Serideki voltaj. Elemanların seri bağlantılı elektrik devresi

Dirençler, elektrik ve elektronik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Esas olarak akım ve gerilim devrelerinde regülasyon için kullanılırlar. Ana parametreler: elektrik direnci (R) Ohm, güç (W), çalışma sırasında parametrelerinin kararlılığı ve doğruluğu olarak ölçülür. Daha birçok parametresini hatırlayabilirsiniz - sonuçta bu sıradan bir endüstriyel üründür.

seri bağlantı

Seri bağlantı, sonraki her bir direncin bir öncekine bağlandığı ve dalları olmayan kırılmaz bir devre oluşturan bir bağlantıdır. Böyle bir devredeki akım I=I1=I2, her noktasında aynı olacaktır. Aksine, çeşitli noktalarındaki U1, U2 voltajı farklı olacaktır ve tüm devre boyunca yük aktarımı işi, U=U1+U2 dirençlerinin her birinde yük aktarımı çalışmasından oluşur. Ohm yasasına göre U gerilimi, direncin mevcut çarpımına eşittir ve önceki ifade şu şekilde yazılabilir:

burada R, devrenin toplam direncidir. Yani basit bir şekilde dirençlerin bağlantı noktalarında gerilim düşümü olur ve elemanlar ne kadar çok bağlanırsa gerilim düşümü o kadar büyük olur.

Bu nedenle şu şekildedir:
, böyle bir bağlantının toplam değeri, serideki dirençlerin toplanmasıyla belirlenir. Akıl yürütmemiz, devrenin herhangi bir sayıda seri bağlı bölümü için geçerlidir.

Paralel bağlantı

Birkaç direncin başlangıçlarını birleştirelim (A noktası). Başka bir noktada (B) tüm uçlarını bağlayacağız. Sonuç olarak, paralel bağlantı adı verilen ve birbirine paralel belirli sayıda daldan (bizim durumumuzda dirençler) oluşan devrenin bir bölümünü elde ederiz. Bu durumda, A ve B noktaları arasındaki elektrik akımı bu dalların her birine dağıtılacaktır.

Tüm dirençlerdeki voltajlar aynı olacaktır: U=U1=U2=U3, uçları A ve B noktalarıdır.

Her bir dirençten birim zaman başına geçen toplam yükler, tüm bloktan geçen yükü oluşturur. Bu nedenle, şekilde gösterilen devreden geçen toplam akım I=I1+I2+I3'tür.

Şimdi, Ohm yasasını kullanarak, son eşitlik şu forma dönüştürülür:

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

Eşdeğer direnç R için bunun doğru olduğu sonucu çıkar:

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

veya formülü dönüştürdükten sonra, bunun gibi başka bir girdi alabiliriz:
.

Paralel olarak daha fazla direnç (veya bir elektrik devresindeki diğer bağlantılar) paralel olarak bağlanırsa, akım akışı için daha fazla yol oluşur ve devrenin toplam direnci o kadar az olur.

Direncin karşılıklılığına iletkenlik denildiğine dikkat edilmelidir. Devrenin bölümlerinin paralel bağlanması ile bu bölümlerin iletkenliklerinin ve bir seri bağlantı ile dirençlerinin eklendiğini söyleyebiliriz.

kullanım örnekleri

Seri bağlantıda devreyi tek bir yerden kırmanın devre boyunca akımın durmasına yol açtığı açıktır. Örneğin, bir Noel ağacı çelengi, yalnızca bir ampul yanarsa parlamayı bırakır, bu kötü.

Ancak, bir çelenk içindeki ampullerin seri bağlantısı, her biri ana voltaj (220 V) için ampul sayısına bölünmüş çok sayıda küçük ampulün kullanılmasını mümkün kılar.

3 ampul ve EMF örneğinde dirençlerin seri bağlantısı

Ancak bir güvenlik cihazı seri bağlandığında, çalışması (eriyebilir bağlantıyı kesme), arkasında bulunan tüm elektrik devresinin enerjisini kesmenize ve istenen güvenlik seviyesini sağlamanıza izin verir ve bu iyidir. Elektrikli cihazın güç kaynağındaki anahtar da seri olarak bağlanmıştır.

Paralel bağlantı da yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, bir avize - tüm ampuller paralel bağlanır ve aynı voltaj altındadır. Bir lamba yanarsa, korkutucu değildir, gerisi sönmez, aynı voltajda kalırlar.

