Reflection
Most students of electricity begin their study with what is known as direct current (DC), which is electricity flowing in a constant direction, and/or possessing a voltage with constant polarity. DC is the kind of electricity made by a battery (with definite positive and negative terminals), or the kind of charge generated by rubbing certain types of materials against each other.
As useful and as easy to understand as DC is, it is not the only “kind” of electricity in use. Certain sources of electricity (most notably, rotary electro-mechanical generators) naturally produce voltages alternating in polarity, reversing positive and negative over time. Either as a voltage switching polarity or as a current switching direction back and forth, this “kind” of electricity is known as Alternating Current (AC): Figure below
Direct vs alternating current
Whereas the familiar battery symbol is used as a generic symbol for any DC voltage source, the circle with the wavy line inside is the generic symbol for anyAC voltage source.
One might wonder why anyone would bother with such a thing as AC. It is true that in some cases AC holds no practical advantage over DC. In applications where electricity is used to dissipate energy in the form of heat, the polarity or direction of current is irrelevant, so long as there is enough voltage andcurrent to the load to produce the desired heat (power dissipation). However, with AC it is possible to build electric generators, motors and power distribution systems that are far more efficient than DC, and so we find AC used predominately across the world in high power applications. To explain the details of why this is so, a bit of background knowledge about AC is necessary.
If a machine is constructed to rotate a magnetic field around a set of stationary wire coils with the turning of a shaft, AC voltage will be produced across the wire coils as that shaft is rotated, in accordance with Faraday's Law of electromagnetic induction. This is the basic operating principle of an ACgenerator, also known as an alternator: Figure below
Alternator operation
Notice how the polarity of the voltage across the wire coils reverses as the opposite poles of the rotating magnet pass by. Connected to a load, this reversing voltage polarity will create a reversing current direction in the circuit. The faster the alternator's shaft is turned, the faster the magnet will spin, resulting in an alternating voltage and current that switches directions more often in a given amount of time.
While DC generators work on the same general principle of electromagnetic induction, their construction is not as simple as their AC counterparts. With a DC generator, the coil of wire is mounted in the shaft where the magnet is on the AC alternator, and electrical connections are made to this spinning coil via stationary carbon “brushes” contacting copper strips on the rotating shaft. All this is necessary to switch the coil's changing output polarity to the external circuit so the external circuit sees a constant polarity: Figure below
DC generator operation
The generator shown above will produce two pulses of voltage per revolution of the shaft, both pulses in the same direction (polarity). In order for a DC generator to produce constant voltage, rather than brief pulses of voltage once every 1/2 revolution, there are multiple sets of coils making intermittent contact with the brushes. The diagram shown above is a bit more simplified than what you would see in real life.
The problems involved with making and breaking electrical contact with a moving coil should be obvious (sparking and heat), especially if the shaft of the generator is revolving at high speed. If the atmosphere surrounding the machine contains flammable or explosive vapors, the practical problems of spark-producing brush contacts are even greater. An AC generator (alternator) does not require brushes and commutators to work, and so is immune to these problems experienced by DC generators.
The benefits of AC over DC with regard to generator design is also reflected in electric motors. While DC motors require the use of brushes to make electrical contact with moving coils of wire, AC motors do not. In fact, AC and DC motor designs are very similar to their generator counterparts (identical for the sake of this tutorial), the AC motor being dependent upon the reversing magnetic field produced by alternating current through its stationary coils of wire to rotate the rotating magnet around on its shaft, and the DC motor being dependent on the brush contacts making and breaking connections to reversecurrent through the rotating coil every 1/2 rotation (180 degrees).
So we know that AC generators and AC motors tend to be simpler than DC generators and DC motors. This relative simplicity translates into greater reliability and lower cost of manufacture. But what else is AC good for? Surely there must be more to it than design details of generators and motors! Indeed there is. There is an effect of electromagnetism known as mutual induction, whereby two or more coils of wire placed so that the changing magnetic field created by one induces a voltage in the other. If we have two mutually inductive coils and we energize one coil with AC, we will create an AC voltage in the other coil. When used as such, this device is known as a transformer: Figure below
Transformer “transforms” AC voltage and current.
