在这个电路,三个电阻获得相同数量的电流(4安培)从单一来源。计算每个电阻器的电压“下降”,以及由每个电阻的功率耗散量:
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E1Ω= 4伏
E2Ω= 8伏特
E3Ω= 12伏特
P1Ω= 16瓦
P2Ω= 32瓦
P3Ω= 48美国瓦茨
后续问题:比较电流方向的所有组件在这个电路的极性各自的电压降。你注意到电流方向和电压之间的关系为电池极性,与所有的电阻?这是如何与这些组件的识别来源或加载吗?
一个灯泡的亮度(或任何电力负荷的功率耗散,就此而言,可能是由电路中插入一个可变电阻不同,如下:
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这种方法的电力控制也并非没有缺点,。考虑一个例子,电路电流5安培,可变电阻是2Ω,灯下降20伏的电压在其终端。计算功率耗散的灯,可变电阻的功率耗散,电压源提供的总功率。然后,解释为什么这种功率控制的方法并不理想。
P灯= 100瓦
P电阻= 50瓦
P总= 150瓦
后续问题:注意在最初的问题我提出一组假设的值用于找出为什么一系列变阻器(可变电阻)不是一个有效的手段来控制灯的力量。解释某些值的假设是一个有用的解决问题的技术没有值的情况下给你。
讨论节能的概念:能量既不能创造也不能毁灭,而只是改变了不同形式。基于这一原则,所有的总和所消耗的功率电路的总金额必须等于电源提供的能量来源,不管如何的组件连接在一起。
现代电力控制的方法是插入一个快动开关串联电力负荷,开关电源,它非常迅速。通常,固态设备等晶体管使用:
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这种电路大大简化的一个真正的,脉冲控制电路。只是显示了晶体管(而不是“脉冲”电路需要命令来打开或关闭)简单。所有你需要知道的是晶体管的工作原理就像一个简单的事实,单刀单掷开关(SPST),除了它是由电流控制而非机械力,而且它能够开关每秒数百万次没有磨损或疲劳。
如果晶体管脉冲开关足够快,力量灯泡可能是不同的一样顺利控制可变电阻器。然而,很少有精力浪费在使用快速交换晶体管来控制电源,不像当一个可变电阻用于相同的任务。这种模式通常被称为电力控制脉冲宽度调制,或脉宽调制。
解释为什么比控制PWM功率控制更有效负载功率使用串联电阻。
当晶体管上,就像一个封闭的切换:通过满载电流,但小电压下降。因此,其“上”功率(P =我E)耗散最小。相反,当晶体管是关闭的,它就像一个打开开关:传递任何电流。因此,它的“关闭”功耗(P =我E)为零。负载的功率耗散(灯泡)之间的功率耗散定是“上”和“关闭”晶体管周期。因此,负载功率控制不“浪费”电力控制装置。
学生可能很难把握一个灯泡暗了下来通过打开和关闭它非常快。理解这个概念的关键是要意识到晶体管的开关时间必须比时间更快的灯泡的灯丝完全热或完全冷却。情况类似于节流的汽车的速度迅速“抽水”油门踏板。如果做得慢,结果是一个不同的车速度。如果做得足够迅速,然而,汽车的质量平均“ON”/“关闭”自行车的踏板和结果几乎稳定的速度。
这种技术在工业功率控制,很受欢迎和流行是一个音频放大技术(称为类D)。最小耗散功率的控制装置的好处有很多。
| 不要只是坐在那里!构建的东西! ! |
学习数学分析电路需要学习和实践。通常,学生通过大量的实践工作示例问题与那些课本提供的检查他们的答案或老师。虽然这是好的,有一个更好的方法。
你会学到更多构建和分析实际电路,让您的测试设备提供“答案”,而不是一本书或另一个人。成功circuit-building练习,遵循这些步骤:
避免极高和极低电阻的值,以避免测量误差引起的计“加载”。我建议1 kΩ之间的电阻和100 kΩ,除非,当然,电路的目的是为了说明表加载的影响!
一个方法你可以节省时间和减少错误的可能性逐步开始从一个非常简单的电路和添加组件增加其复杂性分析后,而不是为每个实践构建一个全新的电路问题。另一个节省时间的技巧是重用相同的组件在各种不同的电路配置。这种方式,你不需要测量任何组件的价值不止一次。
让电子本身给你答案你自己的“实践问题”!