3 ampul ve bir jeneratör örneğini kullanarak dirençlerin paralel bağlantısı

Devrenin akım akışı sırasında açığa çıkan termal gücü dağıtma kabiliyetini arttırmak gerekirse, hem seri hem de paralel direnç kombinasyonları yaygın olarak kullanılır. Aynı dereceye sahip belirli sayıda direnci bağlamanın hem seri hem de paralel yöntemleri için, toplam güç, direnç sayısının ürününe ve bir direncin gücüne eşittir.

Dirençlerin karışık bağlantısı

Karışık bir bağlantı da sıklıkla kullanılır. Örneğin, belirli bir değerde bir direnç elde etmek gerekiyorsa, ancak mevcut değilse, yukarıda açıklanan yöntemlerden birini kullanabilir veya karışık bir bağlantı kullanabilirsiniz.

Buradan bize gerekli değeri verecek bir formül türetebiliriz:

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

Elektronik ve çeşitli teknik cihazların gelişme çağında, bu sitede yüzeysel olarak ele alınan tüm karmaşıklıkların altında basit yasalar yatmaktadır ve bunları hayatınızda başarılı bir şekilde uygulamanıza yardımcı olacaklarını düşünüyorum. Örneğin, bir Noel ağacı çelenk alırsak, ampuller birbiri ardına bağlanır, yani. Kabaca söylemek gerekirse, bu ayrı bir direniştir.

Çok uzun zaman önce, çelenkler karışık bir şekilde bağlanmaya başladı. Genel olarak, toplu olarak, dirençli tüm bu örnekler şartlı olarak alınır, yani. herhangi bir direnç elemanı, voltaj düşüşü ve ısı üretimi ile elemandan geçen bir akım olabilir.

İyi günler. Son makalede, enerji kaynaklarını içeren elektrik devreleri ile ilgili olarak düşündüm. Ancak elektronik devrelerin analizi ve tasarımı, Ohm yasası ile birlikte, birinci Kirchhoff yasası olarak adlandırılan denge yasalarına ve ikinci Kirchhoff yasası olarak adlandırılan devre bölümlerindeki voltaj dengesine dayanmaktadır. makale. Ama önce, enerji alıcılarının birbirine nasıl bağlandığını ve akımlar, voltajlar ve arasındaki ilişkilerin neler olduğunu öğrenelim.

Elektrik enerjisi alıcıları birbirine üç farklı şekilde bağlanabilir: seri, paralel veya karışık (seri - paralel). İlk olarak, bir alıcının ucunun ikinci alıcının başlangıcına bağlı olduğu ve ikinci alıcının ucunun üçüncü alıcının başlangıcına bağlı olduğu bir seri bağlantı yöntemini düşünün. Aşağıdaki şekil, enerji alıcılarının bir enerji kaynağına olan bağlantılarıyla seri bağlantısını göstermektedir.

Enerji alıcılarının seri bağlantısına bir örnek.

Bu durumda devre, U ile bir enerji kaynağına bağlı R1, R2, R3 dirençli üç seri enerji alıcısından oluşur. Devreden I kuvvetinde bir elektrik akımı geçer, yani her bir direnç üzerindeki voltaj eşit olacaktır. akım ve direncin ürünü

Böylece seri bağlı dirençler arasındaki voltaj düşüşü, bu dirençlerin değerleri ile orantılıdır.

Yukarıdakilerden, seri bağlı dirençlerin, değeri seri bağlı dirençlerin toplamına eşit olan eşdeğer bir seri dirençle temsil edilebileceğini belirten eşdeğer seri direnç kuralı izler. Bu bağımlılık aşağıdaki ilişkilerle temsil edilir

burada R, eşdeğer seri dirençtir.

Seri bağlantı uygulaması

Enerji alıcılarının seri bağlanmasının temel amacı, gerekli voltajı enerji kaynağının voltajından daha az sağlamaktır. Böyle bir uygulama voltaj bölücü ve potansiyometredir.

Voltaj bölücü (solda) ve potansiyometre (sağda).

Gerilim bölücüler olarak, seri bağlı dirençler kullanılır, bu durumda enerji kaynağının gerilimini U1 ve U2'ye bölen R1 ve R2. U1 ve U2 voltajları farklı enerji alıcılarını çalıştırmak için kullanılabilir.

Oldukça sık, değişken direnç R olarak kullanılan ayarlanabilir bir voltaj bölücü kullanılır. Hareketli bir kontak kullanılarak iki parçaya bölünen toplam direnç ve böylece enerji alıcısındaki U2 voltajı sorunsuz bir şekilde değiştirilebilir.

Elektrik enerjisi alıcılarını bağlamanın başka bir yolu, birkaç enerji alıcısının elektrik devresinin aynı düğümlerine bağlanmasıyla karakterize edilen paralel bir bağlantıdır. Böyle bir bağlantının bir örneği aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Enerji alıcılarının paralel bağlantısına bir örnek.

