آموزش الکترونیکالکترونیک

مدار های سری و موازی (آموزش جامع + حل تمرین)

مدار های ساده (مدار هایی که فقط دارای چند جزء هستند) معمولاً برای درک مبتدیان بسیار ساده هستند. اما ، وقتی سایر مولفه ها اضافه می شوند ، اوضاع می تواند دشوار شود. جریان در کجا جاری می شود؟ ولتاژ چه کاری می کند؟ آیا برای فهم راحتتر می توان این کار را ساده کرد؟ نترسید، برای فهم مطالب اطلاعات ارزشمند زیر را دنبال کنید.

در این آموزش ، ما ابتدا تفاوت مدار های سری و مدار های موازی را با استفاده از مدارهای حاوی اساسی ترین اجزا (مقاومت ها و باتری ها) نشان خواهیم داد تا تفاوت بین این دو شکل را نشان دهیم. سپس آنچه را که در مدار های سری و موازی رخ می دهد ، در صورت ترکیب انواع مختلف اجزا ، مانند خازن ها و سلف ها ، بررسی خواهیم کرد.

قبل از خواندن ادامه، ابتدا مقاله مدار چیست را بخوانید.

آنچه که دراین آموزش به آن پرداخته شده است:

  • شکل های مدار های سری و موازی به چه صورت است.
  • چگونه اجزای غیر فعال در این تنظیمات عمل می کنند.
  • چگونه یک منبع ولتاژ بر روی اجزای غیرفعال در این تنظیمات اثر می کند.

مدارهای سری

در اینجا به طور کامل مدار های سری را بررسی میکنیم.

برای یادگیری کامل آردوینو (برنامه نویسی حرفه ای، ارتباط با اندروید، ساخت ربات) ، روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.

همچنین اگر میخواهید الکترونیک را با فیلم های آموزشی یاد بگیرید، روی دوره آموزش الکترونیک کلیک کنید.

گره ها و جریان جاری

قبل از اینکه خیلی به این موضوع بپردازیم ، باید بگیم که گره چیست. این یک چیز فانتزی نیست ، فقط نمایش یک اتصال الکتریکی بین دو یا چند جزء است. هنگامی که یک مدار با یک طرح کلی مدل می شود ، این گره ها سیم بین اجزا را نشان می دهند.

گره ها در مدار سری
طرح کلی نمونه با چهار گره منحصر به فرد رنگی

این نیمی از نبرد برای درک تفاوت بین سری و موازی است. ما همچنین باید بدانیم که جریان چگونه از مدار عبور می کند. جریان از یک ولتاژ بالا به یک ولتاژ پایین تر در یک مدار جریان می یابد. مقداری از جریان از هر مسیری که می تواند برای رسیدن به نقطه کمترین ولتاژ عبور می کند (که معمولاً زمین نامیده می شود). به عنوان نمونه از مدار فوق ، در اینجا نحوه جریان یافتن جریان از ترمینال مثبت باتری به سمت منفی در اینجا آورده شده است:

جریان جاری در مدار های سری
جریان (با خطوط آبی ، نارنجی و صورتی نشان داده می شود) از همان مدار مثال بالا عبور می کند. جریان های مختلف با رنگ های مختلف نشان داده می شوند.

توجه داشته باشید که در برخی از گره ها (مانند بین R1 و R2) جریان همان جریان خروجی است. در گره های دیگر (به طور خاص اتصال سه طرفه بین R2 ، R3 و R4) جریان اصلی (آبی) به دو حالت مختلف تقسیم می شود. این تفاوت کلیدی بین مدار های سری و موازی است!

