מעגל מעורב מהו ומה מאפייניו?

אנו מכירים שתי דרכים בסיסיות מאוד לחיבור רכיבים חשמליים בתוך מעגל: הדבר מתבצע באמצעות סדרות או חיבורים מקבילים; הדרך השלישית כרוכה בשימוש בחיבורים טוריים ומקבילים, הנקראים מעגל מעורב או משולב. אם אתה רוצה לדעת הכל על המעגל הזה, המשך לקרוא את המאמר שלנו.

מהו מעגל מעורב?

כאשר מתייחסים לא מעגל מעורב, נאמר כי מדובר בשילוב של רכיב אחד או יותר המחוברים הן בסדרה והן במקביל, כך שתכונותיו ומאפייניו הם איחוד שני סוגי החיבורים הקיימים.

כיצד פועל מעגל מעורב?

באופן כללי, למעגל מסוג זה יש ספק כוח, המחובר בסדרה ממתג המניע את המערכת כולה באופן שווה. לאחר מזין זה, בדרך כלל יש לנו כמה מעגלים משניים, שתצורתם יכולה להשתנות ביחס למבנה המקלטים; סדרות ומעגלים מקבילים ללא תבנית ספציפית.

אנו יכולים לקחת את התמונה הקודמת כדוגמה, מעגל בעל זרם שמגיע מחלקו התחתון כסוללה, ומצליח להתחלק לשני זרמים R4 ו- R5, ואז להצטרף שוב ולהתחלק כדי שנוכל לעבור דרך שני חיבורים R2 ו- R3, לאחר מכן הצטרף וחזור על הנסיעה באמצעות R1 ולבסוף חזור לראש הסוללה.

לכן, יש יותר מנתיב אחד לזרם זה לנסוע (מעגל מקביל), אולם יש לנו יותר משתי קבוצות של נקודות נפוצות חשמלית במעגל (מעגל סדרתי). לגבי חיבורי סדרות, כל המעגלים הסמוכים יוסרו אוטומטית מהיחידה כאשר חלק הלולאה או הרשת הזו מנותקים. כך שאם הנגד R1 מנותק בחלקו העליון, הנגדים האחרים יפסיקו לפעול.

אם יש לנו מעגל משני מקביל, אם אחד המרכיבים נמס, ונוצרת נקודה פתוחה, הענף השני ימשיך לפעול באופן עצמאי. לכן, אם ניתק את הנגדים המקבילים (R2, R3, R4 ו- R5), כל הענפים הסמוכים ימשיכו לפעול.

יישומים

בחלק גדול ממכשירי חשמל ביתיים ומכשירים אלקטרוניים, ניתן לייצר אותם על בסיס מעגלים מעורבים. המשמעות היא שלטלפונים סלולריים, טלוויזיות, מחשבים או כל כלי דומה אחר יש מעגלים חשמליים מעורבים כחלק חשוב מהחיבורים שיש להם בפנים.

מאפיינים של מעגלים מעורבים

• ראשית, מעגל מסוג זה מתאפיין בכך שהוא מורכב על בסיס שילוב של סדרות ומעגלים מקבילים.
• באופן דומה, המתח יכול להשתנות בהתאם לירידת המתח בין כל צומת שהוא מציג.
• עוצמת הזרם עשויה להיות שונה בהתאם לחיבור.
• לבסוף, ישנן שתי נוסחאות לחישוב ההתנגדות הכוללת של מעגל מעורב.

כיצד לפתור מעגל מעורב?

לפתור בצורה הפשוטה א מעגל מעורב, יש לנו את הדוגמה ביחס לתמונה הקודמת, שבה הנגדים הממוקמים במקביל, הם בעלי אותה התנגדות, ולכן מטרתם היא לקבוע את הזרם והמתח של כל הנגדים הנמצאים.

