Otpor dijela kola kada je spojen paralelno. Prvi Kirhofov zakon

Trebate izračunati otpor serijskih, paralelnih ili kombiniranih kola? Potrebno ako ne želite da spalite ploču! Ovaj članak će vam pokazati kako to učiniti. Prije čitanja, shvatite da otpornici nemaju "početak" i "kraj". Ove riječi se uvode kako bi se olakšalo razumijevanje prezentiranog materijala.

Koraci

Serijski otpor

Otpor strujnog kola

Kombinovani otpor kola

Neke činjenice

1. Svaki električno vodljivi materijal ima određeni otpor, što je otpor materijala prema električnoj struji.
2. Otpor se mjeri u omima. Simbol za omsku jedinicu je Ω.
3. Različiti materijali imaju različite vrijednosti otpora.
   • Na primjer, otpor bakra 0,0000017 Ohm / cm 3
   • Otpor keramike oko 10 14 Ohm / cm 3
4. Što je veća vrijednost otpora, veći je otpor električnoj struji. Bakar, koji se često koristi u električnim žicama, ima vrlo mali otpor. S druge strane, otpornost keramike je vrlo visoka, što je čini odličnim izolatorom.
5. Rad cijelog kola ovisi o vrsti veze koju odaberete za spajanje otpornika u tom krugu.
6. U = IR. Ovo je Ohmov zakon, koji je ustanovio Georg Ohm početkom 1800-ih. Ako su vam date bilo koje dvije od ovih varijabli, lako možete pronaći treću.
   • U = IR: Napon (U) je proizvod struje (I) * pomnožen otporom (R).
   • I = U / R: Struja je količnik napona (U) ÷ otpora (R).
   • R = U / I: Otpor je količnik napona (U) ÷ struje (I).

• Zapamtite: s paralelnom vezom postoji nekoliko puteva za protok struje kroz krug, tako da će u takvom kolu ukupni otpor biti manji od otpora svakog pojedinačnog otpornika. Kada je spojen u seriju, struja teče kroz svaki otpornik u kolu, tako da se otpor svakog pojedinačnog otpornika dodaje ukupnom otporu.
• Ukupni otpor u paralelnom kolu uvijek je manji od otpora jednog otpornika s najmanjim otporom u tom kolu. Ukupni otpor u serijskom kolu uvijek je veći od otpora jednog otpornika s najvećim otporom u tom kolu.

Da li ste znali, šta je misaoni eksperiment, gedanken eksperiment?
Ovo je nepostojeća praksa, onostrano iskustvo, mašta o onome što nije u stvarnosti. Misaoni eksperimenti su poput budnih snova. Oni rađaju čudovišta. Za razliku od fizičkog eksperimenta, koji je eksperimentalni test hipoteza, "misaoni eksperiment" na lukav način zamjenjuje eksperimentalnu verifikaciju željenim, neprovjerenim u praksi zaključcima, manipulirajući logičkim konstrukcijama koje zapravo narušavaju samu logiku korištenjem nedokazanih premisa kao dokazanih, tj. zamjena. Dakle, glavni zadatak kandidata za "misaone eksperimente" je prevariti slušaoca ili čitaoca zamjenom stvarnog fizičkog eksperimenta njegovom "lutkicom" - fiktivnim obrazloženjem na uvjetnoj slobodi bez same fizičke provjere.
Ispunjavanje fizike imaginarnim, "misaonim eksperimentima" dovelo je do pojave apsurdne nadrealne, konfuzne i konfuzne slike svijeta. Istinski istraživač mora razlikovati takve "zamote od slatkiša" od stvarnih vrijednosti.

Relativisti i pozitivisti tvrde da je "misaoni eksperiment" vrlo koristan alat za testiranje teorija (koji se također pojavljuju u našim umovima) radi dosljednosti. Time obmanjuju ljude, jer bilo kakvu provjeru može izvršiti samo izvor neovisno o objektu provjere. Podnosilac hipoteze sam po sebi ne može biti test svoje tvrdnje, jer je razlog za ovu tvrdnju odsustvo kontradiktornosti u izjavi vidljivoj podnosiocu zahtjeva.