تعریف مدار های سری

اگر دو جزء در یک گره مشترک باشند و جریان مشابهی از درون آن ها عبور کند ، به صورت سری هستند. در اینجا مثالی از مدار با سه مقاومت سری آورده شده است:

تعریف مدار های سری

فقط یک راه برای جاری شدن جریان در مدار بالا وجود دارد. با شروع از ترمینال مثبت باتری ، جریان جاری شده ابتدا با R1 روبرو می شود. از آنجا جریان مستقیم به R2 ، سپس به R3 و در نهایت به ترمینال منفی باتری جریان می یابد. توجه داشته باشید که فقط یک مسیر برای جریان وجود دارد که باید دنبال شود. این مولفه ها به صورت سری هستند.

مدار های موازی

در اینجا به معرفی کامل مدار های موازی میپردازیم.

تعریف مدار های موازی

اگر اجزا با یکدیگر دارای دو گره مشترک باشند ، به طور موازی قرار دارند. در اینجا یک مثال شماتیک از سه مقاومت به صورت موازی با باتری آورده شده است:

تعریف مدار های موازی

از ترمینال باتری مثبت ، جریان به R1 … و R2 و R3 می رود. گره ای که باتری را به R1 متصل می کند به مقاومت های دیگر نیز متصل است. سر دیگر این مقاومت ها نیز به همین ترتیب بهم گره خورده و سپس به ترمینال منفی باتری متصل می شوند. سه مسیر مشخص وجود دارد که جریان می تواند قبل از بازگشت به باتری طی کند و مقاومت های مرتبط با آن موازی هستند.

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

در مدارهای سری از همه اجزاء جریان یکسانی عبور می کند و در مدارهای موازی همه اجزاء افت ولتاژ یکسانی دارند- سری: جریان ، موازی: ولتاژ.

قبل از خواندن ادامه، باید با قطعه مقاومت آشنا شوید.

کار مدار سری و موازی با هم

درنتیجه در آن ها می توانیم ترکیب و مطابقت داشته باشیم. در تصویر بعدی ، دوباره شاهد سه مقاومت و یک باتری هستیم. از ترمینال باتری مثبت ، جریان اول با R1 روبرو می شود. اما ، در طرف دیگر R1 گره به دو شاخه تقسیم می شود و جریان می تواند به R2 و R3 برسد. مسیرهای جریان از طریق R2 و R3 دوباره به هم گره خورده و جریان به ترمینال منفی باتری برمی گردد.

کار مدار های سری و موازی با هم

در این مثال R2 و R3 با یکدیگر موازی هستند و R1 با ترکیب موازی R2 و R3 به صورت سری است.

محاسبه مقاومت معادل مدار سری

در اینجا برخی از اطلاعات وجود دارد که ممکن است کاربرد عملی تری برای شما داشته باشد. وقتی مقاومت ها را به این شکل کنار هم و بصورت سری و موازی قرار می دهیم ، نحوه عبور جریان از آنها را تغییر می دهیم. به عنوان مثال ، اگر ما از طریق یک مقاومت 10 کیلو اهم ولتاژ 10 ولت داشته باشیم ، قانون اهم (قانون اهم چیست؟) می گوید ما 1 میلی آمپر جریان داریم.

مطلب پیشنهادی:  آموزش ساخت تلفن ساده با آپ امپ (ارتباط صوتی دوطرفه)

محاسبه مقاومت معادل در مدار سری

اگر سپس یک مقاومت 10kΩ دیگر در سری با مدار اولی قرار دهیم و منبع تغذیه را تغییر ندهیم ، جریان را به نصف کاهش می دهیم زیرا مقاومت دو برابر می شود.

آموزش محاسبه مقاومت جریان در مدار سری

به عبارت دیگر ، فقط یک مسیر برای جریان وجود دارد و ما فقط جاری شدن جریان را سخت تر می کنیم. چقدر سخت تر است؟ 10kΩ + 10kΩ = 20kΩ. و اینگونه ما مقاومت ها را به صورت سری محاسبه می کنیم – فقط مقادیر آنها را اضافه کنید.

برای بیان این معادله به طور کلی: مقاومت کل مقاومت های N – مجموع تعداد دلخواه مقاومت ها می باشد.