我的经验,学生需要多练习与电路分析成为精通。为此,教师通常为学生提供大量的工作实践问题,并为学生提供答案检查自己的工作。虽然这种方法使学生精通电路理论,它未能完全教育他们。
学生不需要数学练习。他们也需要真实的,动手实践构建电路和使用的测试设备。所以,我建议以下替代方法:学生应该构建自己的“实践问题”与真正的组件,并尝试数学预测不同的电压和电流的值。这种方式,数学理论“活着,”和学生获得实际能力他们不会获得仅仅通过求解方程。
这种方法的练习后的另一个原因是教学生科学的方法:测试一个假设的过程(在这种情况下,数学预测)通过执行一个真正的实验。学生也将发展真正的故障排除技巧,因为他们偶尔使电路结构错误。
花几分钟时间和你的类来回顾一些“规则”的构建电路之前就开始了。讨论这些问题和你的学生在同一个苏格拉底的方式你通常会讨论工作表的问题,而不是简单地告诉他们他们应该和不应该做什么。总是令我惊讶差学生掌握指令时呈现在一个典型的讲座(教师独白)格式!
写给那些教练可能会抱怨“浪费”时间需要学生建立真正的电路,而不只是数学分析理论电路:
你的课程学生的目的是什么?
如果你的学生将与实际电路,然后他们应该学习尽可能在实际电路。如果你的目标是教育理论物理学家,那么坚持抽象分析,通过各种方法!但是我们大多数人计划为我们的学生做一些在现实世界中与我们给他们的教育。beplay网页版本“浪费”时间建立真实电路将支付巨额红利的时候为他们将他们的知识应用到实际问题。
此外,让学生建立自己的练习教他们如何执行的问题主要研究,从而让他们继续他们的电气/电子自主教育。beplay网页版本
在大多数科学、现实的实验更加困难和昂贵的比电路设置。核物理学、生物学、地质学和化学教授就希望能够有学生高等数学应用到实际实验带来不安全隐患和花费不到一本教科书。他们不能,但你能。你的科学利用固有的便利,得到你的这些学生练习他们的数学很多真正的电路!
三个串联电阻的总电阻的计算公式如下:
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代数操作这个方程解出一个系列电阻(R1)的其他两个系列电阻(R2和R3)和总阻力(R)。换句话说,写一个公式,解决了R1所有其他变量。
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这个问题只不过是练习用代数方法操纵方程。问问你的学生向您展示如何解决,以及两个给定的答案是等价的。
这些电路的识别系列电路(可能有多个显示!):
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大多数手电筒使用多个1.5伏电池,灯泡的额定电压几伏特。画一个示意图展示多个电池可能是连接来实现电池的总电压大于任何一个单独的电压。
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后续问题:如果这些电池输出1.5伏特的电压,电压多少灯泡的经验吗?
问学生,他们将一个开关控制灯泡的电路所示的答案。
技术员想激励一个24伏电机,但缺乏一个24伏电池。相反,她获得了“电力供应”单位,从电力插座120伏的交流电源转换成低压直流电源,可调范围从0到15伏特。每一个电源是一盒电源线,电压调节旋钮,和两个输出终端连接直流电压产生:
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画一幅画的技术人员可能使用电源激励24伏电机。
这也许是最直接的解决方案(设置每个电源输出12伏):
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尽管这是一个非常简单和直接的解决方案,它可能不是唯一的一个。顺便说一下,这种情况是很常见的在电子工作:有多个电源夫妇在一起来实现所需的总电压、总电流。
灯泡多少电压在这个电路接收?解释你的答案。
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同时,确定灯泡的电压的极性(马克”和“-”符号)。
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后续问题:画电路中的电流方向。
这是一个非常基本的概念,学生必须学习:如何确定总电压在一个相反的电压源串联电路存在。学生有时犯一点错误是尝试辨别极性通过观察结束的最后极性信号终端电池;即3伏电池的左手终端,和4.5伏电池的右手终端,然后尝试这些信号传输到负载终端。这是不一个精确的方式告诉极性,但似乎“工作”在某些情况下。这个问题的一个例子情况这个错误的技术绝对不工作!
