Ana içeriğe geç

Paralel devre

Öğretim programları: KS3, GCSE (Resistance), cycle 4, 2de, Sek I, AP2, IB B.5

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Toplam akımın kollardaki akımların toplamına eşit olduğunu doğrulamak ve kolların eşdeğer direncini bulmak.

Düzenek

6 V'luk bir kaynak ve toplam akım için bir ampermetre. Düğüm noktalarında (baralarda) devre iki kola ayrılır: üstte bir ampermetre ve 100 Ω'luk bir direnç, altta bir ampermetre ve 220 Ω'luk bir direnç.

İşlem basamakları

  1. Üç ampermetrenin gösterdiği değerleri kaydedin.
  2. Toplam akımı kollardaki akımların toplamıyla karşılaştırın.
  3. Her kol için \(U = I \cdot R\) gerilimini hesaplayın.
  4. Eşdeğer direnci \(R = U / I\) ile, 3. adımdaki gerilimden ve toplam akımdan hesaplayın. Bunu \(R_1 \cdot R_2 / (R_1 + R_2)\) ile karşılaştırın.
  5. Alttaki direncin parametre kartında 220 Ω'u 470 Ω olarak değiştirin ve değerleri yeniden okuyun.
Beklenen sonuç

Toplam akım yaklaşık 86,3 mA'dir; 100 Ω'luk kolda yaklaşık 59,3 mA, 220 Ω'luk kolda yaklaşık 27,0 mA; 59,3 + 27,0 = 86,3 mA. İki kolun uçlarındaki gerilim aynıdır: yaklaşık 5,93 V. Eşdeğer direnç 5,93 V / 86,3 mA ≈ 68,7 Ω'dur; formülle 100 · 220 / 320 = 68,75 Ω — dirençlerin küçüğünden de küçük. 470 Ω'luk dirençle onun kolundaki akım yaklaşık 12,6 mA'e düşer; 100 Ω'luk koldaki akım neredeyse değişmez.

Sorular

  1. Diğer direnç değiştirildiğinde 100 Ω'luk koldaki akım neden neredeyse değişmedi?
  2. Üçüncü bir kol eklenirse toplam akım nasıl değişir?
  3. Paralel kolların eşdeğer direnci neden her birinin direncinden küçüktür?
  4. Paralel bağlı 100 Ω'luk iki direncin eşdeğer direnci nedir?
Cevaplar
  1. Her kol aynı iki baraya bağlıdır; bu yüzden kolun akımı yalnızca baralar arasındaki gerilime ve kolun kendi direncine bağlıdır: \(I = U / R\) ≈ 5,93 V / 100 Ω ≈ 59,3 mA. 470 Ω ile toplam akım yaklaşık 14 mA azalır, kaynağın ve ampermetrenin içinde kaybolan gerilim yalnızca yaklaşık 0,01 V azalır ve baralardaki gerilim neredeyse aynı kalır.
  2. Toplam akım yeni kolun akımı kadar artar: \(I = I_1 + I_2 + I_3\). Diğer kollardaki akımlar neredeyse aynı kalır, çünkü uçlarındaki gerilim neredeyse değişmez.
  3. Her kol akım için ek bir yoldur; bu yüzden aynı gerilimde toplam akım herhangi bir koldaki akımdan büyüktür ve \(R = U / I\) herhangi bir kolun direncinden küçüktür. İletkenlik açısından bakıldığında \(1 / R = 1 / R_1 + 1 / R_2\), terimlerinin her birinden büyüktür.
  4. \(R = R_1 \cdot R_2 / (R_1 + R_2)\) = 100 · 100 / 200 = 50 Ω, yani tek bir direncin değerinin yarısı.