فرمول محاسبه جریان مدار سری

محاسبه مقاومت معادل در مدار موازی

مقاومت های موازی چطور هستند؟ این کمی پیچیده تر است ، اما نه خیلی زیاد. آخرین نمونه را در نظر بگیرید که در آن ما با یک منبع تغذیه 10 ولت و یک مقاومت 10 کیلو اهم شروع کردیم ، اما این بار به جای اضافه کردن به صورت سری، 10kΩ دیگر به صورت موازی اضافه می کنیم. اکنون دو مسیر برای جریان وجود دارد. از آنجا که ولتاژ تغذیه تغییر نکرده است ، قانون اهم می گوید اولین مقاومت هنوز 1 میلی آمپر می کشد. مقاومت دوم نیز همینطور است و ما در حال حاضر 2mA از منبع تغذیه داریم که 1mA اصلی را دو برابر می کند. این به این معنی است که ما مقاومت کل را به نصف کاهش داده ایم.

محاسبه مقاومت معادل در مدار موازی

در حالی که می توان گفت 10kΩ || 10kΩ = 5kΩ (“||” به معنی ” موازات” ترجمه می شود) ، ما همیشه قرار نیست 2 مقاومت یکسان داشته باشیم. پس چجوری میشود؟

معادله اضافه کردن تعداد دلخواه مقاومت به طور موازی:

فرمول محاسبه مقاومت معادل مدار موازی

اگر به طور موازی دو مقاومت داشته باشیم, می‌توانیم از روشی به نام ” حاصل ضرب بر مجموع ” استفاده کنیم:

فرمول مقاومت دو مقاومت موازی

با این حال ، این روش فقط برای دو مقاومت در یک محاسبه خوب است. با گرفتن نتیجه R1 || R2می توانیم بیش از 2 مقاومت را با این روش ترکیب کنیم و آن مقدار را به طور موازی با یک مقاومت سوم دیگر محاسبه کنیم (دوباره به عنوان حاصلضرب بر مجموع) ، اما روش متقابل ممکن است کار کمتری داشته باشد.

تمرین 1: برای محاسبه مقاومت های سری

آنچه شما نیاز دارید:

  • تعداد انگشت شماری از مقاومت های 10kΩ
  • یک مولتی متر
  • یک برد بورد

بیایید یک آزمایش ساده را امتحان کنیم تا ثابت کنیم این چیزها به روشی که ما می گوییم کار می کنند.

ابتدا ، ما می خواهیم چند مقاومت 10kΩ را به صورت سری وصل کنیم و به تماشای آنها بپردازیم که چگونه انجام می شود. با استفاده از برد بورد، یک مقاومت 10kΩ همانطور که در شکل نشان داده شده قرار دهید و با یک مولتی متر اندازه گیری کنید. بله ، ما قبلاً می دانیم که می گوید 10kΩ است ، اما این همان چیزی است که ما در بیزینس آن را “بررسی عقل” می نامیم. وقتی خودمان را متقاعد کردیم که از آخرین نگاه ما چیزی تغییر نکرده است ، یکی دیگر را به روشی مشابه اما با این تفاوت که مقاومت ها به صورت الکتریکی از طریق برد بورد به یکدیگر وصل شده اند دوباره اندازه بگیرید. کنتور باید چیزی نزدیک به 20kΩ را بیان کند.

ممکن است متوجه شوید که مقاومتی که اندازه گیری می کنید دقیقاً همان چیزی نیست که اهم متر می گوید. مقاومت ها مقدار مشخصی تحمل دارند ، بدین معنی که می توانند در هر دو جهت با درصد معینی خاموش شوند. بنابراین ، شما می توانید 9.99kΩ یا 10.01kΩ را بخوانید. تا زمانی که به مقدار صحیح نزدیک باشد ، همه چیز باید خوب کار کند.

تمرین برای درک مدار سری

خواننده باید این تمرین را ادامه دهد تا اینکه خود را متقاعد کند که قبل از انجام دوباره این کار می داند چه نتیجه ای خواهد داشت ، یا مقاومت آن ها تمام می شود تا در برد بورد بمانند ، هر کدام از این موارد اول باشد.