The fundamental significance of a transformer is its ability to step voltage up or down from the powered coil to the unpowered coil. The AC voltage induced in the unpowered (“secondary”) coil is equal to the AC voltage across the powered (“primary”) coil multiplied by the ratio of secondary coil turns to primary coil turns. If the secondary coil is powering a load, the current through the secondary coil is just the opposite: primary coil current multiplied by the ratio of primary to secondary turns. This relationship has a very close mechanical analogy, using torque and speed to represent voltage and current, respectively: Figure below
Speed multiplication gear train steps torque down and speed up. Step-down transformer steps voltage down and current up.
If the winding ratio is reversed so that the primary coil has less turns than the secondary coil, the transformer “steps up” the voltage from the source level to a higher level at the load: Figure below
Speed reduction gear train steps torque up and speed down. Step-up transformer steps voltage up and current down.
The transformer's ability to step AC voltage up or down with ease gives AC an advantage unmatched by DC in the realm of power distribution in figure below. When transmitting electrical power over long distances, it is far more efficient to do so with stepped-up voltages and stepped-down currents (smaller-diameter wire with less resistive power losses), then step the voltage back down and the current back up for industry, business, or consumer use.
Transformers enable efficient long distance high voltage transmission of electric energy.
Transformer technology has made long-range electric power distribution practical. Without the ability to efficiently step voltage up and down, it would be cost-prohibitive to construct power systems for anything but close-range (within a few miles at most) use.
As useful as transformers are, they only work with AC, not DC. Because the phenomenon of mutual inductance relies on changing magnetic fields, and directcurrent (DC) can only produce steady magnetic fields, transformers simply will not work with direct current. Of course, direct current may be interrupted (pulsed) through the primary winding of a transformer to create a changing magnetic field (as is done in automotive ignition systems to produce high-voltage spark plug power from a low-voltage DC battery), but pulsed DC is not that different from AC. Perhaps more than any other reason, this is why AC finds such widespread application in power systems.
- REVIEW:
- DC stands for “Direct Current,” meaning voltage or current that maintains constant polarity or direction, respectively, over time.
- AC stands for “Alternating Current,” meaning voltage or current that changes polarity or direction, respectively, over time.
- AC electromechanical generators, known as alternators, are of simpler construction than DC electromechanical generators.
- AC and DC motor design follows respective generator design principles very closely.
- A transformer is a pair of mutually-inductive coils used to convey AC power from one coil to the other. Often, the number of turns in each coil is set to create a voltage increase or decrease from the powered (primary) coil to the unpowered (secondary) coil.
- Secondary voltage = Primary voltage (secondary turns / primary turns)
- Secondary current = Primary current (primary turns / secondary turns)
بسم الله الرحمن الرحيم
الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :
Dalam Alqur'an, Allah seringkali menyeru manusia untuk mempelajari alam dan menyaksikan "ayat-ayat" yang ada padanya. Semua makhluk hidup dan tak hidup di jagat raya ini dipenuhi "ayat" yang menunjukkan bahwa alam semesta seisinya telah diciptakan. Di samping itu alam ini adalah pencerminan dari ke-Mahakuasaan, Ilmu dan Kreasi Penciptanya. Adalah wajib bagi manusia untuk memahami ayat-ayat ini melalui akalnya, sehingga ia pun pada akhirnya menjadi hamba yang tunduk patuh di hadapan Allah.
Kendatipun semua makhluk hidup adalah ayat Allah, uniknya ada sejumlah binatang yang secara khusus disebut dalam Alqur'an. Satu diantaranya adalah nyamuk:
"Sesungguhnya Allah tiada segan membuat perumpamaan berupa nyamuk atau yang lebih rendah dari itu. Adapun orang-orang yang beriman, maka mereka yakin bahwa perumpamaan itu benar dari Rabb mereka, tetapi mereka yang kafir mengatakan: "Apakah maksud Allah menjadikan ini untuk perumpamaan?" Dengan perumpamaan itu banyak orang yang disesatkan Allah, dan dengan perumpamaan itu (pula) banyak orang yang diberi-Nya petunjuk. Dan tidak ada yang disesatkan Allah kecuali orang-orang yang fasik." (QS. Al-Baqarah, 2:26).