有你的学生集体达成过程他们可能使用准确的辨别系列电压和极性。指导他们的讨论,帮助他们识别原则是真实和有效的串联电路。
灯泡多少电压在这个电路接收?解释你的答案。
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同时,确定灯泡的电压的极性(马克”和“-”符号)。
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后续问题:30伏特是普遍接受的“危险”的阈值电压电击,确定是否这个特殊的电路构成电击危险。
这是一个非常基本的概念,学生必须学习:如何确定总电压在一个相反的电压源串联电路存在。学生有时犯一点错误是尝试辨别极性通过观察结束的最后极性信号终端电池;即3伏电池的左手终端,和4.5伏电池的右手终端,然后尝试这些信号传输到负载终端。这是不一个精确的方式告诉极性,但似乎“工作”在某些情况下。这个问题的一个例子情况这个错误的技术绝对不工作!
有你的学生集体达成过程他们可能使用准确的辨别系列电压和极性。指导他们的讨论,帮助他们识别原则是真实和有效的串联电路。
关于安全的问题,确定电压冲击的风险比一个简单的检查。意识到这一点是很重要的你的学生,尽管“接受”等危险电压和阈值。
的形式重写这个电路原理图:
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比较难的一种技能对学生发展是能够实际电路的布局转化为一个整洁的示意图。发展这种技能需要大量的练习。
是很有价值的学生讨论他们如何解决这样的问题。对于那些有困难的学生可视化形状,一个简单的提示或“诡计”翻译时使用图表插图或者相反可能是无价的。
假设我连接两个电阻串联,像这样:
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电阻多少你会期望一个欧姆计指示如果连接在这两个串联电阻的组合呢?
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解释你的答案背后的原因,并试图制定一个泛化的组合系列电阻。
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后续的问题:有多少抵抗你会期望欧姆计如果有登记三个体积的串联的电阻而不是两个吗?如果有四个电阻吗?
系列(总)电阻的概念,相对于单个抗性,通常不存在任何困难的新学生。并联电阻有点棘手,不过。
会发生什么如果三个6伏灯泡连接如图所示6伏电池吗?如何将他们的亮度比较有一个6伏灯泡连接到一个6伏电池吗?
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三个灯泡会隐约发光。
这里,电压的重要原则“滴”系列电路被高亮显示。这个问题可以进一步定义,在实践方面,“系列”这个词到底是什么意思。
定性比较电压和电流的三个灯泡在这个电路(假设三个灯泡是完全相同的):
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每个灯泡的电流是保证相等。每个灯泡的电压,在这种特殊情况下(用相同的灯泡),恰好相等。
在这里,重要的原则串联电路的电压和电流是突出显示。这个问题可以进一步定义,在实践方面,“系列”这个词到底是什么意思。
这个问题的一个重要教训是测量它们之间的区别保证等于对测量它发生等于给定组件的选择。
解释,一步一步,如何计算电流(I)的数量会遍历每本系列电阻电路、电压(V)也减少了每个电阻:
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学生常常只是想记住一个程序来确定这样的问题的答案。挑战你的学生不仅理解过程,但也解释的为什么它必须遵循。
你的学生将意识到讨论中有多个方法到达所有的答案!虽然一些步骤将常见的所有计算策略,其他步骤(接近尾声)离开房间的创造力。
注意你的学生,欧洲符号使用整个原理图。
发光二极管,领导年代,是崎岖和高效的光源。他们比白炽灯更崎岖的和高效的,他们也有能力开关快得多,因为没有灯丝在需要加热或降温:
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led低压设备,通常在1.5至2伏额定直流最大值。单二极管通常画低电流,大约20毫安。问题是,你如何操作从一个典型的电子电源,LED可输出24伏特直流或更多?
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答案是使用系列电阻下降:
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计算所需的电阻值和最低额定功率LED系列降压电阻器的额定1.7伏特和20 mA和24伏特的电源电压。
R下降= 1115Ω,额定功率至少0.446瓦特(1/2瓦将是理想的)。
后续的问题:如果没有1115Ω电阻选择(最有可能不会!),那会是更安全的选择高附加值电阻器或低电阻对于这个应用程序吗?例如,如果您只选择1/2瓦电阻1 kΩkΩ1.2,你会选择哪一个?解释你的答案。
后续问题是一个非常实用的,很少有确切的组件的范本来匹配电路你建筑的要求。重要的是要理解哪些方法是安全犯错(太大或太小)在“竣工”的设计工作。
计算所需的系列“下降”电阻值1.6伏特,20 mA领导从15伏直流电源。同时,计算的功率耗散电阻同时操作。
R = PR=
R = 670ΩPR= 0.268 W
问问你的学生解释他们如何计算这个问题的正确答案。
计算所需的系列“下降”电阻值1.8伏特,20 mA领导从34伏直流电源。同时,计算的功率耗散电阻同时操作。
R = PR=
kΩP R = 1.61R= 0.644 W
问问你的学生解释他们如何计算这个问题的正确答案。
假设一个电加热器,它只不过是一个大的电阻器,消散500瓦的电力,当直接连接到一个110伏的来源:
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现在假设相同的加热器是长二线电缆的一端连接,然后连接到同一个110伏的来源。假设每个电缆内导体有一个端到端的3欧姆的电阻,多大的权力加热器消散吗?
