Napätie v sérii. Elektrický obvod so sériovým zapojením prvkov

Rezistory sú široko používané v elektrotechnike a elektronike. Používajú sa najmä na reguláciu v prúdových a napäťových obvodoch. Hlavné parametre: elektrický odpor (R) sa meria v Ohmoch, výkon (W), stabilita a presnosť ich parametrov počas prevádzky. Môžete si spomenúť na oveľa viac jeho parametrov - ide predsa o obyčajný priemyselný výrobok.

sériové pripojenie

Sériové zapojenie je zapojenie, v ktorom je každý nasledujúci rezistor pripojený k predchádzajúcemu a tvorí nerozbitný obvod bez vetiev. Prúd I=I1=I2 v takomto obvode bude rovnaký v každom z jeho bodov. Naopak, napätie U1, U2 v jeho rôznych bodoch bude odlišné a práca na prenose náboja cez celý obvod pozostáva z práce na prenose náboja v každom z rezistorov U=U1+U2. Napätie U sa podľa Ohmovho zákona rovná prúdu krát odpor a predchádzajúci výraz možno zapísať ako:

kde R je celkový odpor obvodu. To znamená, že jednoduchým spôsobom dochádza k poklesu napätia v miestach pripojenia rezistorov a čím viac pripojených prvkov, tým väčší je pokles napätia.

Z toho teda vyplýva
, celková hodnota takéhoto spojenia sa určí súčtom odporov v sérii. Naša úvaha platí pre ľubovoľný počet sériovo zapojených častí reťaze.

Paralelné pripojenie

Spojme začiatky niekoľkých rezistorov (bod A). V inom bode (B) spojíme všetky ich konce. V dôsledku toho dostaneme časť obvodu, ktorá sa nazýva paralelné pripojenie a pozostáva z určitého počtu vetiev paralelných navzájom (v našom prípade rezistorov). V tomto prípade bude elektrický prúd medzi bodmi A a B rozdelený pozdĺž každej z týchto vetiev.

Napätia na všetkých rezistoroch budú rovnaké: U=U1=U2=U3, ich konce sú body A a B.

Náboje, ktoré prešli každým rezistorom za jednotku času, tvoria celkovo náboj, ktorý prešiel celým blokom. Preto je celkový prúd obvodom znázorneným na obrázku I=I1+I2+I3.

Teraz, pomocou Ohmovho zákona, je posledná rovnosť transformovaná do tejto formy:

U/R=U/R1+U/R2+U/R3.

Z toho vyplýva, že pre ekvivalentný odpor R platí:

1/R = 1/R1+1/R2+1/R3

alebo po konverzii vzorca môžeme získať ďalší záznam, ako je tento:
.

Čím viac odporov (alebo iných článkov v elektrickom obvode, ktoré majú určitý odpor) je zapojených paralelne, tým viac dráh pre tok prúdu sa vytvorí a tým menší je celkový odpor obvodu.

Treba poznamenať, že recipročný odpor sa nazýva vodivosť. Dá sa povedať, že pri paralelnom zapojení sekcií obvodu sa sčítajú vodivosti týchto sekcií a pri sériovom zapojení ich odpory.

Príklady použitia

Je jasné, že pri sériovom zapojení prerušenie obvodu na jednom mieste vedie k tomu, že prúd prestane tiecť celým obvodom. Napríklad girlanda na vianočný stromček prestane svietiť, ak vyhorí iba jedna žiarovka, to je zlé.

Ale sériové zapojenie žiaroviek do girlandy umožňuje použiť veľké množstvo malých žiaroviek, z ktorých každá je určená na sieťové napätie (220 V) delené počtom žiaroviek.

Sériové pripojenie rezistorov na príklade 3 žiaroviek a EMF

Ale keď je bezpečnostné zariadenie zapojené do série, jeho prevádzka (prerušenie tavnej poistky) vám umožňuje odpojiť celý elektrický obvod umiestnený za ním a poskytnúť požadovanú úroveň bezpečnosti, a to je dobré. Vypínač v napájacom zdroji elektrického spotrebiča je tiež zapojený do série.

Široko používané je aj paralelné pripojenie. Napríklad luster - všetky žiarovky sú zapojené paralelne a sú pod rovnakým napätím. Ak jedna lampa vyhorí, nie je to strašidelné, zvyšok nezhasne, zostanú pod rovnakým napätím.

