Contoh pembukaan pintu
Bayangkan lima orang berjalan satu baris menyusuri lorong dan tiba di dua pintu yang mengarah ke dua lorong yang berbeda. Jika dua orang melewati pintu A, berapa orang yang melewati pintu B? Jawabannya adalah 3. Di ujung koridor, ada dua pintu lagi yang mengarah ke koridor lain. Berapa banyak orang yang memasuki lorong terakhir? Lima orang! Ini adalah analogi tentang bagaimana arus membelah dan bergabung kembali di persimpangan di sirkuit paralel. Mari kita lihat bagaimana kita menghitung secara matematis jumlah arus di setiap jalur.
sirkuit paralel
Rangkaian paralel adalah rangkaian di mana arus dibagi dan digabungkan kembali di persimpangan. Contoh rangkaian paralel ditunjukkan pada diagram di layar Anda di bawah ini:
|
|
|
Diagram 1 |
Arus meninggalkan terminal positif baterai dan menuju ke loop 1. Dalam diagram layar berikut, persimpangan di mana pemisahan arus dilingkari dengan warna hijau dan di mana arus digabungkan menjadi satu dilingkari merah.
|
|
|
Diagram 2 |
Aturan persimpangan Kirchhoff adalah penerapan kekekalan muatan listrik dan menyatakan bahwa arus yang memasuki persimpangan harus sama dengan arus yang meninggalkan persimpangan. Hukum Ohm menyatakan bahwa tegangan sama dengan hasil kali arus dalam ampere dan resistansi dalam ohm, yang dapat ditulis sebagai: V = IR .
Aturan loop Kirchhoff menambahkan semua voltase dalam loop tertutup dan membuatnya sama dengan nol. Tidak ada perbedaan potensial pada satu titik di sirkuit. Ini seperti mengatakan bahwa tidak ada perubahan ketinggian pada satu titik di gunung. Kami menggunakan hukum Ohm ( IR ) untuk menentukan voltase di setiap resistor. Jika loop berada dalam arah yang sama dengan arus, tegangan melintasi resistor adalah negatif. Jika loop berlawanan arah dengan arus, tegangannya positif.
Mari kita kerjakan contoh di mana kita harus menentukan arus dalam loop rangkaian paralel. Mari kita lihat sebuah contoh.
Ini petunjuknya: Tentukan arus melalui semua resistor di rangkaian paralel yang ditunjukkan di sini dalam diagram ketiga yang Anda lihat di layar di bawah ini:
|
|
|
Diagram 3. Perlawanan adalah subscript di R. |
Solusi: Kita akan mulai dengan aturan persimpangan Kirchhoff di persimpangan kiri di Loop 1 dan persimpangan kanan di Loop 2.
|
|
Perhatikan bahwa arus masuk dan keluar dari Loop 1 adalah 6 amp, yang merupakan arus yang sama masuk dan keluar dari Loop 2.
Plot ini menunjukkan dua persamaan yang dihasilkan dari aturan serikat Kirchhoff.
|
|
|
Gambar 1 |
Karena kita memiliki empat hal yang tidak diketahui, kita memerlukan empat persamaan dan kita sudah memiliki dua persamaan. Kotak di bawah pada layar Anda menunjukkan dua persamaan lain yang berasal dari aturan putaran Kirchhoff untuk putaran 1 dan 2.
|
|
|
grafik 2 |
Ingat, ketika arus searah dengan loop, tegangannya negatif. Ketika arus berlawanan arah dengan loop, tegangannya positif.
Pada titik ini, fisika selesai. Masalah lainnya berkaitan dengan aljabar. Mari kita ambil setiap loop satu per satu.
|
|
|
Persamaan Lingkaran 1 |
Kita akan mengalikan persamaan aturan gabungan dengan 30 sehingga IB hilang saat kita menjumlahkan kedua persamaan.
|
|
|
Kalikan persamaan pertama dengan 30 |
Sekarang kita dapat menjumlahkan kedua persamaan dan menyelesaikan G .
|
|
Memecahkan untuk IG, kami mendapat 4 amp. Memasukkan kembali ke aturan simpul ini di urutan 1, kita bisa menyelesaikannya B .
6 = Saya B + 4
IB = 2 amp.
Sekarang, kita dapat mengerjakan Loop 2 dengan cara yang sama untuk menentukan I pe I o .
|
|
|
Persamaan Lingkaran 2 |
Kita akan mengalikan persamaan aturan gabungan dengan 10 sehingga I o hilang ketika kita menjumlahkan persamaan.
|
|
|
Kalikan persamaan pertama dengan 10 |
Sekarang kita dapat menjumlahkan kedua persamaan dan menyelesaikan P .
|
|
Memecahkan untuk IP, kami mendapatkan 2 amp. Memasukkan ini kembali ke aturan bergabung untuk Loop 2, kita dapat menyelesaikannya I o .
6 = I P + 2
I o = 4 amp.
Ringkasan Pelajaran
Sirkuit paralel memiliki pengaturan di mana arus dibagi dan digabungkan di persimpangan. Hukum Ohm , V = IR , dan aturan Kirchhoff digunakan untuk menentukan arus dalam loop rangkaian paralel. Aturan Kirchhoff termasuk aturan bergabung dan aturan loop. Aturan persimpangan Kirchhoff diturunkan dari kekekalan muatan listrik. Muatan total pada sambungan harus sama dengan muatan total yang meninggalkan sambungan. Aturan loop Kirchoff menyatakan bahwa jumlah semua tegangan loop tertutup dalam rangkaian harus sama dengan nol. Jika loop bergerak ke arah yang sama dengan arus melalui resistor, tegangan melintasi resistor negatif. Jika loop bergerak berlawanan arah dengan arus melalui resistor, tegangan melintasi resistor adalah positif.
Saat menentukan arus dalam loop dalam rangkaian paralel, hukum Ohm, aturan persimpangan, dan aturan loop digunakan untuk menghasilkan persamaan yang menyertakan resistansi resistor dan arus sebagai variabel. Menggunakan aljabar, persamaan diselesaikan untuk setiap aliran.