To vidimo na primjeru SRT-a i GRT-a, koji su se pretvorili u svojevrsnu religiju koja upravlja naukom i javnim mnijenjem. Nijedna količina činjenica koja im je u suprotnosti ne može nadvladati Ajnštajnovu formulu: "Ako činjenica ne odgovara teoriji, promijenite činjenicu" (U drugoj verziji, "- Činjenica ne odgovara teoriji? - Utoliko gore po teoriju" činjenica").

Maksimum koji "misaoni eksperiment" može da tvrdi je samo unutrašnja konzistentnost hipoteze u okviru sopstvene, često nipošto istinite, logike. Ovo ne testira prikladnost prakse. Ovaj test se može izvesti samo u validnom fizičkom eksperimentu.

Eksperiment je eksperiment po tome što nije usavršavanje misli, već test misli. Misao koja je sama sebi konzistentna ne može samu sebe potvrditi. To je dokazao Kurt Gödel.

Paralelno spajanje električnih elemenata (provodnika, otpora, kondenzatora, induktiviteta) je veza u kojoj spojeni elementi kola imaju dva zajednička spojna čvora.

Druga definicija: otpornici su povezani paralelno ako su povezani na isti par čvorova.

Grafička oznaka dijagrama paralelnog povezivanja

Na slici ispod prikazan je dijagram paralelnog povezivanja otpora R1, R2, R3, R4. Iz dijagrama se vidi da sva ova četiri otpora imaju dvije zajedničke tačke (tačke spajanja).

U elektrotehnici je uobičajeno, ali nije strogo obavezno, da se žice povlače horizontalno i okomito. Stoga se može prikazati ista shema kao na donjoj slici. Ovo je također paralelna veza istih otpora.

Formula za izračunavanje paralelne veze otpora

Kada je spojen paralelno, recipročna vrijednost ekvivalentnog otpora jednaka je zbroju recipročnih vrijednosti svih paralelno povezanih otpora. Ekvivalentna provodljivost jednaka je zbiru svih paralelno povezanih provodljivosti električnog kola.

Za gornji krug, ekvivalentni otpor se može izračunati pomoću formule:

U konkretnom slučaju, kada su dva otpora spojena paralelno:

Ekvivalentni otpor kola određuje se formulom:

U slučaju spajanja "n" jednakih otpora, ekvivalentni otpor se može izračunati pomoću određene formule:

Formule za određeni proračun slijede iz glavne formule.

Formula za izračunavanje paralelnog povezivanja kondenzatora (kondenzatora)

Kada su kondenzatori (kondenzatori) povezani paralelno, ekvivalentna kapacitivnost je jednaka zbroju kondenzatora spojenih paralelno:

Formula za proračun paralelnog povezivanja induktora

Kada su prigušnice spojene paralelno, ekvivalentna induktivnost se izračunava na isti način kao i ekvivalentna otpornost kada su spojene paralelno:

Treba napomenuti da formula ne uzima u obzir međusobne induktivnosti.

Primjer paralelnog otpora kolapsa

Za dio električnog kola potrebno je pronaći paralelnu vezu otpora kako bi se oni pretvorili u jedan.

Dijagram pokazuje da su samo R2 i R4 povezani paralelno. R3 nije paralelan jer na jednom kraju je spojen na E1. R1 - jedan kraj spojen na R5, a ne na čvor. R5 - jedan kraj spojen na R1, a ne na čvor. Takođe možete reći da je serijska veza otpora R1 i R5 povezana paralelno sa R2 i R4.

Paralelna struja

Kada su otpori povezani paralelno, struja kroz svaki otpor je općenito drugačija. Veličina struje je obrnuto proporcionalna veličini otpora.

Paralelni napon

Kod paralelne veze, razlika potencijala između čvorova koji povezuju elemente kola je ista za sve elemente.

Aplikacija za paralelno povezivanje

1. U industriji se proizvode otpori određenih vrijednosti. Ponekad je potrebno dobiti vrijednost otpora izvan date serije. Za to se nekoliko otpornika može spojiti paralelno. Ekvivalentni otpor će uvijek biti manji od najveće ocjene otpora.