تمرین 2: محاسبه مقاومت های موازی

حالا بیایید یک شکل موازی مقاومت را امتحان کنیم. مانند چیزی که در قبل انجام دادیم یک مقاومت 10kΩ در برد بورد قرار دهید (اطمینان خواهیم داد که خواننده از قبل معتقد است که یک مقاومت 10kΩ منفرد می تواند چیزی نزدیک به 10kΩ را در مولتی متر اندازه گیری کند). اکنون یک مقاومت 10kΩ دوم را در کنار مقاومت اول قرار دهید ، توجه داشته باشید که دو انتهای هر مقاومت در ردیف های متصل به برق باشد. اما قبل از اندازه گیری ترکیب ، با استفاده از روش حاصلضرب بر مجموع یا متقابل ، مقدار جدید را محاسبه کنید (نکته: 5kΩ خواهد بود). سپس اندازه گیری کنید. آیا چیزی نزدیک به 5kΩ است؟ اگر اینطور نیست ، سوراخ هایی را که مقاومت ها به آنها متصل شده است ، دوباره بررسی کنید.

تمرین برای فهمیدن مدار موازی

تمرین را با مقاومت های 3 ، 4 و 5 تکرار کنید. مقادیر محاسبه شده / اندازه گیری شده باید به ترتیب 3.33kΩ ، 2.5kΩ و 2kΩ باشد. آیا همه چیز طبق برنامه انجام شد؟ در غیر این صورت ، به عقب برگردید و ارتباطات خود را بررسی کنید. اگر چنین بود ، عالی است! شما آن را به دست آورده اید.

قواعد مقاومت‌ های سری و موازی

موقعیت‌هایی وجود دارد که ممکن است به دنبال برخی ترکیب‌ های مقاومت خلاقانه باشند. برای مثال، اگر بخواهیم یک ولتاژ مرجع بسیار خاص را راه اندازی کنیم، همیشه به نسبت بسیار خاصی از مقاومت‌ها نیاز داریم که مقادیر آن‌ها بعید است مقادیر ” استاندارد ” باشند. و در حالی که ما می توانیم از دقت بسیار بالایی در مقادیر مقاومت برخودار شویم،ممکن است نخواهیم تعداد Xروز هایی که طول می کشد چیزی را ذخیره کنیم صبر کنیم و یا قیمت را برای مقادیر غیر استاندارد پرداخت کنیم. بنابراین ما همیشه می توانیم مقادیر مقاومت را خود بسازیم.

نکته شماره 1: مقاومت های برابر به صورت موازی

اضافه کردن N مقاومت برابر ارزش R به طور موازی به ما R / N اهم می دهد. بگذارید بگوییم ما به مقاومت 2.5kΩ احتیاج داریم ، اما تمام آنچه که در اختیار داریم یک کشوی پر از 10kΩ است. ترکیب چهار تا از آنها به طور موازی 10kΩ / 4 = 2.5kΩ به ما می دهد.

مقاومت های برابر به صورت موازی

نکته شماره 2: خطای مجاز (تلورانس)

بدانید چه نوع خطای مجاز را می توانید تحمل کنید. به عنوان مثال ، اگر به مقاومت 3.2kΩ نیاز داشتید ، می توانید 3 مقاومت 10kΩ به صورت موازی قرار دهید. این به شما 3.3kΩ می دهد ، یعنی حدود 4٪ خطای مجاز از مقدار مورد نیاز شما. اما ، اگر مداری که می سازید نزدیک به خطای مجاز 4٪ باشد ، ما می توانیم مقدار 10kΩ خود را به گونه ای اندازه بگیریم که کمترین مقدار را داشته باشیم، زیرا دارای خطای مجاز هستند. از نظر تئوری ، اگر همه ی مقاومت های 10kΩ همه 1٪ خطای مجاز باشد ، ما فقط می توانیم به 3.3kΩ برسیم. اما شناخته شده است که تولیدکنندگان قطعه فقط این نوع اشتباهات را انجام می دهند ، بنابراین کمی هزینه ارزش دارد.