Şekildeki elektrik devresi, R1, R2 ve R3 yük dirençlerine sahip üç paralel koldan oluşmaktadır. Devre, U gerilimi olan bir enerji kaynağına bağlıdır, devreden I kuvveti ile bir elektrik akımı geçer.Böylece, her koldan, voltajın her bir kolun direncine oranına eşit bir akım geçer.

Devrenin tüm dalları aynı voltaj U altında olduğundan, enerji alıcılarının akımları bu alıcıların dirençleriyle ters orantılıdır ve bu nedenle paralel bağlanan enerji alıcıları, karşılık gelen eşdeğer dirence sahip bir enerji alıcısı ile görülebilir, aşağıdaki ifadelere göre

Bu nedenle paralel bağlandığında eşdeğer direnç her zaman paralel bağlı dirençlerin en küçüğünden küçüktür.

Enerji alıcılarının karma bağlantısı

En yaygın olanı, elektrik enerjisi alıcılarının karışık bir bağlantısıdır. Bu bağlantı, seri ve paralel bağlı elemanların birleşimidir. Bu tür bir bağlantıyı hesaplamak için genel bir formül yoktur, bu nedenle, her bir durumda, yalnızca bir tür alıcı bağlantısının olduğu devre bölümlerini seçmek gerekir - seri veya paralel. Ardından, eşdeğer direnç formüllerini kullanarak, Ohm yasasına göre akımları ve voltajları hesaplarken, kader verilerini kademeli olarak basitleştirin ve nihayetinde tek bir dirençle en basit forma getirin. Aşağıdaki şekil, enerji alıcılarının karışık bağlantısının bir örneğini göstermektedir.

Enerji alıcılarının karışık bağlantısına bir örnek.

Örnek olarak devrenin tüm bölümlerindeki akımları ve gerilimleri hesaplıyoruz. Öncelikle devrenin eşdeğer direncini belirleyelim. Enerji alıcılarının paralel bağlantısı olan iki bölümü ayıralım. Bunlar R1||R2 ve R3||R4||R5'tir. O zaman eşdeğer dirençleri olacak

Sonuç olarak, iki seri enerji alıcısı R 12 R 345 eşdeğer direncine sahip bir devre elde ettik ve bunlardan akan akım olacak

Daha sonra bölümler arasındaki voltaj düşüşü

Daha sonra her bir enerji alıcısından akan akımlar

Daha önce de belirttiğim gibi, Kirchhoff yasaları, Ohm yasası ile birlikte, elektrik devrelerinin analizinde ve hesaplanmasında ana yasalardır. Ohm kanunu önceki iki makalede detaylı olarak tartışılmıştı, şimdi sıra Kirchhoff kanunlarına geldi. Bunlardan sadece ikisi var, ilki elektrik devrelerindeki akımların oranını, ikincisi ise devredeki EMF ve voltajların oranını açıklıyor. İlkiyle başlayalım.

Kirchhoff'un birinci yasası, bir düğümdeki akımların cebirsel toplamının sıfır olduğunu belirtir. Bu, aşağıdaki ifade ile açıklanmaktadır

burada ∑ bir cebirsel toplamı ifade eder.

"Cebirsel" kelimesi, akımların işaretini, yani akış yönünü dikkate alarak alınması gerektiği anlamına gelir. Böylece, düğüme akan tüm akımlara sırasıyla pozitif bir işaret, düğümden dışarı akanlara ise negatif bir işaret atanır. Aşağıdaki şekil Kirchhoff'un birinci yasasını göstermektedir.

Kirchhoff'un birinci yasasının tasviri.

Şekil, akımın R1 direnci tarafından ve akımın sırasıyla R2, R3, R4 dirençleri tarafından aktığı bir düğümü göstermektedir, daha sonra devrenin bu bölümü için akım denklemi gibi görünecektir.

Kirchhoff'un birinci yasası yalnızca düğümler için değil, herhangi bir devre veya bir elektrik devresinin parçası için de geçerlidir. Örneğin, R1, R2 ve R3'ten geçen akımların toplamının akan akım I'e eşit olduğu güç alıcılarının paralel bağlantısı hakkında konuştuğumda.

Yukarıda bahsedildiği gibi, Kirchhoff'un ikinci yasası, EMF ile kapalı bir devredeki voltajlar arasındaki ilişkiyi belirler ve aşağıdaki gibidir: Herhangi bir devre devresindeki EMF'nin cebirsel toplamı, bu devrenin elemanları üzerindeki voltaj düşüşlerinin cebirsel toplamına eşittir. Kirchhoff'un ikinci yasası aşağıdaki ifade ile tanımlanır

Örnek olarak, bazı devreleri içeren aşağıdaki devreyi düşünün.