2. Razdjelnik struja.

Struja u električnom kolu prolazi kroz vodiče od izvora napona do opterećenja, odnosno do lampi, uređaja. U većini slučajeva, bakrene žice se koriste kao provodnik. U strujnom krugu može biti predviđeno nekoliko elemenata s različitim otporima. U krugu instrumenta provodnici mogu biti povezani paralelno ili serijski, a mogu biti i mješoviti tipovi.

Element kola sa otporom naziva se otpornik, napon ovog elementa je razlika potencijala između krajeva otpornika. Paralelno i serijsko električno povezivanje vodiča karakterizira jedan princip rada, prema kojem struja teče od plusa do minusa, odnosno potencijal se smanjuje. Na dijagramima ožičenja, otpor ožičenja uzima se kao 0, jer je zanemariv.

Paralelno povezivanje pretpostavlja da su elementi kola povezani na izvor paralelno i da se istovremeno uključuju. Serijsko povezivanje znači da su otporni provodnici povezani u strogom redoslijedu jedan za drugim.

Prilikom izračunavanja koristi se metoda idealizacije, koja uvelike pojednostavljuje razumijevanje. Zapravo, u električnim krugovima, potencijal se postepeno smanjuje kako se krećete kroz ožičenje i elemente koji su uključeni u paralelnu ili serijsku vezu.

Serijski spoj provodnika

Daisy chain shema podrazumijeva da se oni uključuju u određenom nizu jedan za drugim. Štaviše, jačina struje kod svih je jednaka. Ovi elementi stvaraju potpuni stres na lokaciji. Naboji se ne akumuliraju u čvorovima električnog kola, jer bi u suprotnom došlo do promjene napona i struje. Kod konstantnog napona struja je određena vrijednošću otpora kruga, stoga se kod serijskog kola otpor mijenja ako se promijeni jedno opterećenje.

Nedostatak takve sheme je činjenica da u slučaju kvara jednog elementa, ostali također gube sposobnost funkcioniranja, jer je strujni krug prekinut. Primjer bi bio vijenac koji ne radi ako jedna sijalica pregori. To je ključna razlika u odnosu na paralelnu vezu, u kojoj elementi mogu funkcionirati odvojeno.

Sekvencijalna shema pretpostavlja da je zbog jednoslojne veze vodiča njihov otpor u bilo kojoj točki mreže jednak. Ukupni otpor jednak je zbiru smanjenja napona pojedinih elemenata mreže.

Kod ove vrste veze početak jednog vodiča je povezan s krajem drugog. Ključna karakteristika veze je da su svi vodiči na istoj žici bez grananja i kroz svaki od njih teče po jedna električna struja. Međutim, ukupni napon je jednak zbiru napona na svakom od njih. Također možete razmotriti vezu s druge točke gledišta - svi vodiči su zamijenjeni jednim ekvivalentnim otpornikom, a struja na njemu poklapa se s ukupnom strujom koja prolazi kroz sve otpornike. Ekvivalentni kumulativni napon je zbir vrijednosti napona na svakom otporniku. Ovako se manifestuje razlika potencijala na otporniku.

Upotreba serijske veze je preporučljiva kada trebate posebno uključiti i isključiti određeni uređaj. Na primjer, električno zvono može zazvoniti samo kada postoji priključak na izvor napona i dugme. Prvo pravilo kaže da ako nema struje na barem jednom elementu kola, onda neće biti struje na ostalim elementima. Prema tome, ako postoji struja u jednom provodniku, postoji i u ostatku. Drugi primjer je baterijska lampa koja svijetli samo kada postoji baterija, sijalica koja radi i pritisnut gumb.

U nekim slučajevima, sekvencijalna shema je nepraktična. U stanu u kojem se sistem rasvjete sastoji od mnogo svjetiljki, svjetiljki, lustera, ne biste trebali organizirati ovu vrstu sheme, jer nema potrebe istovremeno uključivati ​​i gasiti rasvjetu u svim prostorijama. U tu svrhu je bolje koristiti paralelnu vezu kako bi se moglo upaliti svjetlo u pojedinim prostorijama.