مطلب پیشنهادی:  سوئیچ اتوماتیک وسایل و لامپ با توجه به دما

نکته شماره 3: رده بندی توان به صورت سری / موازی

این نوع ترکیب سری و موازی مقاومت ها نیز برای درجه بندی توان کار می کنند. بیایید بگوییم که ما به یک مقاومت 100Ω با2 وات (W) نیاز داریم ، اما تمام آنچه که ما داریم یک دسته مقاومت 1kΩ ربع وات (¼W) است . برای بدست آوردن 100اهم (1kΩ / 10 = 100Ω) می توانید 10 واحد از 1kΩ را ترکیب کنید و میزان توان 10×0.25W یا 2.5Wرا بدست آورید.

هنگامی که مقاومت هایی با مقادیر متفاوت را به طور موازی درمورد مقاومت کل معادل و توان در نظر می گیریم ، باید کمی بیشتر مراقب باشیم. باید برای خواننده کاملاً واضح باشد ، اما …

نکته شماره 4: مقاومت های مختلف به صورت موازی

ترکیب دو مقاومت با مقادیر مختلف همیشه کمتر از مقدار کوچکترین مقاومت است. خواننده متعجب خواهد شد که چند بار کسی مقادیر را در سر خود ترکیب کرده و به مقداری می رسد که در نیمه راه بین دو مقاومت قرار دارد (1kΩ || 10kΩ با 5kΩ برابر نیست!). مقاومت موازی کل همیشه به مقاومت کمترین مقدار نزدیک می شود. به خود لطف کنید و نکته شماره 4 را 10 بار بخوانید.

نکته شماره 5: اتلاف توان به صورت موازی

توان تلف شده در یک ترکیب موازی از مقادیر مقاومت غیر مشابه به طور مساوی بین مقاومت ها تقسیم نمی شود زیرا جریان ها برابر نیستند. با استفاده از مثال قبلی (1kΩ || 10kΩ) ، می بینیم که 1kΩ جریان 10kΩ ،10X را ترسیم می کند. از آنجا که قانون اهم می گوید توان = ولتاژ x جریان ، بنابراین نتیجه می شود که مقاومت 10X, 1kΩ قدرت 10kΩ را از بین می برد.

در نهایت، درس هایی از نکات 4 و 5 که باید به آن ها توجه کنیم این است که ماباید توجه بیشتری به آنچه که ما در زمان ترکیب مقاومت ها با مقادیر مشابه به صورت موازی انجام می دهیم،بپردازیم . اما نکات 1 و 3 هنگامی که مقادیر یکسان هستند ، برخی از میانبرهای مفید ارائه می دهند.

خازن های سری و موازی

ترکیب خازن ها دقیقاً مانند ترکیب مقاومت هاست … فقط عکس این است. به نظر عجیب و غریب می رسد ، کاملاً درست است. چرا اینطور است؟

یک خازن فقط دو صفحه با فاصله بسیار نزدیک به هم است و عملکرد اصلی آن نگه داشتن یک دسته کامل الکترون است. هرچه مقدار خازن بیشتر باشد ، الکترون های بیشتری را نیز در خود نگه می دارد. اگر اندازه صفحات افزایش یابد ، ظرفیت افزایش می یابد زیرا از نظر فیزیکی فضای بیشتری برای جمع شدن الکترون ها وجود دارد. و اگر صفحات از هم دورتر شوند ، ظرفیت کم می شود ، زیرا با بالا رفتن فاصله ، قدرت میدان الکتریکی بین آنها پایین می آید.

حال بگذارید بگوییم که ما دو عدد خازن 10 میکرومتر به صورت سری بهم متصل کرده ایم ، و آن ها هم کاملا شارژ شده اند و هم به جزء کناری تخلیه می شوند.

