Các vấn đề về mạch song song có thể được giải quyết dễ dàng nếu bạn hiểu các công thức và nguyên tắc cơ bản của mạch song song. Nếu 2 hoặc nhiều chướng ngại vật được nối cạnh nhau, dòng điện có thể “chọn” một con đường (giống như ô tô có xu hướng chuyển làn và lái xe cạnh nhau nếu đường 1 làn chia thành 2 làn). Sau khi nghiên cứu bài viết này, bạn sẽ có thể tính toán giá trị của điện áp, dòng điện và điện trở cho 2 hoặc nhiều điện trở mắc song song.
Công thức cơ bản
- Công thức tổng trở RNS mạch song song: 1/NSNS = 1/NS1 + 1/NS2 + 1/NS3 + …
- Giá trị của hiệu điện thế ở mỗi nhánh của đoạn mạch song song luôn bằng nhau: VNS = V1 = V2 = V3 = …
- Giá trị của tổng dòng điện INS = Tôi1 + Tôi2 + Tôi3 + …
- Công thức định luật Ohm: V = IR
Bươc chân
Phần 1/3: Hiểu về mạch song song
Bước 1. Xác định đoạn mạch song song
Một đoạn mạch song song có từ 2 nhánh trở lên đều xuất phát từ điểm A và đi đến điểm B. Một dòng êlectron tách thành nhiều nhánh rồi ghép lại. Hầu hết các bài toán về mạch song song đều hỏi giá trị của tổng hiệu điện thế, điện trở hoặc cường độ dòng điện trong mạch (từ điểm A đến điểm B).
Mỗi thành phần được “lắp ráp song song” nằm trên một nhánh riêng biệt
Bước 2. Tìm hiểu điện trở và cường độ dòng điện trong đoạn mạch song song
Hãy tưởng tượng một xa lộ có nhiều làn đường và các trạm thu phí trên mỗi làn đường làm giảm tốc độ lưu thông của các phương tiện. Việc tạo một làn đường mới cung cấp thêm một làn đường cho ô tô để giao thông lưu thông thuận lợi hơn mặc dù một trạm thu phí cũng được xây dựng trên làn đường mới. Vì vậy, giống như trong một mạch song song, thêm một nhánh mới cung cấp một đường dẫn mới cho dòng điện. Bất kể điện trở trong nhánh mới là bao nhiêu, tổng trở giảm và cường độ dòng điện tổng tăng.
Bước 3. Cộng cường độ dòng điện của mỗi nhánh để tìm cường độ dòng điện tổng
Nếu biết cường độ dòng điện trong mỗi nhánh, chỉ cần cộng nó lại để có cường độ dòng điện tổng. Cường độ dòng điện toàn phần là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch sau khi tất cả các nhánh trở lại với nhau. Công thức tổng dòng điện: INS = Tôi1 + Tôi2 + Tôi3 + …
Bước 4. Tính giá trị tổng trở
Để tìm ra tổng giá trị điện trở RNS mạch song song, sử dụng phương trình 1/NSNS = 1/NS1 + 1/NS2 + 1/NS3 +… Mỗi R ở vế phải của phương trình biểu diễn giá trị điện trở trong 1 nhánh của đoạn mạch song song.
- Ví dụ: một đoạn mạch có 2 điện trở mắc song song, mỗi điện trở có giá trị 4Ω. 1/NSNS = 1/ 4Ω + 1/ 4Ω → 1/NSNS = 1/ 2Ω → RNS = 2Ω. Nói cách khác, 2 nhánh có cùng lực cản sẽ dễ dàng đi qua gấp đôi so với 1 nhánh đơn lẻ.
- Nếu một nhánh không có điện trở (0Ω) thì toàn bộ dòng điện sẽ chạy qua nhánh đó nên giá trị tổng trở = 0.
Bước 5. Hiểu điện áp là gì
Hiệu điện thế là hiệu điện thế giữa 2 điểm. Vì nó so sánh 2 điểm thay vì đo đường dẫn dòng, giá trị điện áp vẫn giữ nguyên trong bất kỳ nhánh nào. VNS = V1 = V2 = V3 = …
Bước 6. Sử dụng định luật Ohm
Định luật Ohm mô tả mối quan hệ giữa điện áp V, dòng điện I và điện trở R: V = IR. Nếu biết hai trong ba giá trị, hãy sử dụng công thức này để tìm giá trị thứ ba.
Đảm bảo mỗi giá trị đến từ cùng một phần của chuỗi. Ngoài việc tìm giá trị trong một nhánh (V = I1NS1), Định luật Ôm cũng có thể được sử dụng để tính tổng giá trị của mạch (V = INSNSNS).
Phần 2/3: Câu hỏi mẫu
Bước 1. Lập bảng để ghi số đếm
Nếu sự cố mạch song song yêu cầu nhiều hơn một giá trị, bảng sẽ giúp bạn tổ chức thông tin. Sau đây là ví dụ về bảng mạch song song có 3 nhánh. Các nhánh thường được viết là R theo sau là một số được viết nhỏ và hơi hướng xuống dưới.
| NS1 | NS2 | NS3 | Toàn bộ | Đơn vị | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | vôn | ||||
| tôi | ampe | ||||
| NS | om |
Bước 2. Điền vào các giá trị đã biết
Ví dụ, một mạch song song sử dụng một pin 12 vôn. Đoạn mạch này có 3 nhánh song song, mỗi nhánh có điện trở 2Ω, 4Ω, 9Ω. Ghi vào bảng tất cả các giá trị đã biết:
| NS1 | NS2 | NS3 | Toàn bộ | Đơn vị | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | Bước 12. | vôn | |||
| tôi | ampe | ||||
| NS | Bước 2. | Bước 4. | Bước 9. | om |
Bước 3. Sao chép các giá trị điện áp nguồn trong mỗi nhánh
Hãy nhớ rằng giá trị của hiệu điện thế trên toàn mạch bằng giá trị của hiệu điện thế trên mỗi nhánh của đoạn mạch song song.
