme ni joto (nguvu nyingi) na mshtuko (sasa kupitia mtu). Mifumo ya usalama wa umeme na vifaa huajiriwa ili kuzuia hatari za joto na mshtuko.
• Ukali wa mshtuko unatambuliwa na mzunguko wa sasa, njia, muda, na mzunguko wa ac.
• Wafanyabiashara wa mzunguko na fuses husababisha mikondo mingi ili kuzuia hatari za joto.
• Mfumo wa waya tatu hulinda dhidi ya hatari za joto na mshtuko, kwa kutumia waya za kuishi/moto, zisizo na upande, na kutuliza waya wa neutral na kesi ya vifaa.
• Mzunguko wa mzunguko wa kosa la ardhi (GFCI) huzuia mshtuko kwa kuchunguza upotevu wa sasa hadi njia zisizohusika.

Wachangiaji na Majina

Template:ContribOpenStaxUni