Back to the topics list

kretsar

Förstå kretsar i fysik

Inom fysiken representerar en krets en väg för elektrisk ström att flöda. En grundläggande förståelse av kretsar är avgörande för att förstå hur olika elektroniska enheter fungerar. Den här lektionen kommer att introducera dig till grunderna för kretsar, inklusive deras komponenter och hur de fungerar.

Vad är en elektrisk krets?

En elektrisk krets är en sluten slinga gjord av ledande material längs vilken elektrisk ström kan flyta. Syftet med en krets är att överföra elektrisk energi från en punkt till en annan. För att en krets ska fungera måste den ha en källa till elektrisk energi (som ett batteri), ledare (som ledningar) och en last (en elektrisk enhet som en glödlampa eller en motor) som förbrukar den elektriska energin.

Typer av kretsar

Det finns två primära typer av kretsar:

• Seriekretsar: I en seriekrets är komponenter anslutna ände till ände, vilket bildar en enda väg för strömflöde. Om en komponent slutar fungera eller tas bort, bryts kretsen och ström slutar flöda genom hela kretsen.
• Parallella kretsar: I en parallellkrets är komponenter anslutna bredvid varandra och bildar grenar. Varje komponent har sin egen direkta väg till både strömkällan och returvägen. Detta innebär att om en komponent går sönder kan ström fortfarande flyta genom de andra grenarna.

Viktiga begrepp i kretsar

Flera nyckelprinciper hjälper oss att förstå hur kretsar fungerar:

• Spänning (V): Mäts i volt (V), är spänning den elektriska kraft som driver ström genom kretsen. Det kan ses som det elektriska trycket som driver elektroner genom ledare.
• Ström (I): Mäts i ampere (A), är ström det faktiska flödet av elektrisk laddning genom ledarna. Det är den hastighet med vilken laddningen rör sig genom en punkt i kretsen.
• Resistans (R): Mätt i ohm ( \( \Omega \) ), är resistans egenskapen hos ett material att motstå strömflödet. Det bestämmer hur mycket ström som kommer att flyta för en given spänning.

Förhållandet mellan spänning, ström och resistans definieras av Ohms lag , uttryckt som: \( V = I \times R \)

Bygga en enkel krets

En enkel krets kan byggas med hjälp av ett batteri, en liten glödlampa (som belastning) och några ledande ledningar. Anslut ena änden av en kabel till den positiva polen på batteriet och den andra änden till glödlampan. Anslut sedan en annan tråd från den andra polen på glödlampan tillbaka till den negativa polen på batteriet. Om allt är korrekt anslutet kommer kretsen att vara komplett och glödlampan tänds, vilket indikerar att ström flyter.

Förstå kretsdiagram

Kretsdiagram är schematiska representationer av kretsar som använder symboler för att representera olika komponenter. Dessa diagram ger ett enkelt sätt att visualisera hur en krets är ansluten. Här är några vanliga symboler som används i kretsscheman:

• Batteri: Representeras av en serie långa och korta parallella linjer. Den långa linjen anger den positiva terminalen, medan den korta linjen anger den negativa terminalen.
• Motstånd: Visas som en sicksacklinje. Motstånd begränsar strömflödet och används för att styra spänningen och strömmen i en krets.
• Glödlampa: Illustrerad av en cirkel med ett kors inuti. Det representerar en enhet som använder elektrisk energi för att producera ljus.
• Switch: Avbildad som ett brott i linjen med en prick i ena änden och en gångjärnsförsedd linje i den andra, vilket indikerar att kretsen kan öppnas eller stängas.

Genom att lära dig dessa symboler kan du läsa och förstå kretsscheman, vilket gör det lättare att bygga eller analysera kretsar.

Exempel på serier och parallella kretsar

I en seriekrets kopplas komponenterna efter varandra. Om du till exempel kopplar två glödlampor i serie med ett batteri, flyter samma ström genom båda glödlamporna. Om en glödlampa brinner ut slocknar också den andra eftersom kretsen är bruten.

I en parallellkrets är komponenter anslutna i parallella grenar. Om du kopplar två glödlampor parallellt med ett batteri har varje glödlampa sin egen direkta väg till batteriet. Det betyder att de kan arbeta självständigt. Om en glödlampa brinner ut kommer den andra fortfarande att lysa eftersom kretsen förblir komplett för den vägen.

Effekter av spänning och motstånd

Spänningen som tillhandahålls av källan och motståndet i kretsen samverkar för att bestämma strömflödet. Genom att ändra spänningen eller resistansen kan du styra strömmen. Till exempel kommer en ökning av spänningen att öka strömmen om motståndet förblir detsamma. Omvänt kommer en ökning av motståndet att minska strömmen om spänningen förblir densamma.

Mätning av kretsegenskaper

För att mäta spänning, ström och resistans i en krets använder vi enheter som kallas multimetrar . En multimeter kan ställas in för att mäta olika egenskaper:

• För att mäta spänning, anslut multimetern över de två punkter där du vill mäta potentialskillnaden.
• För att mäta ström måste multimetern kopplas i serie med den komponent eller väg där strömmen ska mätas.
• För att mäta motstånd, se till att det inte finns någon ström till kretsen, anslut sedan multimetern över komponenten för att mäta dess motstånd.

Slutsats

Att förstå kretsar är grundläggande i fysik och viktigt för alla som är intresserade av elektronik och elektroteknik. Genom att behärska grunderna i kretsar, inklusive komponenter, typer av kretsar och hur de fungerar, är du på god väg att utforska mer komplexa elektroniska system och innovationer. Kom ihåg att övning i att bygga och analysera kretsar förbättrar förståelsen och kompetensutvecklingen inom detta fascinerande fysikområde.