Paralelné zapojenie rezistorov na príklade 3 žiaroviek a generátora

Ak je potrebné zvýšiť schopnosť obvodu odvádzať tepelný výkon uvoľnený pri toku prúdu, široko sa používajú sériová aj paralelná kombinácia odporov. Pri sériovom aj paralelnom spôsobe pripojenia určitého počtu rezistorov rovnakej hodnoty sa celkový výkon rovná súčinu počtu rezistorov a výkonu jedného odporu.

Zmiešané zapojenie rezistorov

Často sa používa aj zmiešané pripojenie. Ak je napríklad potrebné získať odpor určitej hodnoty, ale nie je k dispozícii, môžete použiť jednu z vyššie opísaných metód alebo použiť zmiešané pripojenie.

Odtiaľ môžeme odvodiť vzorec, ktorý nám poskytne požadovanú hodnotu:

Rgen.=(R1*R2/R1+R2)+R3

V našej dobe vývoja elektroniky a rôznych technických zariadení stoja za všetkými zložitosťami jednoduché zákony, ktoré sú na tejto stránke povrchne zvážené a myslím si, že vám ich pomôžu úspešne aplikovať vo vašom živote. Ak napríklad vezmeme girlandu vianočného stromčeka, potom sú žiarovky spojené jeden po druhom, t.j. Zhruba povedané, ide o samostatne braný odpor.

Nie je to tak dávno, čo sa girlandy začali spájať zmiešaným spôsobom. Vo všeobecnosti sa v súhrne všetky tieto príklady s odpormi berú podmienene, t.j. akýkoľvek odporový prvok môže byť prúd prechádzajúci prvkom s poklesom napätia a tvorbou tepla.

Dobrý deň. V minulom článku som uvažoval vo vzťahu k elektrickým obvodom obsahujúcim zdroje energie. Ale analýza a návrh elektronických obvodov, spolu s Ohmovým zákonom, sú tiež založené na zákonoch rovnováhy, nazývaných prvý Kirchhoffov zákon, a rovnováhe napätia v úsekoch obvodu, nazývanej druhý Kirchhoffov zákon, ktorým sa budeme venovať v tomto článok. Najprv však zistíme, ako sú energetické prijímače navzájom prepojené a aké sú vzťahy medzi prúdmi, napätiami a.

Prijímače elektrickej energie môžu byť navzájom spojené tromi rôznymi spôsobmi: sériovo, paralelne alebo zmiešane (sériovo - paralelne). Najprv zvážte spôsob sériového pripojenia, v ktorom je koniec jedného prijímača pripojený k začiatku druhého prijímača a koniec druhého prijímača je pripojený k začiatku tretieho atď. Na obrázku nižšie je znázornené sériové zapojenie energetických prijímačov s ich pripojením na zdroj energie.

Príklad sériového zapojenia energetických prijímačov.

V tomto prípade obvod pozostáva z troch sériových energetických prijímačov s odporom R1, R2, R3 pripojených k zdroju energie s U. Obvodom preteká elektrický prúd sily I, to znamená, že napätie na každom odpore sa bude rovnať súčin prúdu a odporu

Pokles napätia na sériovo zapojených odporoch je teda úmerný hodnotám týchto odporov.

Z vyššie uvedeného vyplýva pravidlo ekvivalentného sériového odporu, ktoré hovorí, že sériovo zapojené odpory môžu byť reprezentované ekvivalentným sériovým odporom, ktorého hodnota sa rovná súčtu sériovo zapojených odporov. Túto závislosť predstavujú nasledujúce vzťahy

kde R je ekvivalentný sériový odpor.

Aplikácia sériového pripojenia

Hlavným účelom sériového zapojenia energetických prijímačov je poskytnúť požadované napätie menšie ako napätie zdroja energie. Jednou z takýchto aplikácií je delič napätia a potenciometer.

Delič napätia (vľavo) a potenciometer (vpravo).

Ako rozdeľovače napätia sa používajú sériovo zapojené odpory, v tomto prípade R1 a R2, ktoré rozdeľujú napätie zdroja energie na dve časti U1 a U2. Napätia U1 a U2 možno použiť na prevádzku rôznych prijímačov energie.

Pomerne často sa používa nastaviteľný delič napätia, ktorý sa používa ako premenný rezistor R. Celkový odpor, ktorý sa pomocou pohyblivého kontaktu rozdelí na dve časti a tým aj napätie U2 na prijímači energie možno plynulo meniť.

Ďalším spôsobom pripojenia prijímačov elektrickej energie je paralelné pripojenie, ktoré sa vyznačuje tým, že na rovnaké uzly elektrického obvodu je pripojených niekoľko prijímačov energie. Príklad takéhoto pripojenia je znázornený na obrázku nižšie.

