מעגלי נגדים - בעיות ופתרונות

מעגלי נגדים - בעיות ופתרונות

1. איזה מה מעגלי נגדים, כפי שמוצג באיור למטה, יש התנגדות גדולה יותר.

תשובה א'

R₁ = 2 אוהם, R₂ = 2 אוהם, R₃ = 6 אוהם, R₄ = 6 אוהם

R₃ ו- R₄ מחוברים במקביל. הנגד השקול:

1 / R₃₄ = 1/R₃ +1/R₄ = 1/6 + 1/6 = 2/6

R₃₄ = 6/2 = 3 אוהם

R_1, R₂ ו- R₃₄ מחוברים בטור. הנגד המקביל:

ר = ר₁ + R₂ + R₃₄ = 2 Ω + 2 Ω + 3 Ω

R = 7 Ω

תשובה ב

R₁ = 2 אוהם, R₂ = 4 אוהם, R₃ = 4 אוהם, R₄ = 8 אוהם

R₂ ו- R₃ מחוברים בטור. הנגד המקביל:

R₂₃ = R₂ + R₃ = 4 אוהם + 4 אוהם = 8 אוהם

R₂₃ ו- R₄ מחוברים במקביל. הנגד השקול:

1 / R₂₃₄ = 1/R₂₃ +1/R₄ = 1/8 + 1/8 = 2/8

R₂₃₄ = 8/2 = 4 אוהם

R₁ ו- R₂₃₄ מחוברים בטור. הנגד המקביל:

ר = ר₁ + R₂₃₄ = 2 אוהם + 4 אוהם

R = 6 Ω

תשובה ג'

R₁ = 9 אוהם, R₂ = 9 אוהם, R₃ = 9 אוהם, R₄ = 2 אוהם

R_1, R₂ ו- R₃ מחוברים במקביל. הנגד השקול:

1 / R₁₂₃ = 1/R₁ +1/R₂ +1/R₃ = 1/9 + 1/9 + 1/9 = 3/9

R₁₂₃ = 9/3 = 3 אוהם

R₁₂₃ ו- R₄ מחוברים בטור. הנגד המקביל:

ר = ר₁₂₃ + R₄ = 3 אוהם + 2 אוהם

R = 5 Ω

תשובה ד'

R₁ = 5 אוהם, R₂ = 10 אוהם, R₃ = 2 אוהם, R₄ = 2 אוהם

R₁ ו- R₂ מחוברים במקביל. הנגד השקול:

1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/5 + 1/10 = 2/10 + 1/10

1 / R₁₂ = 3 / 10

R₁₂ = 10/3 אוהם

R₃ ו- R₄ מחוברים במקביל. הנגד השקול:

1 / R₃₄ = 1/R₃ +1/R₄ = 1/2 + 1/2 = 2/2

R₃₄ = 1 אוהם

R₁₂ ו- R₃₄ מחוברים בטור. הנגד המקביל:

ר = ר₁₂ + R₃₄ = 10/3 + 3/3 = 13/3

R = 4.3 Ω

2. מהו הנגד המקביל במעגל כפי שמוצג באיור למטה.

פתרון:

נגדים של 6 Ω, 3 Ω ו-2 Ω מחוברים במקביל. הנגד המקביל:

1 / R_P = 1/6 + 1/3 + 1/2 = 1/6 + 2/6 + 3/6 = 6/6

R_P = 6/6 = 1 אוהם

נגדים של 7 Ω, 8 Ω ו-1 Ω מחוברים בטור. הנגד המקביל:

R = 7 + 8 + 1 = 16 אוהם

3. מהו הנגד המקביל במעגל כפי שמוצג באיור למטה.

ידוע:

נגד 1 (R₁) = 2 אוהם

נגד 2 (R₂) = 2 אוהם

נגד 3 (R₃) = 2 אוהם

נגד 4 (R₄) = 2 אוהם

מבוקש: הנגד המקביל

פתרון:

נגד R₂ והנגד R₃ מחוברים במקביל. הנגד השקול

1 / R₂₃ = 1/R₂ +1/R₃

1 / R₂₃ = 1/2 + 1/2 = 2/2

R₂₃ = 1 אוהם

נגד R₁, נגד R₂₃ והנגד R₃ מחוברים בטור. הנגד המקביל:

ר = ר₁ + R₂ + R₃ = 2 + 1 + 2

R = 5 אוהם

1. מהו תפקידו העיקרי של נגד במעגל אלקטרוני?
   • תשובהתפקידו העיקרי של נגד הוא להגביל או לשלוט בזרימת הזרם החשמלי במעגל. הוא יוצר התנגדות לזרימת האלקטרונים, דבר שיכול להיות שימושי לשליטה בהתנהגות המעגל או להגנה על רכיבים.
2. כיצד תצורות נגדים טוריים ומקבילים שונות מבחינת ההתנגדות הכוללת?
   • תשובהבתצורת טור, ההתנגדות הכוללת Rtotal​ הוא סכום ההתנגדויות האינדיבידואליות: Rtotal​=R_1​+R₂​+...בתצורה מקבילית, ההופכי של ההתנגדות הכוללת הוא סכום ההופכי של ההתנגדויות האינדיבידואליות: 1/R_total​​=1/R₁​​+ 1 /R₂​​+....
3. מדוע כדאי לחבר נגדים במקביל ולא בטור?
   • תשובהחיבור נגדים במקביל יכול להפחית את ההתנגדות הכוללת של מעגל, ובכך להגדיל באופן פוטנציאלי את זרימת הזרם הכוללת. זה יכול גם לספק יתירות - אם נגד אחד נכשל, המעגל עדיין יכול לפעול עם הנגדים המקבילים האחרים.
4. כיצד דירוג ההספק של נגד קשור לשימושו במעגל?
   • תשובהדירוג ההספק מציין את כמות ההספק המקסימלית שהנגד יכול לפזר כחום מבלי להינזק. אם נגד במעגל מפזר הספק מעבר לדירוגו, הוא עלול להתחמם יתר על המידה ולכשל.
5. מדוע מעגלים מסוימים משתמשים בנגדים משתנים?
   • תשובהנגדים משתנים, כמו פוטנציומטרים או ריאוסטטים, מאפשרים התנגדות מתכווננת במעגל. זה יכול להיות שימושי לכוונון או התאמת פרמטרים של מעגל, כגון עוצמת הקול במכשירי שמע או בהירות של תאורה.
6. מה קורה אם נגד במעגל טורי נכשל (נפתח)?
   • תשובהאם נגד במעגל טורי נכשל והופך למעגל פתוח, כל המעגל יהיה פתוח, ולא יזרום דרכו זרם. זה דומה לקרע בצינור מים.
7. מה קורה אם נגד במעגל מקבילי נכשל (נפתח)?
   • תשובהאם נגד במעגל מקבילי נכשל והופך למעגל פתוח, שאר הענפים המקבילים עדיין יישאו זרם. ההתנגדות הכוללת של המעגל תגדל מכיוון שאחד המסלולים המקבילים הוסר.
8. מדוע מעגלים מסוימים משתמשים בנגדים בעלי ערכי התנגדות גבוהים מאוד, לפעמים בסדר גודל של מגה-אוהם?
   • תשובהניתן להשתמש בערכי התנגדות גבוהים למטרות שונות, כגון יצירת מפצל מתח, הטיית טרנזיסטורים או עבודה עם יישומים בעלי זרם נמוך מאוד. הם יכולים להבטיח זרימת זרם מינימלית בחלקים מסוימים של מעגלים, במיוחד במקומות בהם נדרשת רגישות או דיוק.
9. כיצד משפיעה הטמפרטורה על ההתנגדות של רוב הנגדים?
   • תשובהעבור חומרים רבים, ההתנגדות עולה עם הטמפרטורה. הכמות שבה ההתנגדות משתנה עם הטמפרטורה נקבעת על ידי מקדם הטמפרטורה של החומר. נגדים מסוימים מתוכננים במיוחד כך שיש להם שינוי מינימלי בהתנגדות עם הטמפרטורה (אלה נקראים נגדים יציבים בטמפרטורה או נגדים בעלי טמפרטורה נמוכה).
10. מדוע משתמשים בנגדים מסוג Pull-Up ו-Pull-Down במעגלים דיגיטליים?

• תשובהנגדי Pull-Up ו-Pull-Down משמשים להגדרת מצב ברירת המחדל (סרק) של פין קלט דיגיטלי. נגד Pull-Up מחבר פין קלט למתח חיובי כאשר לא מופעל אות פעיל, מה שמבטיח מצב ברירת מחדל של HIGH (גבוה). לעומת זאת, נגד Pull-Down מחבר את פין הקלט לאדמה, מה שמבטיח מצב ברירת מחדל של LOW (נמוך).