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P = 321.1瓦
这个问题的目的,除了为学生提供了一个良好的解决问题的练习,是让他们意识到一个电源电阻的实际意义。
这里显示的电路通常被称为分压器。计算电压降穿过双终端后,当前通过每个电阻,电阻的总量ßeen”的9伏电池:
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你能想到这样一个电路的实际应用吗?
注意所有的电压降是一定的比例总电压。你认为会发生在这些电压下降如果源电压(9伏电池)一倍吗?
有些学生可能会发现图难以理解,所以他们会发现的任务分析的帮助下绘制一个等效为这个电路原理图,与所有终端点标记。我建议你立即不建议这个解决方案,而是挑战你的学生认为自己解决问题的技巧。当然,班上有人会认为这样做,和这样一个建议来自同伴的影响大于如果它来自你,老师。
一定要问你的学生一个问题:“为什么这种类型的电路通常被称为电压分频器?”
会发生什么在这个顺序电路的开关打开,从开关与开关3号1号和结束?
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描述连续关闭这三个开关将影响:
同时,提供一个安全的原因存在第四电阻的电路,电路的左边(而不是绕过任何开关)。
我不会解释当每个开关关闭,但我将描述第一开关关闭的影响:
作为第一个开关(SW1)关闭,电阻器R1的电压会降低为零,当电压在剩余电阻将会增加。电流通过电阻R1还将降低为零,和当前剩余电阻也将增加。每个电阻会经历相同数量的当前的其他人,和如此大量的电流也将电池。总的来说,电池的“看到”比以前更少的总电阻。
第四个电阻器有防止短路同时发展中如果所有开关关闭。
我遇到一个问题,而教学系列电路的“法律”是一些学生错误地认为所有在串联电路电流的规则是相同的”意味着一个串联电路的电流随时间是固定的,不能改变。这个误会是记忆的根源而不是理解:学生记住规则”所有的电流都是一样的”,并认为这意味着电流之前和之后必须保持不变的任何改变的电路。我有学生向我抱怨,说,“但你告诉我们所有的电流相同的在串联电路!”,as though it were my job to decree perfect and universal Laws which would require no critical thinking on the part of the student. But I digress . . .
这个问题要求学生理解串联电路的行为的挑战后会发生什么变化的电路。开关的目的是“删除”电阻电路、一次,而不必实际删除组件。
完整的表值这个电路:
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后续问题# 1:没有执行任何数学计算,确定对所有组件电压降和洋流的影响如果电阻R1失败开放。
后续问题# 2:没有执行任何数学计算,确定对所有组件电压降和洋流的影响如果电阻R1失败做空。
与你的学生一个好的讨论过程可能计算未知值在这个问题,以及他们如何检查他们的工作。
完整的表值这个电路:
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后续问题# 1:没有执行任何数学计算,确定对所有组件电压降和洋流的影响如果电阻R2失败开放。
后续问题# 2:没有执行任何数学计算,确定对所有组件电压降和洋流的影响如果电阻R2失败做空。
与你的学生一个好的讨论过程可能计算未知值在这个问题,以及他们如何检查他们的工作。
在串联电路中,一些特定的一般规则可能会说关于数量的电压、电流、电阻、和权力。表达这些规则,用你自己的话:
“在一个串联电路、电压。”
“在一个串联电路,电流。。。”
“在串联电路,电阻。。。”
“在一个串联电路,权力。”
对于每个这些规则,解释为什么这是真的。
串联和并联电路的规则是非常重要的对于学生理解。然而,趋势我注意到许多学生记忆的习惯,而不是理解这些规则。学生将努力记住规则没有真正理解为什么规则是正确的,因此常常不能正确回忆或应用规则。
一个说明性的我发现非常有用的技术是让学生建立自己的电路来测试这些规则示例。简单的串联和并联电路构造带来小的挑战,因此作为优秀的学习工具。还有什么更好或更有权威,比学习电路原理的实验吗?这就是所谓的主要研究,它构成了科学探究的基础。最大的问题你会作为一个教师鼓励学生主动构建这些演示电路,因为他们太习惯于老师简单告诉他们如何工作。这是一种耻辱,它反映不佳状态的现代教育。beplay网页版本
预测所有测试点电压(每个测试点和地面之间衡量)在这个电路将影响结果的缺点。考虑每个故障独立(即一次,没有多个错误):