خازن های سری و موازی

به یاد داشته باشید که در یک مدار سری فقط یک مسیر برای جریان وجود دارد. به این ترتیب که تعداد الکترون هایی که از کلاهک در قسمت پایین تخلیه می شوند به همان تعداد الکترون هایی است که از کلاهک بالای آن خارج می شوند. بنابراین ظرفیت خازنی افزایش پیدا نکرده است.

در حقیقت ، حتی از این هم بدتر است. با قرار دادن خازن ها به صورت سری ، ما به طور موثر صفحات را از یکدیگر فاصله می دهیم زیرا فاصله بین صفحات دو خازن به هم اضافه می شود. بنابراین ما 20μF یا حتی 10μF نداریم. ما 5 میکرومتر داریم. نتیجه این امر این است که مقادیر خازن سری را به همان روشی که مقادیر مقاومت موازی را اضافه می کنیم ، اضافه می کنیم. هر دو روش حاصلضرب بر مجموع و متقابل برای افزودن خازن های سری معتبر هستند.

فرمول محاسبه خازن سری و موازی

ممکن است به نظر برسد که اضافه کردن خازن ها به صورت سری هیچ فایده ای ندارد. اما لازم به ذکر است که چیزی که به دست آوردیم دو برابر ولتاژ (یا رتبه بندی ولتاژ) است. درست مثل باتری ها ، وقتی خازن ها را به صورت سری قرار می دهیم ولتاژها جمع می شوند.

افزودن خازن به طور موازی مانند افزودن مقاومت به سری است: مقادیر فقط جمع می شوند ، هیچ ترفندی وجود ندارد. چرا اینگونه هست؟ قرار دادن آن ها به صورت موازی به طور موثر اندازه صفحات را افزایش می دهد بدون اینکه فاصله بین آن ها افزایش یابد. مساحت بیشتر با ظرفیت بیشتر برابر است. ساده است.

تمرین محاسبه خازن های موازی

تمرین 3: درک خازن های سری و موازی

آنچه شما نیاز دارید:‌

  • یک مقاومت 10kΩ
  • سه کلاهک 100μF
  • یک نگهدارنده باتری AA سه المانی
  • سه المان AA
  • یک برد بورد
  • یک مولتی متر
  • گیره های اتصال سیم

بیایید چند خازن سری و موازی را مشاهده کنیم. این نسبت به نمونه های مقاومت کمی پیچیده تر خواهد بود ، زیرا اندازه گیری مستقیم ظرفیت با یک مولتی متر دشوارتر است.

بیایید اول درمورد اینکه چه اتفاقی می افتد وقتی که یک خازن از صفر ولت شارژ می شود، صحبت کنیم. هنگامی که جریان شروع به رفتن در یکی از مسیرها می کند ، مقدار مساوی جریان از طرف دیگر خارج می شود. و اگر هیچ مقاومت سری با خازن وجود نداشته باشد ، می تواند جریان زیادی داشته باشد. در هر صورت ، جریان جاری تا زمانی که خازن شروع به شارژ تا مقدار ولتاژ اعمالی کند، به آهستگی ادامه می‌یابد تا زمانی که ولتاژ به طور کامل متوقف شود.

همانطور که در بالا گفته شد ، در صورت عدم مقاومت سری در برابر خازن ، کشش جریان می تواند بسیار زیاد باشد و زمان شارژ شدن می تواند بسیار کوتاه باشد (مانند میلی ثانیه یا کمتر). برای این آزمایش ، ما می خواهیم شارژ خازن را مشاهده کنیم ، بنابراین می خواهیم از یک مقاومت 10kΩ به صورت سری استفاده کنیم تا سرعت کار را تا جایی کاهش دهیم که به راحتی آن را ببینیم. اما ابتدا باید درمورد اینکه ثابت زمانی RC چیست صحبت کنیم.