Paralelno spajanje provodnika

U paralelnom kolu, provodnici su skup otpornika, čiji su neki krajevi sakupljeni u jednom čvoru, a drugi u drugom čvoru. Pretpostavlja se da je napon u paralelnom tipu veze isti u svim dijelovima kola. Paralelni dijelovi električnog kola nazivaju se grane i prolaze između dva spojna čvora, imaju isti napon. Ovaj napon je jednak vrijednosti na svakom provodniku. Zbir indikatora inverzan otporima grana je također inverzan u odnosu na otpor posebnog dijela paralelnog kola.

Kod paralelnih i serijskih veza, sistem za izračunavanje otpora pojedinih provodnika je drugačiji. U slučaju paralelnog kola, struja teče kroz grane, što povećava provodljivost kola i smanjuje ukupni otpor. Kada je nekoliko otpornika sličnih vrijednosti spojeno paralelno, ukupni otpor takvog električnog kruga bit će manji od jednog otpornika više puta jednak broju.

Svaka grana ima jedan otpornik, a električna struja, kada dođe do tačke grananja, se deli i diverguje na svaki otpornik, njena ukupna vrednost je jednaka zbiru struja na svim otpornicima. Svi otpornici se zamjenjuju jednim ekvivalentnim otpornikom. Primjenom Ohmovog zakona, vrijednost otpora postaje jasna - u paralelnom krugu se zbrajaju vrijednosti inverzne otporima na otpornicima.

Kod ovog kola, vrijednost struje je obrnuto proporcionalna vrijednosti otpora. Struje u otpornicima nisu međusobno povezane, pa ako se jedan od njih isključi, to ni na koji način neće utjecati na ostale. Iz tog razloga se takva shema koristi u mnogim uređajima.

S obzirom na mogućnosti korištenja paralelnog kruga u svakodnevnom životu, preporučljivo je obratiti pažnju na sistem rasvjete stana. Sve lampe i lusteri moraju biti povezani paralelno, u kom slučaju paljenje i gašenje jedne od njih ni na koji način ne utiče na rad ostalih lampi. Dakle, dodavanjem prekidača za svaku sijalicu na granu strujnog kola, možete uključiti i isključiti odgovarajuću svjetiljku po potrebi. Sve ostale lampe rade samostalno.

Svi električni uređaji su priključeni paralelno na električnu mrežu od 220 V, a zatim se spajaju. Odnosno, svi uređaji su povezani nezavisno od povezivanja drugih uređaja.

Zakoni serijskog i paralelnog povezivanja provodnika

Za detaljno razumijevanje u praksi obje vrste jedinjenja, predstavljamo formule koje objašnjavaju zakonitosti ovih vrsta jedinjenja. Proračun snage za paralelnu i serijsku vezu je različit.

Kod serijskog kola, postoji ista jačina struje u svim provodnicima:

Prema Ohmovom zakonu, ove vrste povezivanja provodnika se različito objašnjavaju u različitim slučajevima. Dakle, u slučaju serijskog kola, naponi su međusobno jednaki:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Osim toga, ukupni napon je jednak zbroju napona pojedinačnih vodiča:

U = U1 + U2 = I (R1 + R2) = IR.

Ukupni otpor električnog kola izračunava se kao zbir aktivnih otpora svih vodiča, bez obzira na njihov broj.

U slučaju paralelnog kola, ukupni napon kola je isti kao i napon pojedinih elemenata:

A ukupna snaga električne struje izračunava se kao zbir struja koje su dostupne duž svih paralelno raspoređenih vodiča:

Da bi se osigurala maksimalna efikasnost električnih mreža, potrebno je razumjeti suštinu obje vrste veza i primjereno ih primijeniti, koristeći zakone i izračunavajući racionalnost praktične implementacije.

Mješoviti spoj provodnika

Serijska i paralelna veza otpornika mogu se kombinovati u jednom dijagramu ožičenja ako je potrebno. Na primjer, dozvoljeno je spajanje paralelnih otpornika u seriju ili grupu njih, ovaj tip se smatra kombiniranim ili mješovitim.

U ovom slučaju, ukupni otpor se izračunava zbrajanjem vrijednosti za paralelnu vezu u sistemu i za seriju. Prvo je potrebno izračunati ekvivalentne otpore otpornika u serijskom kolu, a zatim i elemenata paralelnog. Serijska veza se smatra prioritetom, a krugovi ovog kombiniranog tipa često se koriste u kućanskim aparatima i aparatima.

