מעגל מעורב – מתח ישר 

המלצת למידה

על מנת להבין נכון מעגל מעורב, חשוב ביותר קודם כל:
☸ ללמוד ולהבין היטב את החומר על מעגלים טוריים – להכיר את המושגים של זרם, מתח, הספק והתנגדות במעגל טורי. לדעת לחשב ולנתח מעגלים טוריים.
☸ ללמוד ולהבין היטב את החומר על מעגלים מקביליים – אותם המושגים אבל בהקשר של מעגל מקבילי – כיצד הזרם מתפצל, חישוב התנגדות כללית ועוד.

רק לאחר שהושגה שליטה טובה בחומר על מעגלים טוריים ומעגלים מקביליים בנפרד, אפשר לעבור הלאה למעגל המעורב. במעגל מעורב משלבים ומשתמשים בידע שנרכש במעגלים טוריים ומעגלים מקביליים יחדיו על מנת להגיע לפתרונות הרצויים. כך שסדר הלמידה המומלץ הוא:

מעגל טורי => מעגל מקבילי => מעגל מעורב

מבוא מעגל מעורב

מעגל מעורב הוא שילוב של מעגל טורי ומעגל מקבילי. הוא מכיל רכיבים שחלקם מחוברים בטור וחלקם במקביל.
כתוצאה מכך, בחלק מהמעגל הזרם זורם דרך כל הרכיבים ברצף כמו במעגל טורי, ואילו בחלקים אחרים הזרם מתפצל בין רכיבים שונים כמו במקבילי.
מעגל כזה משלב את יתרונות החיבור הטורי והמקבילי – למשל, אפשר לקבל שליטה טובה יותר על זרם ומתח בנקודות שונות במעגל.
ניתוח מעגל מעורב מתבסס על ניתוח נפרד של החלקים הטוריים והמקביליים, ושילוב התוצאות יחדיו על פי כללים מוגדרים.

חוק אוהם והתנגדות במעגל מעורב

גם במעגל מעורב חוק אוהם תקף וקובע שככל שהתנגדות הנגד גדולה יותר, כך הזרם העובר דרכו קטן יותר. הדבר נכון הן לגבי הרכיבים בקטע הטורי והן לגבי הרכיבים בקטע המקבילי של המעגל המעורב.

התנגדות כללית במעגל מעורב

☸ הנגדים שמחוברים בטור נחבר אותם כמו שמחברים נגדים במעגל טורי. 
☸ הנגדים שמחוברים במקביל נחבר אותם כמו שמחברים נגדים במקביל. 

ניתן לראות כי הנגד R1 מחובר באופן טורי  לנגדים R2 ו R3 אשר מחוברים במקביל.
ולכן נחבר את ההתנגדות של הנגד R1 לפי נוסחא של נגדים המחוברים בטור, ואת ההתנגדות של הנגדים R2 ו R3  לפי הנוסחאות של נגדים המחוברים בצורה מקבילית. 

חלוקת זרם במעגל מעורב

המתח מתחלק בין הנגדים במעגל על פי חוק אוהם. המתח על כל נגד שווה למכפלת הזרם בהתנגדות של אותו נגד.

כלל מחלק זרם: 

במידה ויש לנו 2 צמתים בלבד אנו יכולים להשתמש בכלל מחלק זרם. 
הנוסחא של כלל מחלק זרם עובד כך: 

זרם על נגד = זרם כללי כפול הנגד שבמקביל חלקי סכום נגדים. 

בדיקה:
ע”פ חוק הזרמים של קירכהוף סכום הזרמים בצמתים שווה לזרם המקור it: 

חישוב מתח במעגל מעורב

בדיקה:
ע”פ חוק מתחים של קירכהוף סכום המתחים  שווה למתח המקור Ut: 

מעגל תמורה

מעגל תמורה – איך מפשטים מעגל מסובך?
כשיש לנו מעגל מעורב מורכב עם המון נגדים, לפעמים קשה מאוד לחשב את ההתנגדות הכללית שלו או את הזרם והמתח בנקודות שונות.
בשביל זה יש לנו טריק שנקרא “מעגל תמורה”. מה שעושים זה לקחת קבוצה של נגדים מחוברים יחד, ולהמיר אותם בנגד אחד בודד ש”מחליף” אותם.

למשל:
☸ נגדים שמחוברים בטור הופכים לנגד אחד ששווה לסכום כל ההתנגדויות שלהם.
☸ נגדים שמחוברים במקביל הופכים לנגד אחד שההתנגדות שלו שווה לממוצע כל ההתנגדויות.
ככה אנחנו הופכים מעגל מסובך להרבה יותר פשוט וקל לניתוח!

כללים למעגל תמורה: 
1. תמיד להתחיל לצמצמם נגדים מצד שמאל לצד ימין.
2. לצמצמם את כל הנגדים שמחוברים במקביל / בטור.
3. לאחר צמצום הנגדים לצייר את מעגל התמורה מחדש. ( גם אם זה דורש לשרטט מספר פעמיים מעגל תמורה – לא להתעצל!). 

דוגמא 
נתון המעגל שלפנייך, מצא התנגדות כללית:  

פתרון: במטרה להבין מעגל תמורה בצורה הטובה ביותר נחלק את יצירת מעגל התמורה ל3 שלבים עיקריים: 

שלב א –  צמצום נגדים במקביל (מימין לשמאל) 
אנו נחבר את הנגדים R2 ו- R3 במקביל כך: 

נצייר את מעגל התמורה החדש שנוצר: (לא להתעצל!) 

שלב ב –  צמצום נגדים בטור 

פתרונות חוברת תרגול מעגל מעורב