Príklad paralelného zapojenia energetických prijímačov.

Elektrický obvod na obrázku pozostáva z troch paralelných vetiev so záťažovými odpormi R1, R2 a R3. Obvod je napojený na zdroj energie s napätím U, obvodom preteká elektrický prúd so silou I. Každou vetvou teda preteká prúd rovný pomeru napätia k odporu každej vetvy.

Pretože všetky vetvy obvodu sú pod rovnakým napätím U, prúdy energetických prijímačov sú nepriamo úmerné odporom týchto prijímačov, a preto je možné paralelne zapojené energetické prijímače vidieť s jedným energetickým prijímačom so zodpovedajúcim ekvivalentným odporom, podľa nasledujúcich výrazov

Pri paralelnom zapojení je teda ekvivalentný odpor vždy menší ako najmenší z paralelne zapojených odporov.

Zmiešané pripojenie energetických prijímačov

Najrozšírenejšie je zmiešané pripojenie prijímačov elektrickej energie. Toto spojenie je kombináciou sériovo a paralelne zapojených prvkov. Neexistuje všeobecný vzorec na výpočet tohto typu pripojenia, preto je v každom jednotlivom prípade potrebné vybrať úseky obvodu, kde existuje iba jeden typ pripojenia prijímača - sériové alebo paralelné. Potom pomocou vzorcov ekvivalentného odporu postupne zjednodušte údaje o osude a nakoniec ich priveďte do najjednoduchšej formy s jedným odporom, pričom vypočítajte prúdy a napätia podľa Ohmovho zákona. Na obrázku nižšie je znázornený príklad zmiešaného zapojenia energetických prijímačov

Príklad zmiešaného zapojenia energetických prijímačov.

Ako príklad vypočítame prúdy a napätia vo všetkých častiach obvodu. Najprv určme ekvivalentný odpor obvodu. Vyberme dve sekcie s paralelným zapojením energetických prijímačov. Toto sú R1||R2 a R3||R4||R5. Potom bude ich ekvivalentný odpor

V dôsledku toho sme dostali obvod dvoch sériových energetických prijímačov R 12 R 345 ekvivalentný odpor a prúd pretekajúci cez ne bude

Potom bude pokles napätia v sekciách

Potom budú prúdy pretekajúce každým prijímačom energie

Ako som už spomenul, Kirchhoffove zákony spolu s Ohmovým zákonom sú hlavné pri analýze a výpočtoch elektrických obvodov. Ohmov zákon bol podrobne rozobratý v dvoch predchádzajúcich článkoch, teraz sú na rade Kirchhoffove zákony. Existujú iba dva z nich, prvý popisuje pomer prúdov v elektrických obvodoch a druhý popisuje pomer EMF a napätí v obvode. Začnime tým prvým.

Prvý Kirchhoffov zákon hovorí, že algebraický súčet prúdov v uzle je nula. Toto je opísané nasledujúcim výrazom

kde ∑ označuje algebraický súčet.

Slovo "algebraický" znamená, že prúdy sa musia brať do úvahy znamenie, to znamená smer prítoku. Všetkým prúdom, ktoré tečú do uzla, je teda priradené kladné znamienko a tým, ktoré z uzla vytekajú, je priradené záporné znamienko. Obrázok nižšie znázorňuje Kirchhoffov prvý zákon

Zobrazenie prvého Kirchhoffovho zákona.

Obrázok ukazuje uzol, do ktorého prúdi prúd zo strany odporu R1 a prúd prúdi zo strany odporov R2, R3, R4, potom bude prúdová rovnica pre túto časť obvodu vyzerať takto

Prvý Kirchhoffov zákon neplatí len pre uzly, ale pre akýkoľvek obvod alebo časť elektrického obvodu. Napríklad, keď som hovoril o paralelnom zapojení výkonových prijímačov, kde sa súčet prúdov cez R1, R2 a R3 rovná pretekajúcemu prúdu I.

Ako bolo uvedené vyššie, druhý Kirchhoffov zákon určuje vzťah medzi EMF a napätiami v uzavretom obvode a je nasledovný: algebraický súčet EMF v akomkoľvek obvode obvodu sa rovná algebraickému súčtu poklesu napätia na prvkoch tohto obvodu. Druhý Kirchhoffov zákon je definovaný nasledujúcim výrazom

Ako príklad uvažujme nasledujúci obvod obsahujúci nejaký obvod

Diagram ilustrujúci druhý Kirchhoffov zákon.