مطلب پیشنهادی:  SPWM چیست؟ ساخت اینورتر موج سینوسی خالص با آردوینو

فرمول مقاومت بر حسب اهم

آنچه معادله فوق می گوید این است که ثابت زمانی در ثانیه (که tau نامیده می شود) برابر با مقاومت برحسب اهم در ظرفیت بر حسب فاراد است. ساده است؟ نه؟ ما در ادامه اظهار نظر خواهیم کرد.

ادامه تمرین 3 …

برای قسمت اول این آزمایش ، ما از یک مقاومت 10K و دیگری 100 میکرومتر (که برابر با 0.0001 فاراد است) استفاده خواهیم کرد. این دو قسمت ثابت زمانی 1 ثانیه را ایجاد می کنند:

محاسبه ثابت زمانی خازن موازی و سری

هنگام شارژ خازن 100 μF از طریق یک مقاومت 10kΩ ، می توان انتظار داشت که ولتاژ کلاهک در 1 ثابت زمانی یعنی 1 ثانیه به حدود 63٪ ولتاژ تغذیه برسد. بعد از 5 ثابت زمانی (در این حالت 5 ثانیه) کلاهک تا ولتاژ تغذیه حدود 99٪ شارژ می شود و منحنی شارژ چیزی مانند نمودار زیر را دنبال می کند.

منحنی شارژ خازن

اکنون که این موارد را دانستیم ، می خواهیم مدار را بر روی برد وصل کنیم (اطمینان حاصل کنید که خازن را درست قرار داده اید!)

مدار اتصال خازن به باتری

با تنظیم مولتی متر برای اندازه گیری ولت ، ولتاژ خروجی بسته را با روشن بودن سوئیچ بررسی کنید. این ولتاژ منبع تغذیه ما است و باید چیزی در حدود 4.5 ولت باشد (در صورت بودن باتری های جدید کمی بیشتر می شود). اکنون مدار را وصل کنید ، توجه داشته باشید که سوئیچ بسته باتری قبل از اتصال به برد بورد ، در وضعیت “خاموش” باشد. همچنین ، توجه کنید که سیم های اتصال قرمز و سیاه به مکان های مناسب وصل می شوند. اگر راحت تر است ، می توانید از گیره های محکم برای اتصال پروب های کنتور به پایه خازن برای اندازه گیری استفاده کنید (همچنین می توانید برای سهولت کار آن پایه ها را کمی پهن کنید)

هنگامی که از اینکه مدار درست به نظر می رسد و کنتور ما روشن است راضی شدیم و آن را روی ولتاژ تنظیم کردیم، سوئیچ بسته باتری را روی “ON” قرار دهید. بعد از حدود 5 ثانیه ، کنتور باید تقریباً نزدیک به ولتاژ بسته باتری بخواند ، که نشان می دهد معادله درست است و ما می دانیم چه کاری انجام می دهیم. حالا سوئیچ را خاموش کنید. هنوز هم این ولتاژ را به خوبی حفظ کرده است ، نه؟ به این دلیل که راهی برای تخلیه خازن وجود ندارد. ما مدار باز داریم برای تخلیه کلاهک می توانید از مقاومت 10K دیگر به طور موازی استفاده کنید. بعد از حدود 5 ثانیه ، تقریباً به صفر برمی گردد.

تمرین 3 هنوز ادامه دارد …

اکنون ما به قسمت های قابل توجه می پردازیم ، با اتصال دو خازن به صورت سری. به یاد داشته باشید که گفتیم نتیجه آن مشابه اتصال موازی دو مقاومت خواهد بود. اگر این درست باشد ، می توان انتظار داشت (با استفاده از حاصلضرب بر مجموع)