1. Pemakan madu bunga
2. Perubahan warna
3. Hidup sebagai larva
4. Saat meninggalkan kepompong
Mungkin banyak di antara kita yang menganggap nyamuk sebagai serangga yang biasa saja, atau bahkan menjengkelkan karena suka mengganggu orang tidur. Akan tetapi pernyataan: "Sesungguhnya Allah tiada segan membuat perumpamaan berupa nyamuk atau yang lebih rendah dari itu" semestinya mendorong kita untuk memikirkan keajaiban binatang yang satu ini.
Pemakan madu bungaAnggapan banyak orang bahwa nyamuk adalah penghisap dan pemakan darah tidaklah sepenuhnya benar. Hanya nyamuk betina yang menghisap darah dan bukan yang jantan. Di samping itu, nyamuk betina menghisap darah bukan untuk kebutuhan makan mereka. Sebab baik nyamuk jantan maupun betina, keduanya hidup dengan memakan "nectar", yakni cairan manis yang disekresikan oleh bunga tanaman (sari madu bunga). Satu-satunya alasan mengapa nyamuk betina, dan bukan jantan, menghisap darah adalah karena darah mengandung protein yang dibutuhkan untuk perkembangan dan pertumbuhan telur nyamuk. Dengan kata lain, nyamuk betina menghisap darah untuk mempertahankan kelangsungan hidup spesiesnya.
Perubahan warnaProses perkembangan nyamuk merupakan peristiwa yang paling menakjubkan. Di bawah ini uraian singkat tentang metamorfosis nyamuk dimulai dari larva mungil melalui sejumlah fase perkembangan yang berbeda hingga pada akhirnya menjadi nyamuk dewasa.
Nyamuk betina menaruh telurnya, yang diberi makan berupa darah agar dapat tumbuh dan berkembang, pada dedaunan lembab atau kolam-kolam yang tak berair di musim panas atau gugur. Sebelumnya, nyamuk betina ini menjelajahi wilayah yang ada dengan sangat teliti menggunakan reseptornya yang sangat peka yang terletak pada perutnya. Setelah menemukan tempat yang cocok, nyamuk mulai meletakkan telur-telurnya. Telur yang panjangnya kurang dari 1 mm ini diletakkan secara teratur hingga membentuk sebuah barisan teratur. Beberapa spesies nyamuk meletakkan telur-telurnya sedemikian hingga berbentuk seperti sebuah sampan. Beberapa koloni telur ini ada yang terdiri dari 300 buah telur.
Telur-telur yang berwarna putih ini kemudian berubah warna menjadi semakin gelap, dan dalam beberapa jam menjadi hitam legam. Warna gelap ini berfungsi untuk melindungi telur-telur tersebut agar tidak terlihat oleh serangga maupun burung pemangsa. Sejumlah larva-larva yang lain juga berubah warna, menyesuaikan dengan warna tempat di mana mereka berada, hal ini berfungsi sebagai kamuflase agar tidak mudah terlihat oleh pemangsa.
Larva-larva ini berubah warna melalui berbagai proses kimia yang terjadi pada tubuhnya. Tidak diragukan lagi bahwa telur, larva maupun nyamuk betina bukanlah yang menciptakan sendiri ataupun mengendalikan berbagai proses kimia yang mengakibatkan perubahan warna tersebut seiring dengan perjalanan metamorfosis nyamuk. Mustahil pula jika sistem yang kompleks ini terjadi dengan sendirinya. Kesimpulannya adalah nyamuk telah diciptakan secara lengkap beserta dengan sistem perkembangbiakannya sejak pertama kali ia ada. Dan Pencipta yang Maha Sempurna ini adalah Allah.
Hidup sebagai larvaKetika periode inkubasi telur telah berlalu, para larva lalu keluar dari telur-telur mereka dalam waktu yang hampir bersamaan. Larva (jentik nyamuk) yang makan terus-menerus ini tumbuh sangat cepat hingga pada akhirnya kulit pembungkus tubuhnya menjadi sangat ketat dan sempit. Hal ini tidak memungkinkan tubuhnya untuk tumbuh membesar lagi. Ini pertanda bahwa mereka harus mengganti kulit. Pada tahap ini, kulit yang keras dan rapuh ini dengan mudah pecah dan mengelupas. Para larva tersebut mengalami dua kali pergantian kulit sebelum menyelesaikan periode hidup mereka sebagai larva.