Najprv sa musíte rozhodnúť o smere obchádzania obrysu. V zásade si môžete vybrať v smere aj proti smeru hodinových ručičiek. Vyberiem si prvú možnosť, to znamená, že prvky budú uvažované v nasledujúcom poradí E1R1R2R3E2, takže rovnica podľa druhého Kirchhoffovho zákona bude vyzerať takto

Druhý Kirchhoffov zákon platí nielen pre jednosmerné obvody, ale aj pre striedavé obvody a nelineárne obvody.
V ďalšom článku sa pozriem na hlavné spôsoby výpočtu zložitých obvodov pomocou Ohmovho zákona a Kirchhoffových zákonov.

Teória je dobrá, ale bez praktickej aplikácie sú to len slová.

Obsah:

Tok prúdu v elektrickom obvode sa uskutočňuje cez vodiče v smere od zdroja k spotrebiteľom. Väčšina týchto obvodov používa medené drôty a elektrické prijímače v danom množstve s rôznymi odpormi. V závislosti od vykonávaných úloh používajú elektrické obvody sériové a paralelné pripojenie vodičov. V niektorých prípadoch je možné použiť oba typy pripojení, potom sa táto možnosť bude nazývať zmiešaná. Každý obvod má svoje vlastné charakteristiky a rozdiely, preto je potrebné ich vopred zohľadniť pri navrhovaní obvodov, opravách a údržbe elektrických zariadení.

Sériové pripojenie vodičov

V elektrotechnike má veľký význam sériové a paralelné zapojenie vodičov v elektrickom obvode. Medzi nimi sa často používa sériové pripojenie vodičov, ktoré predpokladá rovnaké pripojenie spotrebiteľov. V tomto prípade sa zaradenie do okruhu vykonáva jeden po druhom v poradí priority. To znamená, že začiatok jedného spotrebiteľa je spojený s koncom druhého pomocou drôtov, bez akýchkoľvek vetiev.

Vlastnosti takéhoto elektrického obvodu je možné zvážiť pomocou príkladu sekcií obvodu s dvoma záťažami. Sila prúdu, napätie a odpor na každom z nich by mali byť označené ako I1, U1, R1 a I2, U2, R2. Výsledkom boli vzťahy vyjadrujúce vzťah medzi veličinami takto: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Získané údaje sú potvrdené praktickým spôsobom meraním zodpovedajúcich úsekov ampérmetrom a voltmetrom.

Sériové pripojenie vodičov má teda tieto individuálne vlastnosti:

• Intenzita prúdu vo všetkých častiach obvodu bude rovnaká.
• Celkové napätie obvodu je súčtom napätí v každej sekcii.
• Celkový odpor zahŕňa odpor každého jednotlivého vodiča.

Tieto pomery sú vhodné pre ľubovoľný počet vodičov zapojených do série. Hodnota celkového odporu je vždy vyššia ako odpor ktoréhokoľvek jednotlivého vodiča. Je to spôsobené zväčšením ich celkovej dĺžky pri sériovom zapojení, čo vedie aj k zvýšeniu odporu.

Ak zapojíte do série rovnaké prvky v množstve n, dostanete R \u003d n x R1, kde R je celkový odpor, R1 je odpor jedného prvku a n je počet prvkov. Napätie U je naopak rozdelené na rovnaké časti, z ktorých každá je n-krát menšia ako celková hodnota. Napríklad, ak je 10 lámp rovnakého výkonu zapojených sériovo do siete s napätím 220 voltov, potom napätie v ktorejkoľvek z nich bude: U1 \u003d U / 10 \u003d 22 voltov.

Vodiče zapojené do série majú charakteristickú vlastnosť. Ak počas prevádzky zlyhá aspoň jeden z nich, prúdenie prúdu sa zastaví v celom okruhu. Najvýraznejším príkladom je, keď jedna vypálená žiarovka v sériovom obvode vedie k zlyhaniu celého systému. Ak chcete vytvoriť vypálenú žiarovku, budete musieť skontrolovať celú girlandu.

Paralelné pripojenie vodičov

V elektrických sieťach môžu byť vodiče spojené rôznymi spôsobmi: sériovo, paralelne a v kombinácii. Medzi nimi je paralelné pripojenie takou možnosťou, keď sú vodiče v počiatočnom a koncovom bode navzájom spojené. Začiatky a konce záťaží sú teda navzájom spojené a samotné záťaže sú navzájom paralelné. Elektrický obvod môže obsahovať dva, tri alebo viac paralelne zapojených vodičov.