Kirchhoff'un ikinci yasasını gösteren diyagram.

İlk önce konturu atlama yönüne karar vermelisiniz. Prensip olarak, hem saat yönünde hem de saat yönünün tersine seçebilirsiniz. İlk seçeneği seçeceğim, yani elemanlar aşağıdaki sırada ele alınacak E1R1R2R3E2, yani ikinci Kirchhoff yasasına göre denklem şöyle görünecek

Kirchhoff'un ikinci yasası sadece DC devreleri için değil, aynı zamanda AC devreleri ve doğrusal olmayan devreler için de geçerlidir.
Bir sonraki makalede, Ohm yasasını ve Kirchhoff yasalarını kullanarak karmaşık devreleri hesaplamanın ana yollarına bakacağım.

Teori iyidir, ancak pratik uygulama olmadan sadece kelimelerdir.

İçerik:

Bir elektrik devresindeki akımın akışı, kaynaktan tüketicilere doğru iletkenler aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu devrelerin çoğu, farklı dirençlere sahip belirli bir miktarda bakır teller ve elektrik alıcıları kullanır. Yapılan görevlere bağlı olarak elektrik devreleri, iletkenlerin seri ve paralel bağlanmasını kullanır. Bazı durumlarda, her iki bağlantı türü de kullanılabilir, bu durumda bu seçenek karışık olarak adlandırılır. Her devrenin kendine has özellikleri ve farklılıkları vardır, bu nedenle devreleri tasarlarken, elektrikli ekipmanı onarırken ve bakımını yaparken bunlar önceden dikkate alınmalıdır.

İletkenlerin seri bağlantısı

Elektrik mühendisliğinde, bir elektrik devresindeki iletkenlerin seri ve paralel bağlanması büyük önem taşımaktadır. Bunlar arasında, tüketicilerin aynı bağlantısını varsayan bir seri iletken bağlantısı sıklıkla kullanılır. Bu durumda devreye dahil etme, öncelik sırasına göre birbiri ardına gerçekleştirilir. Yani bir tüketicinin başlangıcı diğerinin ucuna herhangi bir dal olmaksızın teller vasıtasıyla bağlanır.

Böyle bir elektrik devresinin özellikleri, iki yüke sahip devre bölümleri örneği kullanılarak düşünülebilir. Her birinin üzerindeki akım gücü, voltaj ve direnç sırasıyla I1, U1, R1 ve I2, U2, R2 olarak belirtilmelidir. Sonuç olarak nicelikler arasındaki ilişkiyi şu şekilde ifade eden ilişkiler elde edilmiştir: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Elde edilen veriler, ilgili bölümlerin bir ampermetre ve bir voltmetre ile ölçülmesiyle pratik bir şekilde doğrulanır.

Böylece, iletkenlerin seri bağlantısı aşağıdaki bireysel özelliklere sahiptir:

• Devrenin tüm bölümlerindeki akım gücü aynı olacaktır.
• Devrenin toplam gerilimi, her bölümdeki gerilimlerin toplamıdır.
• Toplam direnç, her bir iletkenin direncini içerir.

Bu oranlar, seri bağlı herhangi bir sayıda iletken için uygundur. Toplam direncin değeri her zaman herhangi bir iletkenin direncinden daha yüksektir. Bunun nedeni, seri bağlandıklarında toplam uzunluklarındaki bir artıştır ve bu da dirençte bir artışa neden olur.

Aynı elemanları n miktarında seri olarak bağlarsanız, R \u003d n x R1 elde edersiniz, burada R toplam dirençtir, R1 bir elemanın direncidir ve n eleman sayısıdır. Aksine U gerilimi, her biri toplam değerden n kat daha az olan eşit parçalara bölünür. Örneğin, aynı güce sahip 10 lamba 220 volt voltajlı bir ağa seri olarak bağlanırsa, herhangi birindeki voltaj şöyle olacaktır: U1 \u003d U / 10 \u003d 22 volt.

Seri bağlı iletkenlerin karakteristik bir özelliği vardır. Çalışma sırasında bunlardan en az biri arızalanırsa, tüm devrede akım akışı durur. En çarpıcı örnek, bir seri devrede yanan bir ampulün tüm sistemin arızalanmasına yol açmasıdır. Yanmış bir ampul oluşturmak için tüm çelengi kontrol etmeniz gerekecektir.