Jentik nyamuk mendapatkan makanan dengan cara yang menakjubkan. Mereka membuat pusaran air kecil dalam air dengan menggunakan bagian ujung dari tubuh mereka yang ditumbuhi bulu sehingga mirip kipas. Kisaran air tersebut menyebabkan bakteri dan mikro-organisme lainnya tersedot dan masuk ke dalam mulut larva nyamuk. Proses pernapasan jentik nyamuk, yang posisinya terbalik di bawah permukaan air, terjadi melalui sebuah pipa udara yang mirip dengan "snorkel" (pipa saluran pernapasan) yang biasa digunakan oleh para penyelam. Tubuh jentik mengeluarkan cairan yang kental yang mampu mencegah air untuk memasuki lubang tempat berlangsungnya pernapasan. Sungguh, sistem pernapasan yang canggih ini tidak mungkin dibuat oleh jentik itu sendiri. Ini tidak lain adalah bukti ke-Mahakuasaan Allah dan kasih sayang-Nya pada makhluk yang mungil ini, agar dapat bernapas dengan mudah.
Saat meninggalkan kepompong
Pada tahap larva (jentik), terjadi pergantian kulit sekali lagi. Pada tahap ini, larva tersebut berpindah menuju bagian akhir dari perkembangan mereka yakni tahap kepompong (pupal stage). Ketika kulit kepompong terasa sudah sempit dan ketat, ini pertanda bagi larva untuk keluar dari kepompongnya.Selama masa perubahan terakhir ini, larva nyamuk menghadapi tantangan yang membahayakan jiwanya, yakni masuknya air yang dapat menyumbat saluran pernapasan. Hal ini dikarenakan lubang pernapasannya, yang dihubungkan dengan pipa udara dan menyembul di atas permukaan air, akan segera ditutup. Jadi sejak penutupan ini, dan seterusnya, pernapasan tidak lagi melalui lubang tersebut, akan tetapi melalui dua pipa yang baru terbentuk di bagian depan nyamuk muda. Tidak mengherankan jika dua pipa ini muncul ke permukaan air sebelum pergantian kulit terjadi (yakni sebelum nyamuk keluar meninggalkan kepompong). Nyamuk yang berada dalam kepompong kini telah menjadi dewasa dan siap untuk keluar dan terbang. Binatang ini telah dilengkapi dengan seluruh organ dan organelnya seperti antena, kaki, dada, sayap, abdomen dan matanya yang besar.
Kemunculan nyamuk dari kepompong diawali dengan robeknya kulit kepompong di bagian atas. Resiko terbesar pada tahap ini adalah masuknya air ke dalam kepompong. Untungnya, bagian atas kepompong yang sobek tersebut dilapisi oleh cairan kental khusus yang berfungsi melindungi kepala nyamuk yang baru "lahir" ini dari bersinggungan dengan air. Masa-masa ini sangatlah kritis. Sebab tiupan angin yang sangat lembut sekalipun dapat berakibatkan kematian jika nyamuk muda tersebut jatuh ke dalam air. Nyamuk muda ini harus keluar dari kepompongnya dan memanjat ke atas permukaan air dengan kaki-kakinya sekedar menyentuh permukaan air.
Begitulah, seringkali hati kita tertutupi dari memahami kebesaran Allah pada makhluknya yang tampak kecil dan tak berarti. Kalau nyamuk yang kecil ternyata menyimpan keajaiban ciptaan Allah yang begitu besar, bagaimana dengan makhluk-Nya yang lebih besar dan lebih sering kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari? Wallaahu a'lam.
KEAJAIBAN PENCIPTAAN PADA UNTA
بسم الله الرحمن الرحيم
الحمد لله رب العالمين, وصلاة والسلام على أشرف المرسلين. أما بعد :
Lima puluh lima derajat celcius adalah suhu yang panas membakar. Itulah cuaca panas di gurun pasir, daerah yang tampak tak bertepi dan terhampar luas hingga di kejauhan. Di sini terdapat badai pasir yang menelan apa saja yang dilaluinya, dan yang sangat mengganggu pernafasan. Padang pasir berarti kematian yang tak terelakkan bagi seseorang tanpa pelindung yang terperangkap di dalamnya. Hanya kendaraan yang secara khusus dibuat untuk tujuan ini saja yang dapat bertahan dalam kondisi gurun ini.