Dakle, s obzirom na vrste spojeva vodiča u električnim krugovima i na temelju zakona njihovog funkcioniranja, može se u potpunosti razumjeti suština organizacije krugova većine električnih aparata za kućanstvo. Kod paralelnih i serijskih veza izračunavanje otpora i struje je drugačije. Poznavajući principe proračuna i formule, možete kompetentno koristiti svaku vrstu organizacije kola za povezivanje elemenata na optimalan način i sa maksimalnom efikasnošću.

Kako spojiti nekoliko lampi u kućicu za lutke

Kada razmišljate o tome kako napraviti rasvjetu u kućici za lutke ili roomboxu, gdje nema jedne, već nekoliko lampi, onda se postavlja pitanje kako ih spojiti, umrežiti. Postoje dvije vrste veze: serijska i paralelna, za koje smo čuli iz škole. Razmotrit ćemo ih u ovom članku.

Pokušat ću sve opisati jednostavnim pristupačnim jezikom, tako da sve bude jasno čak i najhumanistima koji nisu upoznati s električnim mudrostima.

Bilješka: U ovom članku ćemo razmotriti samo kolo sa žaruljama sa žarnom niti. Diodna rasvjeta je složenija i o njoj će se raspravljati u drugom članku.

Radi razumijevanja, svaki dijagram će biti popraćen crtežom, a pored crteža dijagramom električnog ožičenja.
Prvo, razmotrite simbole na električnim dijagramima.

Kao što je već spomenuto, postoje dvije glavne vrste veze: serijska i paralelna. Postoji i treći, mješoviti: serijski-paralelni, koji kombinuje oba. Počnimo sa sekvencijalnim, što jednostavnijim.

Serijska veza

To izgleda ovako.

Lukovice su poredane jedna za drugom, kao da se drže za ruke u okruglom plesu. Stari sovjetski vijenci napravljeni su po ovom principu.

Dostojanstvo- lakoća povezivanja.
Nedostaci- ako je barem jedna sijalica izgorjela, onda cijeli krug neće raditi.

Bit će potrebno srediti, provjeriti svaku sijalicu kako biste pronašli neispravnu. Ovo može biti zamorno kada ima puno sijalica. Takođe, sijalice moraju biti istog tipa: napon, snaga.

Kod ove vrste povezivanja se dodaju naponi lampi. Napon je označen slovom U, mjereno u voltima V... Napon izvora napajanja mora biti jednak zbiru napona svih sijalica u kolu.

Primjer br. 1: želite da spojite 3 sijalice od 1,5 V. Napon napajanja potreban za rad takvog kola je 1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V.

Obične AA baterije imaju napon od 1,5V. Da biste dobili napon od 4,5V od njih, također ih je potrebno spojiti u serijski krug, njihovi naponi će se zbrajati.
Više o tome kako odabrati izvor napajanja pročitajte u ovom članku.

Primjer #2:želite da povežete sijalice od 6V na napajanje od 12V. 6 + 6 = 12v. Možete spojiti 2 od ovih sijalica.

Primjer br. 3:želite da spojite 2 3V sijalice. 3 + 3 = 6V. Potrebno je napajanje od 6 V.

Da rezimiramo: serijska veza je jednostavna za proizvodnju, potrebna vam je ista vrsta sijalica. Nedostaci: ako jedno svjetlo pokvari, sve se ne pale. Krug se može uključiti i isključiti samo kao cjelina.

Na osnovu toga, preporučljivo je spojiti ne više od 2-3 žarulje u seriji za osvjetljavanje kućice za lutke. Na primjer, u svijećnjaku. Da biste povezali više sijalica, morate koristiti drugu vrstu veze - paralelnu.

Pročitajte i povezane članke:

• Pregled minijaturnih žarulja sa žarnom niti
• Diode ili žarulje sa žarnom niti

Paralelno spajanje sijalica

Ovako izgleda paralelno spajanje sijalica.

U ovoj vrsti povezivanja sve sijalice i napajanje imaju iste napone. Odnosno, kod izvora napajanja od 12 V, svaka od sijalica mora imati i napon od 12 V. I broj sijalica može varirati. A ako, na primjer, imate sijalice od 6V, onda morate uzeti izvor napajanja od 6V.