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对于每个这些条件,解释为什么由此产生的影响将发生。
这个问题的目的是接近的电路故障诊断领域的角度认识错误是什么,而不是只知道症状是什么。虽然这并不一定是现实的角度来看,它可以帮助学生建立诊断所必需的基础知识从经验数据断电路。这样的问题应遵循(最终)由其他问题让学生识别可能基于测量的缺点。
一个学生是一个two-resistor分压器电路故障诊断,使用一个表来记录他的测试测量和结论。表列出了所有组件和连接的电路,以便学生可以与每个连续测量记录他们已知的状态:
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开始故障诊断之前,学生被告知没有电压R2。因此,第一个进入表看起来像这样:
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基于这些数据,然后学生确定可能的故障可能导致这种情况发生,标志使用字母和符号表中的每个可能性。这里的假设是,只有一个故障的电路,它是一个完整的休息(打开)或直接短:
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“O”象征着一个可能的“开放”的错,而“S”象征着一个可能的“做空”的错。
接下来,学生终端1和4之间,获得一个完整的6伏阅读。这是记录在表,连同一些更新的结论对于所有电线和组件的状态:
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在这之后,学生终端1和2之间在电阻器(R1),得到0伏特的阅读。完成基于这最后一块数据表:
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结论:这是一个开放的终端2和3之间的故障(断)。这是唯一的单错将占所有数据。
这个问题的主要目的是向学生介绍这种风格的文档和策略用于故障诊断电路。为每个连续阅读,学生需要重新评估每一个组件的状态,找出单失效可以占到所有数据。
这个分压器电路有问题:之间没有电压输出终端7和8。
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技术人员采取了几个用电压表测量,记录他们在极左列时间顺序从上到下:
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填写这个表的所有细胞的三个不同的符号,代表每个组件或线的状态(数字隔开一个斜杠表示接线端子):
你认为只有一个错在这个电路,它是一个完整的休息(打开)或直接短(零阻力)。完成表格后,评估是否准确的故障可能是已知的数据记录到目前为止。如果不是,建议下一个合乎逻辑的电压测量。
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我们还没有足够的信息来确定电阻R3或线6/7失败是敞开的。现在好电压测量将在电阻器(终端5和6),或终端6和7之间。
后续问题:描述你期望多少电压之间找到这两种终端对,给定一个开放的断层与疑似组件。
问你的学生来保卫他们的答案为每个组件状态,为每个连续测量。你会发现,这迫使学生严格分析的可能性在每个部分的电路故障。这不仅有利于加强基本电路原理,但它也教学生电路故障诊断时考虑所有的可能性。
的条款和条件下出版知识共享归因执照
llaboutcircuits.com/worksheets/series-dc-circuits/。问题5,总串联电阻是每个电阻器的总和,而不是产品。正确的问题和答案
大家好,感谢你的精彩文章!
我麻烦解决健身系列19你的电路问题(//www.vs-visa.com/worksheets/series-dc-circuits/):这个锻炼我得到一加热器的功率损耗403 W,而不是321.1 W。
因为我学习电子产品我肯定做错了什么…我如何推理:
1。110 V和500 W的功率耗散,我可以计算电路中通过的电流,这应该是我= P / V 500/110 = 4.545
2。知道电路中通过的电流是4.545我可以用欧姆定律计算的电阻加热器:R = V / I 110/4.545 = 24欧姆
3所示。现在,渴望的电线一样添加6欧姆电阻,总电阻的30欧姆(24 + 6)所以电路中通过的电流会相应地改变。找到的新量目前我再次使用欧姆定律:I = V / R 110/30 = 3.666
4所示。拥有一个新的3.666当前值,我现在可以计算功耗P = V * 110 * 3.666 = 403 W
你能帮我明白我错了吗?
谢谢你这么多!
斯特凡诺。