Av Lee Johnson, uppdaterad 24 mars 2022

haryigit/iStock/GettyImages

Grunderna i elektriska kretsar

Elektricitet kräver en komplett slinga för att flöda. En krets är en sluten ledande bana som tillåter elektroner att färdas från en strömkälla – som ett batteri – till en enhet (motstånd, glödlampa, etc.) och tillbaka. Att bryta slingan med en strömbrytare stoppar strömmen och stänger av enheten.

Nyckelord:

• Spänningsskillnad: Den elektriska potentiella energin per laddningsenhet mellan två punkter. Till exempel ger ett 5-V-batteri en 5-volts potentialskillnad mellan dess poler (1V =1J/C).
• Nuvarande: Laddningsflödet, mätt i ampere (A). En ampere är lika med en coulomb laddning per sekund.
• Motstånd: Motstånd till strömflöde, mätt i ohm (Ω). En ledare med 1Ω resistans över 1V tillåter 1A ström.

Ohms lag kopplar samman dessa storheter:V =I × R .

Serier vs. parallella kretsar

Komponenter kan ordnas på två primära sätt:

• Serien: Alla komponenter ligger längs en enda väg. Samma ström passerar genom varje komponent sekventiellt.
• Parallell: Banan delas upp i flera grenar, som var och en bär en del av den totala strömmen. Spänningen över varje gren är densamma.

I en seriekrets är det totala motståndet summan av individuella motstånd:

R_totalt =R₁ + R₂ + R₃ + …

Exempel:För motstånd 2Ω, 4Ω och 6Ω i serie är den totala resistansen 12Ω.

I en parallellkrets är den reciproka av det totala motståndet lika med summan av de reciproka för varje motstånd:

1/R_totalt =1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + …

Exempel:För samma motstånd parallellt ger beräkningen en total resistans på cirka 1,09Ω.

Lösa blandade serier–parallella kretsar

Komplexa kretsar kombinerar ofta serie- och parallellsektioner. Bryt kretsen i hanterbara delar, beräkna varje dels motstånd och kombinera dem sedan.

Illustration:Tre parallella grenar, där en gren innehåller tre seriemotstånd (12Ω, 5Ω, 3Ω). Seriegrenen är totalt 20Ω. Med de andra grenarna vid 40Ω och 10Ω är det totala motståndet cirka 5,7Ω.

Kapacitans i serie och parallell

Kapacitans beter sig motsatt resistans:

• Serie:1/C_totalt =1/C₁ + 1/C₂ + …, invertera sedan för att hitta C_totalt .
• Parallell:C_totalt =C₁ + C₂ + …

Samma tillvägagångssätt – analysera, förenkla, kombinera – gäller för alla kretsberäkningar.

Nyckel takeaways

• Seriekretsar:lägg till resistanser; parallella kretsar:lägg till konduktanser (reciproka).
• Använd Ohms lag för spännings-, ström- och resistansförhållanden.
• Dekomponera komplexa nätverk i enklare serier och parallella grupper.
• Kapacitansberäkningar speglar motstånd men med ömsesidiga samband i serie.