İletkenlerin paralel bağlantısı

Elektrik şebekelerinde iletkenler çeşitli şekillerde bağlanabilir: seri, paralel ve kombinasyon halinde. Bunlardan paralel bağlantı, başlangıç ​​ve bitiş noktalarındaki iletkenler birbirine bağlandığında böyle bir seçenektir. Böylece yüklerin başlangıçları ve bitişleri birbirine bağlanır ve yüklerin kendileri birbirine paraleldir. Bir elektrik devresi paralel bağlanmış iki, üç veya daha fazla iletken içerebilir.

Seri ve paralel bağlantıyı düşünürsek, ikinci durumdaki akım gücü aşağıdaki devre kullanılarak araştırılabilir. Aynı dirence sahip ve paralel bağlanmış iki akkor lamba alınır. Kontrol için her bir ampul kendi ampulüne bağlanır. Ayrıca devredeki toplam akımı izlemek için başka bir ampermetre kullanılır. Test devresi, bir güç kaynağı ve bir anahtar ile desteklenir.

Anahtarı kapattıktan sonra, ölçüm cihazlarının okumalarını kontrol etmeniz gerekir. Ampermetre #1 lambasındaki akım I1'i ve lamba #2'deki akım I2'yi gösterecektir. Toplam ampermetre, bireysel, paralel bağlı devrelerin akımlarının toplamına eşit olan akım gücünün değerini gösterir: I \u003d I1 + I2. Seri bağlantıdan farklı olarak, ampullerden biri yanarsa diğeri normal şekilde çalışacaktır. Bu nedenle, ev elektrik şebekelerinde cihazların paralel bağlantısı kullanılır.

Aynı devreyi kullanarak eşdeğer direncin değerini ayarlayabilirsiniz. Bu amaçla elektrik devresine bir voltmetre eklenir. Bu, akım aynı kalırken voltajı paralel bağlantıda ölçmenizi sağlar. Her iki lambayı birbirine bağlayan iletkenlerin kesişme noktaları da vardır.

Ölçümler sonucunda paralel bağlantıda toplam gerilim: U = U1 = U2 olacaktır. Bundan sonra, bu devredeki tüm elemanları koşullu olarak değiştirerek eşdeğer direnci hesaplayabilirsiniz. Paralel olarak bağlandığında, Ohm yasasına göre I \u003d U / R, aşağıdaki formül elde edilir: U / R \u003d U1 / R1 + U2 / R2, burada R eşdeğer dirençtir, R1 ve R2 dirençlerdir her iki ampulün de U \u003d U1 \u003d U2, voltmetre tarafından gösterilen voltaj değeridir.

Ayrıca, her devredeki akımların, tüm devrenin toplam akım gücüne eklendiği dikkate alınmalıdır. Son hali ile eşdeğer direnci yansıtan formül şu şekilde olacaktır: 1/R = 1/R1 + 1/R2. Bu tür zincirlerdeki eleman sayısı arttıkça formüldeki terim sayısı da artar. Ana parametrelerdeki fark, birbirinden ve akım kaynaklarından ayrılarak çeşitli elektrik devrelerinde kullanılmalarına izin verir.

İletkenlerin paralel bağlantısı, eşdeğer direncin yeterince küçük bir değeri ile karakterize edilir, bu nedenle akım gücü nispeten yüksek olacaktır. Prizlere çok sayıda elektrikli cihaz dahil edildiğinde bu faktör dikkate alınmalıdır. Bu durumda, akım gücü önemli ölçüde artar ve kablo hatlarının aşırı ısınmasına ve ardından yangınlara neden olur.

İletkenlerin seri ve paralel bağlanması kanunları

Her iki tür iletken bağlantısıyla ilgili bu yasalar, daha önce kısmen ele alınmıştır.

Pratik bir düzlemde bunların daha net anlaşılması ve algılanması için, iletkenlerin seri ve paralel bağlantısı, formüller belirli bir sırayla dikkate alınmalıdır:

• Seri bağlantı, her iletkende aynı akımı varsayar: I = I1 = I2.
• iletkenlerin paralel ve seri bağlanması her durumda kendi yolunda açıklanır. Örneğin seri bağlantı ile tüm iletkenlerdeki gerilimler birbirine eşit olacaktır: U1 = IR1, U2 = IR2. Ek olarak, seri bağlandığında voltaj, her iletkenin voltajlarının toplamıdır: U \u003d U1 + U2 \u003d I (R1 + R2) \u003d IR.
• Seri bağlı bir devrenin toplam direnci, sayılarına bakılmaksızın tüm bireysel iletkenlerin dirençlerinin toplamından oluşur.
• Paralel bağlantıyla, tüm devrenin voltajı, iletkenlerin her birindeki voltaja eşittir: U1 \u003d U2 \u003d U.
• Tüm devrede ölçülen toplam akım gücü, birbirine paralel bağlı tüm iletkenlerden akan akımların toplamına eşittir: I \u003d I1 + I2.