آموزش محاسبه ظرفیت خازن موازی و سری

چه اتفاقی برای ثابت زمانی ما خواهد افتاد؟

فرمول محاسبه ثابت زمانی در خازن ها

اتصال خازن ها به صورت سری

با توجه به این نکته ، خازن دیگری را به صورت سری به اولین مدار وصل کنید ، مطمئن شوید که کنتور صفر ولت را خوانده است (یا حدود آن) و سوئیچ را روی “ON” قرار دهید. آیا تقریباً نیمی از زمان شارژ شدن تا ولتاژ پک باتری طول کشید؟ به این دلیل که نیمی از ظرفیت وجود دارد. مخزن گاز الکترون کوچکتر است ، بنابراین مدت زمان کمتری برای شارژ شدن آن لازم است. خازن سوم برای این آزمایش فقط برای اثبات موضوع پیشنهاد شده است ، اما ما شرط می بندیم خواننده بتواند نوشته های روی آن را ببیند.

حالا ما خازن ها را به طور موازی امتحان خواهیم کرد ، یادآوری می کنیم که قبلاً گفتیم این شبیه افزودن مقاومت به صورت سری است. اگر این درست باشد ، پس می توانیم انتظار 200μF را داشته باشیم ، درست است؟ سپس ثابت زمانی ما برابر می شود با:

فرمول ثابت زمانی 2 ثانیه خازن

این بدان معناست که اکنون شاهد شارژ خازن های موازی تا ولتاژ تغذیه 4.5 ولت در حدود 10 ثانیه هستیم.

مدار اتصال خازن ها به صورت موازی

برای اثبات ، با مدار اصلی ما از یک مقاومت 10kΩ و یک خازن 100 μF به صورت سری شروع می کنیم ، همانطور که در نمودار اول این آزمایش انجام شده است. ما قبلاً می دانیم که خازن در مدت زمان 5 ثانیه شارژ می شود. حالا خازن دوم را به طور موازی اضافه کنید. اطمینان حاصل کنید که کنتور نزدیک به صفر ولت است (درصورتی که صفر خوانده نمی شود از طریق یک مقاومت تخلیه می شود) و کلید بسته باتری را روی “ON” قرار دهید. مدت زمان زیادی طول می کشد ، اینطور نیست؟ مطمئناً ما مخزن گاز الکترون را بزرگتر کردیم و اکنون پر شدن آن بیشتر طول می کشد. برای اثبات آن به خودتان ، خازن سوم 100 میکرومتر را اضافه کنید و برای مدت طولانی ، شارژ آن را تماشا کنید.

سلف های سری و موازی

مواردی که نیاز به افزودن سلف ها به صورت سری یا موازی باشد ، بسیار نادر است ، اما سابقه نداشته است. در هر صورت ، اجازه دهید آنها را توضیح دهیم تا همه موارد کامل شود.

به طور خلاصه ، آنها دقیقاً مانند مقاومت ها ترکیب می شوند، یعنی اینکه وقتی به صورت سری ترکیب می شوند مقدار کل همان مجموع آن ها است و وقتی به صورت موازی باهم ترکیب می شوند از همان روش حاصلضرب بر روی مجموع استفاده می شود. بخش مشکل ساز زمانی به وجود می‌آید که آن ‌ها به هم نزدیک می‌شوند تا میدان‌ های مغناطیسی با هم تقابل داشته باشند. به همین دلیل ترجیح داده می‌شود یک جز را به جای دو یا بیشتر از یک جز داشته باشیم, هر چند که بیشتر آن‌ها برای جلوگیری از برهم کنش میدان های مغناطیسی حفاظت می‌شوند.

در هر صورت ، کافی است بگوییم که آنها مانند مقاومت ها ترکیب می شوند. اطلاعات بیشتر مربوط به سلف ها بسیار فراتر از محدوده این آموزش است.

میخواهید برنامه نویسی STM32 را یاد بگیرید؟

دوره آموزش STM32

میخواهید الکترونیک را یاد بگیرید؟

دوره آموزش الکترونیک
دوره آموزش آردوینو

میخواهید آردوینو را به صورت پروژه محور یاد بگیرید؟ برای مشاهده توضیحات روی دوره مورد نظر کلیک کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید) سعی میکنم تمام نظرات را پاسخ دهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *