Paralel devre
Öğretim programları: KS3, GCSE (Resistance), cycle 4, 2de, Sek I, AP2, IB B.5
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¶
- Üç ampermetrenin gösterdiği değerleri kaydedin.
- Toplam akımı kollardaki akımların toplamıyla karşılaştırın.
- Her kol için \(U = I \cdot R\) gerilimini hesaplayın.
- 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.
- 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¶
- Diğer direnç değiştirildiğinde 100 Ω'luk koldaki akım neden neredeyse değişmedi?
- Üçüncü bir kol eklenirse toplam akım nasıl değişir?
- Paralel kolların eşdeğer direnci neden her birinin direncinden küçüktür?
- Paralel bağlı 100 Ω'luk iki direncin eşdeğer direnci nedir?
Cevaplar
- 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.
- 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.
- 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.
- \(R = R_1 \cdot R_2 / (R_1 + R_2)\) = 100 · 100 / 200 = 50 Ω, yani tek bir direncin değerinin yarısı.