Terangkan perubahan litar menggunakan lebih daripada satu kuantiti

Apabila litar berubah, ikut rantaian: rintangan, kemudian arus, kemudian beza keupayaan merentas setiap bahagian, kemudian kuasa. Penerangan yang baik menamakan setiap kuantiti mengikut urutan dan memberi nombor atau arah bagi setiap satu.

Pelajaran ini berada dalam penaakulan fizik bersepadu kerana ia menggabungkan pengiraan dengan penerangan bertulis, iaitu cara soalan litar biasanya ditanya.

Bagaimana menerangkan perubahan litar langkah demi langkah?

Mulakan dengan keadaan litar sebelum perubahan, kemudian apa yang berubah, kemudian setiap akibatnya.

1. Cari rintangan jumlah sebelum dan selepas. Rintangan siri ditambah. Rintangan selari bergabung menjadi jumlah yang lebih kecil.
2. Cari arus daripada sel menggunakan I = V ÷ R, dengan V ialah beza keupayaan sel.
3. Cari beza keupayaan merentas setiap komponen menggunakan V = I × R, bagi arus melalui komponen itu.
4. Cari kuasa menggunakan P = I × V bagi setiap komponen dan bagi seluruh litar.
5. Semak keabadian: beza keupayaan mengelilingi gelung siri berjumlah nilai sel, dan arus cabang berjumlah arus keseluruhan.

Contoh berlangkah (data rekaan)

Sel 6.0 V disambung secara siri dengan perintang 4.0 Ω dan perintang 2.0 Ω. Perintang 4.0 Ω kedua kemudian ditambah secara selari dengan perintang 4.0 Ω yang pertama. Terangkan apa berlaku pada arus dan kuasa dalam perintang 2.0 Ω.

Sebelum perubahan. Rintangan jumlah = 4.0 + 2.0 = 6.0 Ω. Arus I = 6.0 ÷ 6.0 = 1.0 A. Beza keupayaan merentas perintang 2.0 Ω = 1.0 × 2.0 = 2.0 V. Kuasanya = 1.0 × 2.0 = 2.0 W.

Selepas perubahan. Dua perintang 4.0 Ω secara selari mempunyai rintangan jumlah 4.0 ÷ 2 = 2.0 Ω. Rintangan jumlah = 2.0 + 2.0 = 4.0 Ω.

Arus daripada sel = 6.0 ÷ 4.0 = 1.5 A.

Beza keupayaan merentas perintang 2.0 Ω = 1.5 × 2.0 = 3.0 V. Kuasanya = 1.5 × 3.0 = 4.5 W.

Semakan cabang. Pasangan selari berkongsi 6.0 − 3.0 = 3.0 V. Setiap cabang 4.0 Ω membawa 3.0 ÷ 4.0 = 0.75 A, dan 0.75 + 0.75 = 1.5 A, sepadan.

Semakan kuasa. Jumlah kuasa = 6.0 × 1.5 = 9.0 W. Bahagiannya berjumlah 4.5 + (0.75 × 3.0) + (0.75 × 3.0) = 4.5 + 2.25 + 2.25 = 9.0 W.

Penerangan bertulis. Menambah perintang selari menurunkan rintangan jumlah daripada 6.0 Ω kepada 4.0 Ω. Arus daripada sel meningkat daripada 1.0 A kepada 1.5 A. Arus yang sama mengalir melalui perintang 2.0 Ω, maka beza keupayaannya meningkat daripada 2.0 V kepada 3.0 V dan kuasanya meningkat daripada 2.0 W kepada 4.5 W.

Kesilapan yang perlu diawasi

Pelajar beralasan bahawa menambah komponen sentiasa menjadikan litar “lebih sukar dilalui arus”.

Jawapan silap: “Lebih banyak perintang bermakna lebih banyak rintangan, jadi arus berkurang dan perintang 2.0 Ω menjadi lebih malap.”

Itu benar bagi penambahan secara siri. Cabang selari membuka laluan kedua, maka rintangan jumlah berkurang dan arus meningkat.

Pembetulannya ialah bertanya dahulu sama ada komponen baharu itu siri atau selari dengan yang lama. Lukis jika perlu.

Semak sendiri

Semua data direka.

1. Bekalan 12 V disambung merentasi perintang 3.0 Ω dan perintang 6.0 Ω secara siri. Cari arus dan beza keupayaan merentas perintang 6.0 Ω.

2. Dua perintang 6.0 Ω disambung secara selari. Berapakah rintangan jumlahnya?

3. Sebuah lampu dinilai 12 V, 24 W. Cari arus kerjanya, rintangannya, dan tenaga yang dipindahkan dalam 60 s.

Ke mana selepas ini?

Teruskan ke mengaitkan model nuklear atau angkasa dengan bukti yang diberi, atau kembali ke menggabungkan tenaga dan gerakan untuk melihat tabiat pemindahan tenaga yang sama dalam suasana lain. Pengkritik penyiasatan saintifik membantu apabila anda mereka bentuk penyiasatan litar dan perlu menjelaskan apa yang anda kawal.

Jika nombor anda betul tetapi penerangan bertulis berhenti terlalu awal, guru dalam tuisyen Co-ordinated Sciences dalam talian satu dengan satu boleh melatih anda menulis rantaian penuh daripada rintangan hingga kuasa.