Ak vezmeme do úvahy sériové a paralelné pripojenie, prúdovú silu v druhom prípade možno preskúmať pomocou nasledujúceho obvodu. Vyberú sa dve žiarovky, ktoré majú rovnaký odpor a sú zapojené paralelne. Pre ovládanie je každá žiarovka pripojená k svojej. Okrem toho sa na sledovanie celkového prúdu v obvode používa ďalší ampérmeter. Testovací obvod je doplnený o zdroj energie a kľúč.

Po zatvorení kľúča musíte kontrolovať hodnoty meracích prístrojov. Ampérmeter na žiarovke č. 1 zobrazí prúd I1 a na žiarovke č. 2 prúd I2. Celkový ampérmeter ukazuje hodnotu intenzity prúdu, ktorá sa rovná súčtu prúdov jednotlivých paralelne zapojených obvodov: I \u003d I1 + I2. Na rozdiel od sériového pripojenia, ak jedna zo žiaroviek vyhorí, druhá bude fungovať normálne. Preto sa v domácich elektrických sieťach používa paralelné pripojenie zariadení.

Pomocou rovnakého obvodu môžete nastaviť hodnotu ekvivalentného odporu. Na tento účel sa do elektrického obvodu pridáva voltmeter. To umožňuje merať napätie v paralelnom zapojení, pričom prúd zostáva rovnaký. Existujú aj priesečníky vodičov spájajúcich obe svietidlá.

V dôsledku meraní bude celkové napätie v paralelnom zapojení: U = U1 = U2. Potom môžete vypočítať ekvivalentný odpor a podmienečne nahradiť všetky prvky v tomto obvode. Pri paralelnom pripojení v súlade s Ohmovým zákonom I \u003d U / R sa získa nasledujúci vzorec: U / R \u003d U1 / R1 + U2 / R2, v ktorom R je ekvivalentný odpor, R1 a R2 sú odpory oboch žiaroviek, U \u003d U1 \u003d U2 je hodnota napätia zobrazená voltmetrom.

Malo by sa tiež vziať do úvahy, že prúdy v každom obvode sa sčítajú k celkovej sile prúdu celého obvodu. Vo svojej konečnej podobe bude vzorec odrážajúci ekvivalentný odpor vyzerať takto: 1/R = 1/R1 + 1/R2. S nárastom počtu prvkov v takýchto reťazcoch sa zvyšuje aj počet výrazov vo vzorci. Rozdiel v hlavných parametroch sa líši od seba navzájom a od zdrojov prúdu, čo umožňuje ich použitie v rôznych elektrických obvodoch.

Paralelné pripojenie vodičov sa vyznačuje dostatočne malou hodnotou ekvivalentného odporu, takže prúdová sila bude pomerne vysoká. Tento faktor by sa mal brať do úvahy, keď je v zásuvkách zahrnuté veľké množstvo elektrických spotrebičov. V tomto prípade sa sila prúdu výrazne zvyšuje, čo vedie k prehriatiu káblových vedení a následným požiarom.

Zákony sériového a paralelného zapojenia vodičov

Tieto zákony týkajúce sa oboch typov pripojení vodičov už boli čiastočne zohľadnené skôr.

Pre jasnejšie pochopenie a vnímanie ich v praktickej rovine, sériové a paralelné pripojenie vodičov, by sa vzorce mali zvážiť v určitom poradí:

• Sériové zapojenie predpokladá rovnaký prúd v každom vodiči: I = I1 = I2.
• paralelné a sériové pripojenie vodičov vysvetľuje v každom prípade vlastným spôsobom. Napríklad pri sériovom pripojení budú napätia na všetkých vodičoch navzájom rovnaké: U1 = IR1, U2 = IR2. Okrem toho pri sériovom zapojení je napätie súčtom napätí každého vodiča: U \u003d U1 + U2 \u003d I (R1 + R2) \u003d IR.
• Celkový odpor obvodu v sériovom zapojení pozostáva zo súčtu odporov všetkých jednotlivých vodičov bez ohľadu na ich počet.
• Pri paralelnom pripojení sa napätie celého obvodu rovná napätiu na každom z vodičov: U1 \u003d U2 \u003d U.
• Celková sila prúdu nameraná v celom obvode sa rovná súčtu prúdov pretekajúcich všetkými paralelne zapojenými vodičmi: I \u003d I1 + I2.

Aby ste mohli efektívnejšie navrhovať elektrické siete, musíte dobre poznať sériové a paralelné pripojenie vodičov a jeho zákony a nájsť pre ne najracionálnejšie praktické uplatnenie.