Ako jedna sijalica pokvari, ostale nastavljaju da gore.

Svjetla se mogu uključiti nezavisno jedno od drugog. Da biste to učinili, morate postaviti vlastiti prekidač za svaki.

Električni uređaji u našim gradskim stanovima povezani su po ovom principu. Svi uređaji imaju isti napon 220V, mogu se uključiti i isključiti nezavisno jedan od drugog, snaga električnih uređaja može biti različita.

Zaključak: Kada ima mnogo svetiljki u kućici za lutke, paralelno povezivanje je optimalno, iako je nešto komplikovanije od serijskog.

Razmotrite drugu vrstu veze koja kombinuje serijsku i paralelnu.

Kombinovana veza

Primjer kombinovane veze.

Tri serijska kola povezana paralelno

Evo još jedne opcije:

Tri paralelna kola povezana u seriju.

Sekcije takvog kola spojene u seriju ponašaju se kao serijska veza. A paralelni dijelovi su poput paralelne veze.

Primjer

S takvom shemom, izgaranje jedne sijalice će onemogućiti cijeli dio koji je povezan u seriju, a druga dva uzastopna kruga će ostati u funkciji.

Shodno tome, sekcije se mogu uključivati ​​i isključivati ​​nezavisno jedna od druge. Da biste to učinili, svaki serijski krug mora biti opremljen vlastitim prekidačem.

Ali ne možete upaliti ni jednu sijalicu.

Sa paralelno-serijskom vezom, ako jedna sijalica pokvari, krug će se ponašati ovako:

I u slučaju kršenja na uzastopnoj web lokaciji poput ove:

primjer:

Postoji 6 3V sijalica povezanih u 3 serije lanca od po 2 sijalice. Krugovi su, zauzvrat, povezani paralelno. Podijelimo na 3 uzastopna dijela i izračunamo ovaj dio.

Na sekvencijalnom dijelu, naponi sijalica se zbrajaju, 3v + 3V = 6V. Svako serijsko kolo ima napon od 6V. Budući da su kola povezana paralelno, njihov napon se ne dodaje, što znači da nam je potrebno napajanje od 6V.

Primjer

Imamo 6 sijalica od 6V. Sijalice su povezane sa 3 komada u paralelni krug, a krugovi su, zauzvrat, povezani u seriju. Sistem dijelimo na tri paralelna kola.

U jednom paralelnom kolu, napon svake sijalice je 6V, pošto se napon ne sabira, onda ceo kolo ima napon od 6V. I sami krugovi su već spojeni u seriju i njihovi naponi se već zbrajaju. Ispada 6V + 6V = 12V. To znači da vam je potrebno napajanje od 12 V.

Primjer

Za kućice za lutke ova mješovita veza se može koristiti.

Recimo da u svakoj prostoriji postoji jedna lampa, sve lampe su spojene paralelno. Ali u samim lampama postoji različit broj sijalica: u dvije - po jedna sijalica, nalazi se dvokraki svijećnjak od dvije sijalice i luster s tri kraka. U lusteru i svijećnjaku sijalice su povezane u seriju.

Svaka lampa ima svoj prekidač. Napajanje od 12V. Pojedinačne sijalice spojene paralelno moraju imati napon od 12V. A za one koji su povezani serijski, napon se dodaje na dio kola
... U skladu s tim, za dio svjetiljke od dvije sijalice od 12V (ukupni napon), podijelimo sa 2 (broj sijalica), dobijemo 6V (napon jedne sijalice).
Za lokaciju 12V lustera: 3 = 4V (napon jedne sijalice lustera).
Ne isplati se spajati više od tri sijalice u jednu lampu u nizu.

Sada ste naučili sve trikove povezivanja sijalica sa žarnom niti na različite načine. I, mislim da neće biti teško napraviti rasvjetu u kućici za lutke sa mnogo sijalica, bilo koje složenosti. Ako vam je nešto i dalje teško, pročitajte članak o najjednostavnijem načinu izrade svjetla u kućici za lutke, najosnovnijim principima. Sretno!