Kendaraan apapun yang berjalan di kondisi yang panas menyengat di gurun pasir, harus didisain untuk mampu menahan panas dan terpaan badai pasir. Selain itu, ia harus mampu berjalan jauh, dengan sedikit bahan bakar dan sedikit air. Mesin yang paling mampu menahan kondisi sulit ini bukanlah kendaraan bermesin, melainkan seekor binatang, yakni unta.
Unta telah membantu manusia yang hidup di gurun pasir sepanjang sejarah, dan telah menjadi simbul bagi kehidupan di gurun pasir. Panas gurun pasir sungguh mematikan bagi makhluk lain. Selain sejumlah kecil serangga, reptil dan beberapa binatang kecil lainnya, tak ada binatang yang mampu hidup di sana. Unta adalah satu-satunya binatang besar yang dapat hidup di sana. Allah telah menciptakannya secara khusus untuk hidup di padang pasir, dan untuk melayani kehidupan manusia. Allah mengarahkan perhatian kita pada penciptaan unta dalam ayat berikut:
Artinya : "Maka apakah mereka tidak memperhatikan unta bagaimana ia diciptakan." (QS. Al-Ghaasyiyah, 88:17)
Jika kita amati bagaimana unta diciptakan, kita akan menyaksikan bahwa setiap bagian terkecil darinya adalah keajaiban penciptaan. Yang sangat dibutuhkan pada kondisi panas membakar di gurun adalah minum, tapi sulit untuk menemukan air di sini. Menemukan sesuatu yang dapat dimakan di hamparan pasir tak bertepi juga tampak mustahil. Jadi, binatang yang hidup di sini harus mampu menahan lapar dan haus, dan unta telah diciptakan dengan kemampuan ini.
Unta dapat bertahan hidup hingga delapan hari pada suhu lima puluh derajat tanpa makan atau minum. Ketika unta yang mampu berjalan tanpa minum dalam waktu lama ini menemukan sumber air, ia akan menyimpannya. Unta mampu meminum air sebanyak sepertiga berat badannya dalam waktu sepuluh menit. Ini berarti seratus tiga puluh liter dalam sekali minum; dan tempat penyimpanannya adalah punuk unta. Sekitar empat puluh kilogram lemak tersimpan di sini. Hal ini menjadikan unta mampu berjalan berhari-hari di gurun pasir tanpa makan apapun.
Kebanyakan makanan di gurun pasir adalah kering dan berduri. Namun sistem pencernaan pada unta telah diciptakan sesuai dengan kondisi yang sulit ini. Gigi dan mulut binatang ini telah dirancang untuk memungkinkannya memakan duri tajam dengan mudah.
Perutnya memiliki disain khusus tersendiri sehingga cukup kuat untuk mencerna hampir semua tumbuhan di gurun pasir. Angin gurun yang muncul tiba-tiba biasanya menjadi pertanda kedatangan badai pasir. Butiran pasir menyesakkan nafas dan membutakan mata. Tapi, Allah telah menciptakan sistem perlindungan khusus pada unta sehingga ia mampu bertahan terhadap kondisi sulit ini. Kelopak mata unta melindungi matanya dari dari debu dan butiran pasir. Namun, kelopak mata ini juga transparan atau tembus cahaya, sehingga unta tetap dapat melihat meskipun dengan mata tertutup. Bulu matanya yang panjang dan tebal khusus diciptakan untuk mencegah masuknya debu ke dalam mata. Terdapat pula disain khusus pada hidung unta. Ketika badai pasir menerpa, ia menutup hidungnya dengan penutup khusus.