Elektrik şebekelerini daha etkin bir şekilde tasarlamak için, iletkenlerin seri ve paralel bağlantısını ve yasalarını iyi bilmeniz ve onlar için en rasyonel pratik uygulamayı bulmanız gerekir.

İletkenlerin karışık bağlantısı

Elektrik şebekelerinde, kural olarak, belirli çalışma koşulları için tasarlanmış bir seri, paralel ve karışık iletken bağlantısı kullanılır. Bununla birlikte, çoğu zaman, çeşitli bileşik türlerinden oluşan bir dizi kombinasyon olan üçüncü seçeneğe tercih edilir.

Bu tür karışık devrelerde, elektrik şebekeleri tasarlanırken artıları ve eksileri dikkate alınması gereken iletkenlerin seri ve paralel bağlantısı aktif olarak kullanılır. Bu bağlantılar sadece bireysel dirençlerden değil, aynı zamanda birçok eleman içeren oldukça karmaşık bölümlerden oluşur.

Karışık bağlantı, seri ve paralel bağlantının bilinen özelliklerine göre hesaplanır. Hesaplama yöntemi, şemayı ayrı ayrı ele alınan ve daha sonra birbirleriyle özetlenen daha basit bileşenlere bölmektir.

Çalışmak için bir elektrikli cihaza ihtiyacımız varsa, onu bağlamalıyız. Bu durumda akımın cihazdan geçmesi ve tekrar kaynağa dönmesi yani devrenin kapatılması gerekir.

Ancak her cihazın ayrı bir kaynağa bağlanması, özellikle laboratuvar koşullarında mümkündür. Hayatta, sınırlı sayıda kaynakla ve oldukça fazla sayıda mevcut tüketiciyle uğraşmak gerekir. Bu nedenle, çok sayıda tüketici ile bir kaynağın yüklenmesine izin veren bağlantı sistemleri oluştururlar. Aynı zamanda, sistemler keyfi olarak karmaşık ve dallanmış olabilir, ancak bunlar yalnızca iki tür bağlantıya dayanır: iletkenlerin seri ve paralel bağlantısı. Her türün kendine has özellikleri, artıları ve eksileri vardır. İkisini de düşünelim.

İletkenlerin seri bağlantısı

İletkenlerin seri bağlantısı, bir elektrik devresindeki birkaç cihazın birbiri ardına seri olarak dahil edilmesidir. Bu durumda elektrikli aletler yuvarlak bir danstaki insanlarla karşılaştırılabilir ve birbirlerini tutan elleri cihazları birbirine bağlayan tellerdir. Bu durumda mevcut kaynak, yuvarlak dansa katılanlardan biri olacaktır.

Seri bağlandığında tüm devrenin voltajı, devreye dahil olan her bir elemanın voltajlarının toplamına eşit olacaktır. Devredeki akım herhangi bir noktada aynı olacaktır. Ve tüm elemanların dirençlerinin toplamı, tüm devrenin toplam direnci olacaktır. Bu nedenle, seri direnç kağıt üzerinde aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

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

Seri bağlantının avantajı, montaj kolaylığıdır ve dezavantajı, bir eleman arızalanırsa, akımın tüm devrede kaybolmasıdır. Böyle bir durumda, çalışmayan bir eleman kapalı konumda bir anahtar gibi olacaktır. Böyle bir bağlantının rahatsızlığına dair hayattan bir örnek, Noel ağaçlarını ampul çelenkleriyle süsleyen tüm yaşlı insanlar tarafından kesinlikle hatırlanacaktır.

Böyle bir çelenkte en az bir ampul arızalanırsa, yanan ampulü bulana kadar hepsini ayırmanız gerekirdi. Modern çelenklerde bu sorun çözüldü. Özel diyot ampuller kullanırlar, bunlarda, yandığında kontaklar birbirine kaynaşır ve akım engellenmeden akmaya devam eder.

İletkenlerin paralel bağlantısı

İletkenlerin paralel bağlanmasıyla, devrenin tüm elemanları aynı nokta çiftine bağlanır, bunları A ve B olarak adlandırabilirsiniz. Aynı nokta çiftine bir akım kaynağı bağlanır. Yani, tüm elemanların A ve B arasında aynı voltaja bağlı olduğu ortaya çıktı. Aynı zamanda, akım, her birinin direncine bağlı olarak, olduğu gibi tüm yüklere bölünür.