חישוב ההתנגדות הכוללת

כפי שאנו כבר יודעים, הדבר הראשון שעלינו לעשות הוא לפשט את המעגל, הדבר נעשה על ידי החלפת שני הנגדים המקבילים בהתנגדות אחת שהיא התנגדות שווה ערך. לכן שני נגדי 8Ω בסדרה יהיו שווים לנגד 4Ω יחיד. באופן זה, ניתן להחליף את שני הנגדים המסועפים, כלומר R2 ו- R3 בהתנגדות יחידה המקבילה ל- 4Ω, התנגדות זו תהיה בסדרה עם R1 ו- R4, כך שההתנגדות הכוללת תהיה:

• RTot = R1 + 4 Ω + R4 = 5 Ω + 4 Ω + 6 Ω RTot = 15 Ω

חישוב הזרם הכולל

מצד שני, אנו יכולים כבר להשתמש במשוואת חוק אומה (ΔV = I • R) כדי לקבוע את הזרם הכולל בתוך המעגל. כאשר תעשה זאת, יהיה עליך להשתמש בהתנגדות הכוללת והמתח הכולל או מה יהיה מתח הסוללה. איך נהיה:

• I_טוט = ΔV_טוט / R_טוט = (60V) / (15Ω)

  I_טוט = 4 אמפר

בתוך חישוב הזרם של 4 אמפר אנו מייצגים את הזרם במיקום הסוללה הזו. עם זאת, הנגדים של R1 ו- R4 נמצאים בסדרות והזרם בנגדים המחוברים בסדרה דומה בכל הנקודות:

• I_טוט = אני₁ = אני₄ = 4 אמפר

בתוך הענפים המקבילים, סכום כל זרם בענפים הנפרדים יהיה שווה לזרם שמחוץ להם. אז אני₂ + אני₃, הוא יצטרך להיות שווה ל- 4 אמפר.

ישנם אינסוף ערכים אפשריים מהם אני₂ + אני₃ לספק את המשוואה הזו. מכיוון שערכי הנגד זהים, ערכי הזרם על שני הנגדים זהים. אז הזרם בנגדים הוא 2 ו -3 שווה ל 2 אמפר.

• I₂ = אני₃ = 2 אמפר

חישוב מתח לפי חוק אוהם

כעת, כאשר אנו מכירים את הזרם בכל נקודה של הנגדים האינדיבידואליים, נוכל להשתמש במשוואת אוהם (ΔV = I • R) בצורה זו אנו יכולים לקבוע את ירידת המתח בכל התנגדות, בהיותנו החישובים שאנו מציגים להלן:

• ΔV₁ = אני₁ • ר₁ = (4 אמפר) • (5 Ω)

  V₁ = 20 V

  ΔV₂ = אני₂ • ר₂ = (2 אמפר) • (8 Ω)

  V₂ = 16 V

  ΔV₃ = אני₃ • ר₃ = (2 אמפר) • (8 Ω)

  V₃ = 16 V

  ΔV₄ = אני₄ • ר₄ = (4 אמפר) • (6 Ω)

  V₄ = 24 V

שלבים לניתוח מעגל מעורב

1. זיהוי סדרות וחיבורים מקבילים: העיקר הוא לדעת אילו חלקים במעגל מחוברים בסדרה ואילו חלקים מחוברים במקביל?
2. רכשו התנגדות מקבילה: יהיה עליכם ליישם כראוי את הסדרות ואת הכללים המקבילים לפי הצורך כדי להקטין אותה להתנגדות שווה ערך אחת.
3. חישוב זרם כולל: כאן עליך להשתמש במשוואת חוק אוהם כדי לקבוע את הזרם הכולל במעגל.
4. זרמי נגדים בסדרות: לאחר קבלת העוצמה הכוללת, מצא את הנגדים הנמצאים בסדרה עם ספק הכוח. הנגדים המחוברים בסדרה זהים בכל נקודה.
5. ירידת מתח של נגדים במקביל: בענפים המחוברים במקביל, סכום הזרם בכל ענף בודד שווה לזרם שמחוץ לענפים.
6. מתח הנגדים במקביל: בהתאם למעגל שלך, תהיה לנו ירידת מתח כתוצאה מעוברים נגדים המחוברים בסדרה.
7. עוצמת הנגדים במקביל: לבסוף, מכיוון שאתה יודע את ירידת המתח על פני נגדים המחוברים במקביל, השתמש במשוואת החוק של אוהם כדי לקבוע את הזרם בשני הענפים.

אם אהבת את המאמר הזה וזה היה מועיל, אל תשכח לבקר באתר שלנו כדי ללמוד עוד מאמרים מעניינים על אלקטרוניקה, כגון הפעלת פאנלים סולאריים והסוגים הנהדרים שלה. באופן דומה, אם אתה רוצה להעמיק את הנושא הזה, אנו משאירים לך את הסרטון הבא, אנו מקווים שעם כל הנתונים המוצגים לך במאמר זה, תוכל לפתור את ספקותיך.