Salah satu bahaya terbesar bagi kendaraan yang berjalan di gurun pasir adalah terperosok ke dalam pasir. Tapi ini tidak terjadi pada unta, sekalipun ia membawa muatan seberat ratusan kilogram, karena kakinya diciptakan khusus untuk berjalan di atas pasir. Telapak kaki yang lebar menahannya dari tenggelam ke dalam pasir, dan berfungsi seperti pada sepatu salju. Kaki yang panjang menjauhkan tubuhnya dari permukaan pasir yang panas membakar di bawahnya. Tubuh unta tertutupi oleh rambut lebat dan tebal. Ini melindunginya dari sengatan sinar matahari dan suhu padang pasir yang dingin membeku setelah matahari terbenam. Beberapa bagian tubuhnya tertutupi sejumlah lapisan kulit pelindung yang tebal. Lapisan-lapisan tebal ini ditempatkan di bagian-bagian tertentu yang bersentuhan dengan permukaan tanah saat ia duduk di pasir yang amat panas. Ini mencegah kulit unta agar tidak terbakar. Lapisan tebal kulit ini tidaklah tumbuh dan terbentuk perlahan-lahan; tapi unta memang terlahir demikian. Disain khusus ini memperlihatkan kesempurnaan penciptaan unta.
Marilah kita renungkan semua ciri unta yang telah kita saksikan. Sistem khusus yang memungkinkannya menahan haus, punuk yang memungkinkannya bepergian tanpa makan, struktur kaki yang menahannya dari tenggelam ke dalam pasir, kelopak mata yang tembus cahaya, bulu mata yang melindungi matanya dari pasir, hidung yang dilengkapi disain khusus anti badai pasir, struktur mulut, bibir dan gigi yang memungkinkannya memakan duri dan tumbuhan gurun pasir, sistem pencernaan yang dapat mencerna hampir semua benda apapun, lapisan tebal khusus yang melindungi kulitnya dari pasir panas membakar, serta rambut permukaan kulit yang khusus dirancang untuk melindunginya dari panas dan dingin.
Tak satupun dari ini semua dapat dijelaskan oleh logika teori evolusi, dan kesemuanya ini menyatakan satu kebenaran yang nyata: Unta telah diciptakan secara khusus oleh Allah untuk hidup di padang pasir, dan untuk membantu kehidupan manusia di tempat ini.
Begitulah, kebesaran Allah dan keagungan ciptaan-Nya tampak nyata di segenap penjuru alam ini, dan Pengetahuan Allah meliputi segala sesuatu. Allah menyatakan hal ini dalam ayat Al-quran:
Artinya : "Sesungguhnya, Tuhanmu hanyalah Allah, yang tidak ada Tuhan selain Dia. Pengetahuan – Nya meliputi segala sesuatu." (QS. Thaahaa, 20:98)
#Sumber
HarunYahya.com
ELECTRICAL THEORY AND ITS APPLICATION IN REAL SYSTEM
In Malaysia technology university UTM, every singles student who take the circuit theory course (SKEE 1023) have to learn this course in their first semester. By this course student will exposed to basic law, theorem and methods of laws such as Norton theorem and Thevenin’s theorem, concept of series and parallel circuits and etc. Based on these, student will be able to apply the knowledge when doing the experiment in the laboratory. In the circuit theory class, the students will able to solve the problem based on theoretical while in laboratory student facing the real problem that may different to theoretical learning. This course also help student to strengthen their basic knowledge in electrical engineering because all of this theorem and law will be used when they in semester 2 and above.
VOLTAGE
Voltage is a measure of the energy carried by the charge. Strictly: voltage is the "energy per unit charge". The proper name for voltage is potential difference or p.d. for short, but this term is rarely used in electronics. Voltage is supplied by the battery (or power supply).Voltage is used up in components, but not in wires. We say voltage across a component. Voltage is measured in volts, V. Voltage is measured with a voltmeter, connected in parallel. The symbol V is used for voltage in equations.
Voltage at a point and 0V (zero volts)
Voltage is a difference between two points, but in electronics we often refer to voltage at a point meaning the voltage difference between that point and a reference point of 0V (zero volts).Zero volts could be any point in the circuit, but to be consistent it is normally the negative terminal of the battery or power supply. You will often see circuit diagrams label with 0V as a reminder. We may find it helpful to think of voltage like height in geography. The reference point of zero height is the mean (average) sea level and all heights are measured from that point. The zero volts in an electronic circuit is like the mean sea level in geography.