Zmiešané pripojenie vodičov

V elektrických sieťach sa spravidla používa sériové, paralelné a zmiešané pripojenie vodičov, navrhnuté pre špecifické prevádzkové podmienky. Najčastejšie sa však uprednostňuje tretia možnosť, ktorou je súbor kombinácií pozostávajúci z rôznych typov zlúčenín.

V takýchto zmiešaných obvodoch sa aktívne používa sériové a paralelné pripojenie vodičov, ktorých klady a zápory je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní elektrických sietí. Tieto spojenia pozostávajú nielen z jednotlivých rezistorov, ale aj z pomerne zložitých sekcií vrátane mnohých prvkov.

Zmiešané zapojenie sa vypočíta podľa známych vlastností sériového a paralelného zapojenia. Metóda výpočtu spočíva v rozdelení schémy na jednoduchšie zložky, ktoré sa posudzujú oddelene, a potom sa navzájom sčítajú.

Ak potrebujeme, aby fungoval elektrický spotrebič, musíme ho pripojiť. V tomto prípade musí prúd prejsť cez zariadenie a vrátiť sa späť do zdroja, to znamená, že okruh musí byť uzavretý.

Ale pripojenie každého zariadenia k samostatnému zdroju je realizovateľné hlavne v laboratórnych podmienkach. V živote sa človek musí vysporiadať s obmedzeným počtom zdrojov a pomerne veľkým počtom súčasných spotrebiteľov. Preto vytvárajú systémy pripojenia, ktoré umožňujú zaťaženie jedného zdroja veľkým počtom spotrebiteľov. Systémy môžu byť zároveň ľubovoľne zložité a rozvetvené, no sú založené len na dvoch typoch zapojenia: sériovom a paralelnom zapojení vodičov. Každý typ má svoje vlastné vlastnosti, klady a zápory. Zvážme ich oboch.

Sériové pripojenie vodičov

Sériové pripojenie vodičov je zahrnutie niekoľkých zariadení do elektrického obvodu v sérii, jeden po druhom. Elektrické spotrebiče v tomto prípade možno porovnať s ľuďmi v okrúhlom tanci a ich ruky, ktoré sa navzájom držia, sú drôty spájajúce zariadenia. Aktuálnym zdrojom bude v tomto prípade jeden z účastníkov okrúhleho tanca.

Napätie celého obvodu pri zapojení do série sa bude rovnať súčtu napätí na každom prvku v obvode. Prúd v obvode bude v každom bode rovnaký. A súčet odporov všetkých prvkov bude celkovým odporom celého obvodu. Preto môže byť sériový odpor vyjadrený na papieri takto:

I=I_1=I_2=⋯=I_n ; U=U_1+U_2+⋯+U_n ; R=R_1+R_2+⋯+R_n,

Výhodou sériového pripojenia je jednoduchosť montáže a nevýhodou je, že ak zlyhá jeden prvok, prúd zmizne v celom obvode. V takejto situácii bude nefunkčný prvok ako kľúč vo vypnutej polohe. Príklad zo života nepríjemnosti takéhoto spojenia si určite pamätajú všetci starší ľudia, ktorí zdobili vianočné stromčeky girlandami žiaroviek.

Ak v takejto girlande zlyhala aspoň jedna žiarovka, museli ste ich všetky pretriediť, kým nenájdete tú, ktorá vyhorela. V moderných girlandách je tento problém vyriešený. Používajú špeciálne diódové žiarovky, v ktorých sa pri vyhorení kontakty spoja a prúd pokračuje bez prekážok.

Paralelné pripojenie vodičov

Pri paralelnom pripojení vodičov sú všetky prvky obvodu pripojené k rovnakému páru bodov, môžete ich nazvať A a B. K rovnakému páru bodov je pripojený zdroj prúdu. To znamená, že sa ukazuje, že všetky prvky sú pripojené k rovnakému napätiu medzi A a B. Súčasne je prúd rozdelený na všetky záťaže v závislosti od odporu každého z nich.

Paralelné spojenie možno prirovnať k toku rieky, na ktorej ceste vyrástol malý kopec. V tomto prípade voda obchádza kopec z dvoch strán a potom sa opäť spája do jedného prúdu. Ukáže sa ostrov uprostred rieky. Paralelné spojenie sú teda dva samostatné kanály okolo ostrova. A body A a B sú miesta, kde sa spoločné koryto odpája a znovu spája.

