Sampla de Cheisteanna Plé Leictreachais Srutha Dhírigh
Is feiniméan coitianta san innealtóireacht agus sa fhisic leictreachas srutha dhírigh (DC). Is éard atá i sruth díreach ná sreabhadh leictreon i dtreo amháin trí sheoltóir, de ghnáth ón teirminéal dearfach go dtí an teirminéal diúltach i gciorcad. San alt seo, déanfaimid iniúchadh ar roinnt fadhbanna samplacha agus a bplé a bhaineann le leictreachas srutha dhírigh chun cabhrú lenár dtuiscint ar an ábhar seo a fheabhsú.
1. Ciorcad Sraith
Ceist 1:
I gcás ciorcad sraitheach ina bhfuil trí fhriotóir, gach ceann acu le luachanna 4Ω, 6Ω, agus 10Ω, ceangailte le foinse voltais 20V, ríomh an sruth atá ag sreabhadh tríd an gciorcad.
Plé:
Ar dtús, ní mór dúinn an fhriotaíocht iomlán i gciorcad sraitheach a ríomh. I gciorcad sraitheach, is é an fhriotaíocht iomlán (R_iomlán) suim gach friotaíochta aonair.
\[ R_{\téacs{iomlán}} = R_1 + R_2 + R_3 \]
\[ R_{\téacs{iomlán}} = 4Ω + 6Ω + 10Ω = 20Ω \]
Ina dhiaidh sin, úsáidimid dlí Ohm chun an sruth a ríomh. Deir dlí Ohm go bhfuil (V = I × R). Dá bhrí sin, is féidir an sruth (I) a ríomh trí:
\[ I = \frac{V}{R_{\text{iomlán}}} \]
[I = \frac{20V}{20Ω} = 1A]
Mar sin, is é 1 aimpéar an sruth atá ag sreabhadh tríd an gciorcad.
2. Ciorcad Comhthreomhar
Ceist 2:
Tá trí fhriotóir le friotaíochtaí 3Ω, 6Ω, agus 12Ω ceangailte go comhthreomhar agus ceangailte le foinse voltais 12V. Ríomh an sruth atá ag sreabhadh trí gach friotóir.
Plé:
I gcás ciorcad comhthreomhar, bíonn an voltas (V) trasna gach friotóir mar an gcéanna agus cothrom leis an voltas foinse. Ar dtús, ríomhaimid gach sruth ag baint úsáide as dlí Ohm.
[I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12V}{3Ω} = 4A]
[I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12V}{6Ω} = 2A]
[I_3 = \frac{V}{R_3} = \frac{12V}{12Ω} = 1A]
Is é 4A, 2A, agus 1A an sruth atá ag sreabhadh trí gach friotóir.
Ina theannta sin, is féidir linn an sruth iomlán a shreabhann ón bhfoinse a ríomh ag baint úsáide as dlí reatha Kirchoff a deir go bhfuil an sruth iomlán atá ag dul isteach i bpointe cothrom leis an sruth atá ag imeacht as:
\[ I_{\téacs{iomlán}} = I_1 + I_2 + I_3 = 4A + 2A + 1A = 7A \]
3. Teaglaim de Chiorcaid Sraithe agus Chomhthreomhara
Ceist 3:
Tá ceithre fhriotóir le luachanna 4Ω, 6Ω, 12Ω, agus 12Ω socraithe i gciorcad comhcheangailte, eadhon 4Ω agus 6Ω atá socraithe i sraith, ansin socraítear an toradh i gcomhthreo le 12Ω, agus ar deireadh socraítear i sraith leis an tríú 12Ω. Más é 24V an fhoinse voltais, faigh amach an sruth iomlán atá ag sreabhadh sa chiorcad.
Plé:
Is é an chéad chéim friotaíocht an chéad chiorcaid sraithe a ríomh.
\[ R_{\text{sraith}} = 4Ω + 6Ω = 10Ω \]
Ansin, cuirimid na torthaí thuas le chéile le 12Ω i socrú comhthreomhar.
[ \frac{1}{R_{\text{comhthreomhar}}} = \frac{1}{10Ω} + \frac{1}{12Ω} \]
[ \frac{1}{R_{\text{comhthreomhar}}} = \frac{6}{60} + \frac{5}{60} = \frac{11}{60} \]
[R_{\text{comhthreomhar}} = \frac{60}{11}Ω \thart ar 5.45Ω \]
Anois, cuirimid an toradh seo i sraith leis an 12Ω deireanach.
\[ R_{\text{iomlán}} = R_{\text{comhthreomhar}} + 12Ω \]
\[ R_{\téacs{iomlán}} = 5.45Ω + 12Ω = 17.45Ω \]
Chun an sruth iomlán a fháil, úsáidimid dlí Ohm:
\[ I_{\text{iomlán}} = \frac{V}{R_{\text{iomlán}}} \]
\[ I_{\text{iomlán}} = \frac{24V}{17.45Ω} \thart ar 1.38A \]
4. Cumhacht i gCiorcad
Ceist 4:
Agus friotóir le luach 5Ω agus sruth 2A ag dul tríd an bhfriotóir, ríomh an chumhacht a scaipeann an friotóir.
Plé:
Is féidir cumhacht (P) a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle:
\[ P = I^2 \times R \]
[P = (2A)^2 × 5Ω]
[P = 4 × 5 = 20W]
Mar sin, is é 20 vata an chumhacht a scaipeann an friotóir.
5. Poitéinseal ag Pointí i gCiorcad
Ceist 5:
Tá dhá fhriotóir de 10Ω agus 20Ω i gciorcad, agus iad ceangailte i sraith le foinse voltais 30V. Ríomh an poitéinseal ag an bpointe idir an dá fhriotóir.
Plé:
Ar an gcéad dul síos, ríomhaimid an sruth atá ag sreabhadh tríd an gciorcad.
\[ R_{\téacs{iomlán}} = 10Ω + 20Ω = 30Ω \]
[I = \frac{30V}{30Ω} = 1A]
Is féidir an poitéinseal ag an bpointe idir dhá fhriotóir a fháil tríd an titim voltais trasna an chéad fhriotóra a ríomh.
[V_{10Ω} = I × R_1 = 1A × 10Ω = 10V]
Dá bhrí sin, is é an poitéinseal ag an bpointe idir an dá fhriotóir ná 30V – 10V = 20V.
Conclúid
Pléadh san alt seo roinnt fadhbanna samplacha agus a réitigh a bhaineann le ciorcaid leictreacha srutha dhírigh. Áirítear leo seo ciorcaid sraitheacha, comhthreomhara agus chomhcheangailte, chomh maith le cumhacht agus poitéinseal a ríomh ag pointí éagsúla. Tá tuiscint mhaith ar na coincheapa bunúsacha seo riachtanach d’aon duine atá ag déanamh staidéir ar leictreachas agus leictreonaic. Cabhróidh cleachtadh rialta le cineálacha fadhbanna éagsúla go mór le máistreacht a fháil ar an ábhar seo.