Paralel bir bağlantı, yolunda küçük bir tepenin yükseldiği bir nehrin akışına benzetilebilir. Bu durumda, su tepenin etrafında iki taraftan dolaşır ve sonra tekrar bir derede birleşir. Nehrin ortasında bir ada çıkıyor. Yani adanın etrafında iki ayrı kanal paralel bir bağlantıdır. A ve B noktaları ise ortak nehir yatağının koptuğu ve yeniden bağlandığı yerlerdir.

Her bir daldaki voltaj, devredeki toplam voltaja eşit olacaktır. Toplam devre akımı, tüm bireysel dalların akımlarının toplamı olacaktır. Ancak paralel bağlandığında devrenin toplam direnci, her bir daldaki akım direncinden daha az olacaktır. Bunun nedeni, paralel bağlanan yüklerin sayısındaki artış nedeniyle iletkenin A ve B noktaları arasındaki toplam kesitinin olduğu gibi artmasıdır. Bu nedenle, toplam direnç azalır. Paralel bağlantı aşağıdaki ilişkilerle tanımlanır:

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 ,

nerede I - akım gücü, U - voltaj, R - direnç, 1,2, ..., n - devreye dahil olan eleman sayısı.

Paralel bağlantının büyük bir artısı, elemanlardan biri kapatıldığında devrenin daha fazla çalışmaya devam etmesidir. Diğer tüm unsurlar çalışmaya devam eder. Dezavantajı, tüm cihazların aynı voltaj için tasarlanmasıdır. Dairelerde 220 V şebeke prizleri paralel olarak takılır. Böyle bir bağlantı, çeşitli cihazları birbirinden tamamen bağımsız olarak ağa dahil etmenize izin verir ve bunlardan biri başarısız olursa, bu diğerlerinin çalışmasını etkilemez.

Çalışmalarınızda yardıma mı ihtiyacınız var?

Önceki konu: İletkenlerin ve reostatların direncini hesaplama: formüller
Sonraki konu:   İş ve mevcut güç

İçerik:

Bildiğiniz gibi, amacı ne olursa olsun herhangi bir devre elemanının bağlantısı iki tip olabilir - paralel bağlantı ve seri bağlantı. Karışık yani seri-paralel bağlantı da mümkündür. Her şey bileşenin amacına ve gerçekleştirdiği işleve bağlıdır. Yani, dirençler bu kurallardan kaçmadı. Dirençlerin seri ve paralel direnci, esasen ışık kaynaklarının paralel ve seri bağlantısıyla aynıdır. Paralel bir devrede, bağlantı şeması bir noktadan tüm dirençlere bir giriş ve diğerinden bir çıkış anlamına gelir. Seri bağlantı nasıl yapılır, paralel bağlantı nasıl yapılır onu anlamaya çalışalım. Ve en önemlisi, bu tür bağlantıların arasındaki fark nedir ve hangi durumlarda seri bağlantı gereklidir ve hangi paralel bağlantı. Seri veya paralel bağlantı durumunda devrenin toplam gerilimi ve toplam direnci gibi parametrelerin hesaplanması da ilgi çekicidir. Tanımlar ve kurallarla başlayalım.

Bağlantı yöntemleri ve özellikleri

Tüketicilerin veya elemanların bağlantı türleri çok önemli bir rol oynar, çünkü tüm devrenin özellikleri, bireysel devrelerin parametreleri ve benzerleri buna bağlıdır. Başlamak için, elemanların devreye seri bağlanması ile uğraşmaya çalışalım.

seri bağlantı

Seri bağlantı, dirençlerin (ve diğer tüketiciler veya devre elemanlarının) birbiri ardına bağlandığı, öncekinin çıkışının bir sonrakinin girişine bağlandığı bir bağlantıdır. Bu tip anahtarlama elemanları, bu devre elemanlarının dirençlerinin toplamına eşit bir gösterge verir. Yani, r1 \u003d 4 ohm ve r2 \u003d 6 ohm ise, seri bir devreye bağlandıklarında toplam direnç 10 ohm olacaktır. Seri olarak 5 ohm'luk bir direnç daha eklersek, bu sayıların eklenmesi 15 ohm verir - bu seri devrenin toplam direnci olacaktır. Yani, toplam değerler tüm dirençlerin toplamına eşittir. Seri bağlı elemanlar için hesaplandığında, hiçbir soru ortaya çıkmaz - her şey basit ve açıktır. Bu yüzden bu konu üzerinde daha fazla durmamalısınız.

Tamamen diğer formül ve kurallara göre, paralel bağlandığında dirençlerin toplam direnci hesaplanır, bu nedenle üzerinde daha ayrıntılı durmak mantıklıdır.