Napätie v každej jednotlivej vetve sa bude rovnať celkovému napätiu v obvode. Celkový prúd obvodu bude súčtom prúdov všetkých jednotlivých vetiev. Ale celkový odpor obvodu pri paralelnom zapojení bude menší ako prúdový odpor na každej z vetiev. Je to spôsobené tým, že celkový prierez vodiča medzi bodmi A a B sa zvyšuje v dôsledku zvýšenia počtu paralelne zapojených záťaží. Preto celkový odpor klesá. Paralelné spojenie je opísané nasledujúcimi vzťahmi:

U=U_1=U_2=⋯=U_n ; I=I_1+I_2+⋯+I_n ; 1/R=1/R_1 +1/R_2 +⋯+1/R_n,

kde I - sila prúdu, U - napätie, R - odpor, 1,2, ..., n - počet prvkov zahrnutých v obvode.

Obrovským plusom paralelného pripojenia je, že keď je jeden z prvkov vypnutý, obvod funguje ďalej. Všetky ostatné prvky naďalej fungujú. Nevýhodou je, že všetky zariadenia musia byť navrhnuté na rovnaké napätie. Paralelne sa v bytoch inštalujú sieťové zásuvky 220 V. Takéto pripojenie umožňuje zaradiť do siete rôzne zariadenia úplne nezávisle od seba a ak jedno z nich zlyhá, nemá to vplyv na fungovanie ostatných.

Potrebujete pomôcť so štúdiom?

Predchádzajúca téma: Výpočet odporu vodičov a reostatov: vzorce
Nasledujúca téma:   Práca a prúd

Obsah:

Ako viete, pripojenie akéhokoľvek prvku obvodu, bez ohľadu na jeho účel, môže byť dvoch typov - paralelné pripojenie a sériové pripojenie. Možné je aj zmiešané, teda sériovo-paralelné zapojenie. Všetko závisí od účelu komponentu a funkcie, ktorú vykonáva. Týmto pravidlám sa teda rezistory nevyhli. Sériový a paralelný odpor rezistorov je v podstate rovnaký ako paralelné a sériové zapojenie svetelných zdrojov. V paralelnom obvode schéma zapojenia zahŕňa vstup do všetkých rezistorov z jedného bodu a výstup z iného. Pokúsme sa zistiť, ako sa vytvorí sériové pripojenie a ako sa vytvorí paralelné pripojenie. A čo je najdôležitejšie, aký je rozdiel medzi takýmito pripojeniami a v ktorých prípadoch je potrebné sériové pripojenie a v ktorých paralelné pripojenie. Zaujímavý je aj výpočet takých parametrov, ako je celkové napätie a celkový odpor obvodu v prípadoch sériového alebo paralelného zapojenia. Začnime s definíciami a pravidlami.

Spôsoby pripojenia a ich vlastnosti

Typy zapojenia spotrebičov alebo prvkov zohrávajú veľmi dôležitú úlohu, pretože od toho závisia vlastnosti celého obvodu, parametre jednotlivých obvodov a podobne. Na začiatok sa skúsme vysporiadať so sériovým zapojením prvkov do obvodu.

sériové pripojenie

Sériové zapojenie je zapojenie, kde sú odpory (ako aj iné spotrebiče alebo prvky obvodu) zapojené jeden po druhom, zatiaľ čo výstup predchádzajúceho je pripojený k vstupu nasledujúceho. Tento typ spínacích prvkov poskytuje indikátor rovný súčtu odporov týchto prvkov obvodu. To znamená, že ak r1 \u003d 4 ohmy a r2 \u003d 6 ohmov, potom keď sú zapojené do sériového obvodu, celkový odpor bude 10 ohmov. Ak do série pridáme ďalší 5 ohmový odpor, pripočítaním týchto čísel získame 15 ohmov - to bude celkový odpor sériového obvodu. To znamená, že celkové hodnoty sa rovnajú súčtu všetkých odporov. Keď sa počíta pre prvky, ktoré sú zapojené do série, nevznikajú žiadne otázky - všetko je jednoduché a jasné. Preto by ste sa nad tým ani nemali vážnejšie zaoberať.

Úplne podľa iných vzorcov a pravidiel sa celkový odpor rezistorov vypočíta pri paralelnom zapojení, takže má zmysel podrobnejšie sa ním zaoberať.

Paralelné pripojenie

Paralelné je spojenie, v ktorom sú všetky vstupy rezistorov kombinované v jednom bode a všetky výstupy v druhom. Hlavná vec je pochopiť, že celkový odpor pri takomto zapojení bude vždy nižší ako rovnaký parameter odporu s najmenším.