Zero volts for circuits with a dual supply
Some circuits require a dual supply with three supply connections as shown in the diagram. For these circuits the zero volts reference point is the middle terminal between the two parts of the supply. On complex circuit diagrams using a dual supply the earth symbol is often used to indicate a connection to 0V, this helps to reduce the number of wires drawn on the diagram. The diagram shows a ±9V dual supply, the positive terminal is +9V, the negative terminal is -9V and the middle terminal is 0V.
Voltage is the cause, current is the effect is a statement which can be defined as voltage attempts to make a current flow, and current will flow if the circuit is complete. Voltage is sometimes described as the 'push' or 'force' of the electricity, it isn't really a force but this may help us to imagine what is happening. It is possible to have voltage without current, but current cannot flow without voltage.
SERIES CIRCUIT
A series circuit has more than one resistor (anything that uses electricity to do work) and gets its name from only having one path for the charges to move along. Charges must move in "series" first going to one resistor then the next. If one of the items in the circuit is broken then no charge will move through the circuit because there is only one path. There is no alternative route. Old style electric holiday lights were often wired in series. If one bulb burned out, the whole string of lights went off. Can we imagine an animation of a series circuit where electrical energy is shown as gravitational potential energy (GPE). The greater the change in height, the more energy is used or the more work is done. In our imagination we should notice the following thing which is the battery or source is represented by an escalator which raises charges to a higher level of energy. As the charges move through the resistors (represented by the paddle wheels) they do work on the resistor and as a result, they lose electrical energy. The charges do more work (give up more electrical energy) as they pass through the larger resistor. By the time each charge makes it back to the battery, it has lost all the energy given to it by the battery. The total of the potential drops ( - potential difference) across the resistors is the same as the potential rise ( + potential difference) across the battery. This demonstrates that a charge can only do as much work as was done on it by the battery. The charges are positive so this is a representation of Conventional Current (the apparent flow of positive charges) The charges are only flowing in one direction so this would be considered direct current ( D.C. ).
The following rules apply to a series circuit:
- The sum of the potential drops equals the potential rise of the source.
- The current is the same everywhere in the series circuit.
- The total resistance of the circuit (also called effective resistance) is equal to the sum of the individual resistances
.
- Ohm's Law may be used in a series circuit as long as you remember that you can use the formula with either partial values or with total values but you can not mix parts and totals.
PARALEL CIRCUIT
A parallel circuit has more than one resistor (anything that uses electricity to do work) and gets its name from having multiple (parallel) paths to move along . Charges can move through any of several paths. If one of the items in the circuit is broken then no charge will move through that path, but other paths will continue to have charges flow through them. Parallel circuits are found in most household electrical wiring. This is done so that lights don't stop working just because you turned your TV off. Try to imagine a parallel circuit where electrical energy is shown as gravitational potential energy (GPE). The greater the change in height, the more energy is used or the more work is done. In our imagination we should notice the following thing which is more current flows through the smaller resistance. (More charges take the easiest path. The battery or source is represented by an escalator which raises charges to a higher level of energy. As the charges move through the resistors (represented by the paddle wheels) they do work on the resistor and as a result, they lose electrical energy. By the time each charge makes it back to the battery, it has lost all the electrical energy given to it by the battery. The total of the potential drops ( - potential difference) of each "branch" or path is the same as the potential rise ( + potential difference) across the battery. This demonstrates that a charge can only do as much work as was done on it by the battery. The charges are positive so this is a representation of conventional current (the apparent flow of positive charges) The charges are only flowing in one direction so this would be considered direct current ( D.C. ).
The following rules apply to a parallel circuit:
- The potential drops in each branch equals to the potential rise of the source.
- The total current is equal to the sum of the currents in the branches.
- The inverse of the total resistance of the circuit (also called effective resistance) is equal to the sum of the inverses of the individual resistances.
One important thing to notice from this last equation is that the more branches you add to a parallel circuit (the more things you plug in) the lower the total resistance becomes. Remember that as the total resistance decreases, the total current increases. So, the more things you plug in, the more current has to flow through the wiring in the wall. That's why plugging too many things in to one electrical outlet can create a real fire hazard.
- Ohm's Law may be used in a parallel circuit as long as you remember that you can use the formula with either partial values or with total values but you can not mix parts and totals.
APPLICATION OF ELECRICAL THEORY