Paralel bağlantı

Paralel, dirençlerin tüm girişlerinin bir noktada ve tüm çıkışların ikinci noktada birleştirildiği bir bağlantıdır. Buradaki ana şey, böyle bir bağlantıya sahip toplam direncin her zaman en küçük olan direncin aynı parametresinden daha düşük olacağını anlamaktır.

Bu özelliği bir örnekle incelemek mantıklı, o zaman anlaşılması çok daha kolay olacaktır. İki adet 16 ohm direnç vardır, ancak devreyi doğru şekilde bağlamak için yalnızca 8 ohm gereklidir. Bu durumda ikisi de devreye girdiğinde devreye paralel bağlandığında gerekli 8 ohm elde edilmiş olacaktır. Hangi formül hesaplamalarının mümkün olduğunu anlamaya çalışalım. Bu parametre şu şekilde hesaplanabilir: 1/Rtoplam = 1/R1+1/R2 ve eleman eklenirken toplam süresiz olarak devam edebilir.

Başka bir örnek deneyelim. 4 ve 10 ohm'luk bir dirençle 2 direnç paralel olarak bağlanır. O zaman toplam 1/4 + 1/10'a eşit olacaktır, bu da 1: (0.25 + 0.1) = 1: 0.35 = 2.85 ohm'a eşit olacaktır. Gördüğünüz gibi, dirençler önemli bir dirence sahip olsa da, paralel bağlandığında toplam göstergeleri çok daha düşük oldu.

Nominal değeri 4, 5, 2 ve 10 ohm olan paralel bağlı dört direncin toplam direncini de hesaplayabilirsiniz. Formüle göre hesaplamalar aşağıdaki gibi olacaktır: 1 / Rtoplam \u003d 1/4 + 1/5 + 1/2 + 1/10, 1'e eşit olacaktır: (0.25 + 0.2 + 0.5 + 0.1) \ u003d 1 / 1.5 \u003d 0,7 Ohm.

Paralel bağlı dirençlerden geçen akıma gelince, burada "Paralel bağlantıda devreden çıkan akım, devreye giren akıma eşittir" diyen Kirchhoff yasasına başvurmak gerekir. Ve burada fizik yasaları bizim için her şeye karar veriyor. Bu durumda, toplam akım göstergeleri, dalın direnciyle ters orantılı olan değerlere bölünür. Basitçe söylemek gerekirse, direnç değeri ne kadar yüksek olursa, akımlar bu dirençten o kadar küçük olur, ancak genel olarak giriş akımı hala çıkışta olacaktır. Paralel bağlandığında çıkıştaki voltaj da giriştekiyle aynı kalır. Paralel bağlantı şeması aşağıda gösterilmiştir.

Seri-paralel bağlantı

Seri-paralel bağlantı, seri bağlantı devresinin paralel dirençler içermesidir. Bu durumda, toplam seri direnç, bireysel toplam paralel olanların toplamına eşit olacaktır. Hesaplama yöntemi ilgili durumlarda aynıdır.

özetle

Yukarıdakilerin tümünü özetleyerek, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

1. Dirençler seri bağlandığında toplam direnci hesaplamak için özel formüllere gerek yoktur. Sadece dirençlerin tüm göstergelerini toplamak gerekir - toplam direnç toplam olacaktır.
2. Dirençler paralel bağlandığında toplam direnç 1/Rtoplam = 1/R1+1/R2…+Rn formülü ile hesaplanır.
3. Paralel bağlantıdaki eşdeğer direnç, devrede bulunan dirençlerden birinin minimum benzer göstergesinden her zaman daha azdır.
4. Akım ve paralel bağlantıdaki voltaj değişmeden kalır, yani seri bağlantıdaki voltaj hem girişte hem de çıkışta aynıdır.
5. Hesaplamalarda bir seri-paralel bağlantı aynı yasalara uyar.

Her durumda, bağlantı ne olursa olsun, elemanların tüm göstergelerini açıkça hesaplamak gerekir, çünkü parametreler devrelerin kurulumunda çok önemli bir rol oynar. Ve içlerinde bir hata yaparsanız, ya devre çalışmaz ya da elemanları aşırı yüklenmeden yanar. Aslında, bu kural kablolamada bile herhangi bir devre için geçerlidir. Sonuçta, kesite göre tel de güç ve gerilime göre seçilir. Ve nominal değeri 110 volt olan bir ampulü 220 voltajlı bir devreye koyarsanız, anında yanacağını anlamak kolaydır. Radyo elektroniğinin elemanları ile aynıdır. Ve bu nedenle - hesaplamalarda dikkat ve titizlik - devrenin doğru çalışmasının anahtarı.