Vezja so bistvenega pomena, da lahko električni tok v napravah teče. Če električni krog ni sklenjen, se elektroni ne morejo premikati po vodnikih in skozi porabnike. Takrat električni tok ne teče.

Električni tok si lahko predstavljamo kot vodni tok, reko ali potok. Pravimo, da smo uporabili analogijo. Električni uporniki so v tem primeru ovire, ki povzročijo, da reka teče počasneje. Višinska razlika pri vodnem toku pa ponazarja padec napetosti v električnem vezju. S pomočjo analogije si lahko izboljšamo predstavo o fizikalnem sistemu, vendar se moramo zavedati, da lahko sistem na tak način opišemo le delno.

Elementi se lahko v vezje dodajajo na dva načina: zaporedno ali vzporedno.


Zaporedna vezava porabnikov

Oglej si sliko dveh mlinov. Kako voda, ki poganja mlina, izgublja višino?


Voda, ki poganja mlina, izgublja višino v dveh stopnjah – pri vsakem mlinskem kolesu. Količina vode, ki poganja posamezno kolo, je enaka.


Podobno kot vodo, ki poganja mlinski kolesi, si lahko predstavljamo električni tok v električnem krogu. Višinska razlika pri vodnem toku ponazarja padec napetosti v električnem vezju. Vodni tok ponazarja električni tok po vezju, mlina pa upornika, ki sta vezana zaporedno (drug za drugim). Tako kot prek vsakega od mlinskih koles teče enaka količina vode, skozi vsak upornik teče enak električni tok. Voda izgublja višino v dveh stopnjah; podobno se dogaja z napetostjo v električnem krogu, kjer je zaporedno vezanih več upornikov. Napetost vira se porazdeli po upornikih. Na prvem uporniku je napetost U1, na drugem pa U2. Vsota padcev napetosti na posameznih upornikih je enaka napetosti vira.


Tok skozi zaporedno vezana porabnika je enak: I1 = I2 = I.

Vsota padcev napetosti na zaporedno vezanih porabnikih je enaka napetosti vira: U = U1 + U2.



Skupni upor (nadomestni upor) je upor upornika, ki bi ga vezali v električni krog namesto vseh posameznih upornikov, pri tem pa bi pri istem viru napetosti tok skozi vezje ostal enak. Izračunamo ga po Ohmovem zakonu (R = U/I), v katerega vstavimo napetost vira in skupni tok skozi vezje. Skupni upor zaporedno vezanih upornikov je enak vsoti posameznih uporov (R = R1 + R2).


Skupni upor zaporedno vezanih porabnikov je enak vsoti uporov posameznih porabnikov v električnem krogu: R = R1 + R2 + ...


Čim več je porabnikov, zaporedno vezanih v električni krog pri enaki napetosti, tem manjši je električni tok skoznje.


ZGLED

V električni krog so zaporedno vezani vir napetosti 12 V in upornika z uporom 200 Ω oz. 400 Ω. Kolikšen je skupni upor upornikov? Kolikšen tok teče skozi upornika? Kolikšen je padec napetosti na prvem uporniku?


R1 = 200 Ω
R2 = 400 Ω
U = 12 V

Skupni upor upornikov:

R = R1 + R2
R = 200 Ω + 400 Ω
R = 600 Ω

Skupni upor upornikov je 600 Ω. Tok, ki teče skozi upornika:

I = U/R
I = 12V/600Ω
I = 0,02 A = 20 mA

Skozi upornika teče tok 20 mA. Padec napetosti na prvem uporniku:

U1 = R1 ・ I
U1 = 200 Ω ・ 0,02 A
U1 = 4 V

Padec napetosti na prvem uporniku je 4 V.




Vzporedna vezava porabnikov

Tudi vzporedno vezavo upornikov lahko poskušamo razumeti s pomočjo analogije z vodo in mlinskimi kolesi.


Vodni tok se razdeli na dve veji, pri čemer voda v vsakem delu pade za enako višino in pri tem poganja eno izmed mlinskih koles.


Tudi v tem primeru lahko izgubo višine primerjamo s padcem napetosti v električnem krogu. Tako kot je enaka višinska razlika pri obeh mlinskih kolesih, je enak tudi padec napetosti na vzporedno vezanih upornikih v električnem krogu. Vodni tok, ki poganja mlinski kolesi, ponazarja električni tok v vezju. Vodni tok se razdeli v dva dela; prav tako se električni tok v električnem krogu z vzporedno vezanimi uporniki razdeli v dve veji.


Padec napetosti na vzporedno vezanih porabnikih je enak napetosti vira: U1 = U2 = U

Električni tok, ki teče po glavni veji električnega kroga, je enak vsoti tokov, ki tečejo skozi vzporedno vezane porabnike: I = I1 + I2



Pri vzporedni vezavi velja, da je skupni upor porabnikov vedno manjši od najmanjšega upora posameznega porabnika.


Skupni upor dveh vzporedno vezanih porabnikov opisuje naslednja enačba: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 +...

Obratna vrednost skupnega upora vzporedno vezanih porabnikov je enaka vsoti obratnih vrednosti posameznih uporov.


ZGLED

V električni krog sta vzporedno vezana upornika za 200 Ω in 400 Ω in priključena na vir napetosti 12 V. Kolikšen tok teče skozi posamezna upornika? Kolikšen tok teče skozi vir napetosti?

R1 = 100 Ω
R2 = 400 Ω
U = 12 V

Tok, ki teče skozi posamezni upornik, izračunamo po Ohmovem zakonu:
I1 = U/ R1
I1 = 12 V /100 Ω
I1 = 0,12 A = 120 mA
I2 = U/ R2
I2 = 12 V/ 400 Ω
I2 = 0,03 A = 30 mA

Skozi prvi upornik teče tok 120 mA, skozi drugi upornik pa 30 mA.

Tok skozi vir napetosti je enak vsoti tokov v posameznih vejah.
I = I1 + I2
I = 120 mA + 30 mA
I = 150 mA

Velikost toka skozi vir napetosti je 150 mA.

Kolikšen je skupni upor upornikov?

Skupni upor upornikov:
1 /R = 1 /R1 + 1 /R2
1 /R = 1 /100 Ω + 1/ 400 Ω = 5 /400 Ω
1/ R = 1 /80 Ω
R = 80 Ω
Última modificación: domingo, 19 de abril de 2020, 17:47