Má zmysel analyzovať túto funkciu na príklade, potom to bude oveľa jednoduchšie pochopiť. Existujú dva 16 ohmové odpory, ale na správne zapojenie obvodu je potrebných iba 8 ohmov. V tomto prípade, keď sú zapojené obe, keď sú paralelne zapojené do obvodu, získa sa potrebných 8 ohmov. Pokúsme sa pochopiť, podľa akého vzorca sú možné výpočty. Tento parameter možno vypočítať nasledovne: 1/Rtotal = 1/R1+1/R2 a pri pridávaní prvkov môže súčet pokračovať donekonečna.

Skúsme iný príklad. 2 rezistory sú zapojené paralelne, s odporom 4 a 10 ohmov. Potom sa súčet bude rovnať 1/4 + 1/10, čo sa bude rovnať 1: (0,25 + 0,1) = 1: 0,35 = 2,85 ohmov. Ako vidíte, hoci rezistory mali značný odpor, pri paralelnom zapojení sa ich celkový ukazovateľ výrazne znížil.

Môžete tiež vypočítať celkový odpor štyroch paralelne zapojených odporov s nominálnou hodnotou 4, 5, 2 a 10 ohmov. Výpočty podľa vzorca budú nasledovné: 1 / Rcelkom \u003d 1/4 + 1/5 + 1/2 + 1/10, čo sa bude rovnať 1: (0,25 + 0,2 + 0,5 + 0,1) \ u003d 1 / 1,5 \u003d 0,7 Ohm.

Pokiaľ ide o prúd pretekajúci paralelne zapojenými odpormi, tu je potrebné odkázať na Kirchhoffov zákon, ktorý hovorí, že "prúd v paralelnom zapojení opúšťajúci obvod sa rovná prúdu vstupujúceho do obvodu." A pretože tu za nás o všetkom rozhodujú fyzikálne zákony. V tomto prípade sú celkové ukazovatele prúdu rozdelené na hodnoty, ktoré sú nepriamo úmerné odporu vetvy. Zjednodušene povedané, čím vyššia hodnota odporu, tým menšie prúdy budú prechádzať týmto odporom, ale vo všeobecnosti bude vstupný prúd stále na výstupe. Pri paralelnom zapojení zostáva aj napätie na výstupe rovnaké ako na vstupe. Schéma paralelného pripojenia je uvedená nižšie.

Sériovo-paralelné pripojenie

Sériovo-paralelné pripojenie je, keď obvod sériového pripojenia obsahuje paralelné odpory. V tomto prípade sa celkový sériový odpor bude rovnať súčtu jednotlivých celkových paralelných. Spôsob výpočtu je v príslušných prípadoch rovnaký.

Zhrnúť

Ak zhrnieme všetky vyššie uvedené skutočnosti, možno vyvodiť tieto závery:

1. Keď sú odpory zapojené do série, nie sú potrebné žiadne špeciálne vzorce na výpočet celkového odporu. Je potrebné iba sčítať všetky indikátory rezistorov - súčet bude celkový odpor.
2. Keď sú odpory zapojené paralelne, celkový odpor sa vypočíta podľa vzorca 1/Rtotal = 1/R1+1/R2…+Rn.
3. Ekvivalentný odpor pri paralelnom zapojení je vždy menší ako minimálny podobný indikátor jedného z odporov zahrnutých v obvode.
4. Prúd, ako aj napätie v paralelnom zapojení zostáva nezmenené, to znamená, že napätie v sériovom zapojení je rovnaké na vstupe aj na výstupe.
5. Sériovo-paralelné spojenie vo výpočtoch sa riadi rovnakými zákonmi.

V každom prípade, bez ohľadu na spojenie, je potrebné jasne vypočítať všetky ukazovatele prvkov, pretože parametre zohrávajú veľmi dôležitú úlohu pri inštalácii obvodov. A ak v nich urobíte chybu, potom buď okruh nebude fungovať, alebo jeho prvky jednoducho vyhoria preťažením. V skutočnosti toto pravidlo platí pre akýkoľvek okruh, dokonca aj v elektroinštalácii. Koniec koncov, drôt podľa prierezu je tiež vybraný na základe výkonu a napätia. A ak vložíte žiarovku s nominálnou hodnotou 110 voltov do obvodu s napätím 220, je ľahké pochopiť, že okamžite vyhorí. Rovnako je to aj s prvkami rádiovej elektroniky. A preto - pozornosť a svedomitosť pri výpočtoch - kľúč k správnej činnosti obvodu.