| NS1 | NS2 | NS3 | Toàn bộ | Đơn vị | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | Bước 12. | Bước 12. | Bước 12. | Bước 12. | vôn |
| tôi | ampe | ||||
| NS | 2 | 4 | 9 | om |
Bước 4. Sử dụng công thức Định luật Ôm để tìm cường độ dòng điện của mỗi nhánh
Mỗi cột của bảng bao gồm điện áp, dòng điện và điện trở. Có nghĩa là, một giá trị không xác định luôn có thể được tìm thấy miễn là hai giá trị khác trong cùng một cột được biết. Hãy nhớ rằng, công thức Định luật Ohm là V = IR. Giá trị chưa biết trong ví dụ của chúng ta là dòng điện. Vì vậy, công thức có thể được thay đổi thành I = V / R
| NS1 | NS2 | NS3 | Toàn bộ | Đơn vị | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | vôn |
| tôi | 12/2 = 6 | 12/4 = 3 | 12/9 = ~1, 33 | ampe | |
| NS | 2 | 4 | 9 | om |
Bước 5. Tính cường độ dòng điện toàn phần
Tổng dòng điện rất dễ tìm vì nó là tổng của các dòng điện của mỗi nhánh.
| NS1 | NS2 | NS3 | Toàn bộ | Đơn vị | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | vôn |
| tôi | 6 | 3 | 1, 33 | 6 + 3 + 1, 33 = 10, 33 | ampe |
| NS | 2 | 4 | 9 | om |
Bước 6. Tính tổng trở
Tổng điện trở có thể được tính theo hai cách. Đường giá trị điện trở có thể được sử dụng để tính toán tổng trở với phương trình 1/NSNS = 1/NS1 + 1/NS2 + 1/NS3. Tuy nhiên, tổng điện trở thường dễ tính hơn với công thức Định luật Ohm sử dụng tổng V và tổng giá trị I. Để tính điện trở, hãy thay đổi công thức Định luật Ohm thành R = V / I
| NS1 | NS2 | NS3 | Toàn bộ | Đơn vị | |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 12 | 12 | 12 | 12 | vôn |
| tôi | 6 | 3 | 1, 33 | 10, 33 | ampe |
| NS | 2 | 4 | 9 | 12 / 10, 33 = ~1.17 | om |
Phần 3/3: Các biến thể vấn đề
Bước 1. Tính công suất điện
Cũng giống như trong các mạch điện khác, công suất điện có thể được tính theo phương trình P = IV. Nếu công suất trong mỗi nhánh đã được tính toán, tổng công suất PNS bằng tổng lũy thừa của mỗi nhánh (P1 + P2 + P3 + …).
Bước 2. Tính tổng trở của đoạn mạch hai đầu song song
Nếu một đoạn mạch song song chỉ có hai điện trở, công thức tổng trở có thể được đơn giản hóa thành:
NSNS = R1NS2 / (NS1 + R2)
Bước 3. Tính tổng trở nếu giá trị của tất cả các điện trở là như nhau
Nếu tất cả các điện trở trong một đoạn mạch song song có cùng giá trị thì công thức tổng trở đơn giản hơn nhiều: RNS = R1 / N. N là số điện trở trong mạch.
Ví dụ: hai điện trở có giá trị bằng nhau mắc song song thì tổng trở của một điện trở. Tám rào cản có giá trị bằng nhau cung cấp tổng lực cản của một ngưỡng kháng cự
Bước 4. Tính cường độ dòng điện trong nhánh mạch song song không dùng hiệu điện thế
Một phương trình được gọi là Định luật dòng điện Kirchhoff cho phép tìm giá trị cường độ dòng điện của mỗi nhánh ngay cả khi chưa biết điện áp của mạch. Tuy nhiên, phải biết điện trở của từng nhánh và tổng dòng của mạch.
- Đoạn mạch song song có 2 điện trở: I1 = TôiNSNS2 / (NS1 + R2)
- Đoạn mạch song song có nhiều hơn 2 điện trở: để tính I1, tìm tổng trở của tất cả các điện trở ngoại trừ R1. Sử dụng công thức điện trở đoạn mạch song song. Tiếp theo, sử dụng công thức ở trên, với câu trả lời của bạn được viết là R2.
Lời khuyên
- Nếu bạn đang giải một bài toán mạch hỗn hợp (nối tiếp-song song), hãy tính phần song song trước. Tiếp theo, bạn chỉ cần tính toán một phần của chuỗi, sẽ dễ dàng hơn nhiều.
- Trong một đoạn mạch song song, hiệu điện thế trên tất cả các điện trở như nhau.
- Nếu bạn không có máy tính, có thể khó tính tổng điện trở trong một số mạch bằng cách sử dụng giá trị R.1, NS2, Vân vân. Nếu đúng như vậy, hãy sử dụng công thức Định luật Ôm để tính cường độ dòng điện của mỗi nhánh.
- Công thức định luật Ohm cũng có thể được viết E = IR hoặc V = AR; các ký hiệu khác nhau, nhưng ý nghĩa thì giống nhau.
- Tổng điện trở còn được gọi là "điện trở tương đương".
