Conexiunile paralele sunt folosite în practică. Conectarea în serie și paralelă a rezistențelor

Nu este nimic mai ușor pentru un electrician decât conectarea unei lămpi. Dar dacă trebuie să asamblați un candelabru sau o aplice cu mai multe nuanțe, apare adesea întrebarea: „Care este cel mai bun mod de a vă conecta?” Pentru a înțelege diferența dintre conexiunile în serie și paralele ale becurilor, să ne amintim de cursul de fizică de clasa a VIII-a. Să fim de acord dinainte că vom lua în considerare iluminarea în rețele de 220 V AC ca exemplu, această informație este valabilă și pentru alte tensiuni și curenți.

Conexiune serială

Același curent circulă printr-un circuit de elemente conectate în serie. Tensiunea pe elemente, precum și puterea degajată, este distribuită în funcție de rezistența proprie. În acest caz, curentul este egal cu raportul dintre tensiune și rezistență, adică:

Unde Rtot este suma rezistențelor tuturor elementelor unui circuit conectat în serie.

Cu cât rezistența este mai mare, cu atât curentul este mai mic.

Conectarea consumatorilor în serie

Pentru a conecta două sau mai multe surse de lumină în serie, trebuie să conectați capetele prizelor împreună, așa cum se arată în imagine, de exemplu. prizele exterioare vor avea fiecare cate un fir liber, la care alimentam faza (P sau L) cu zero (N), iar prizele din mijloc sunt conectate intre ele cu un singur fir.

Un curent de puțin mai mic de 0,5 A trece printr-o lampă de 100 W la o tensiune de 220 V. Dacă conectați două conform acestui circuit, curentul va scădea la jumătate. Lămpile vor străluci la jumătate de intensitate. Consumul de energie nu se va aduna, dar va scădea la 55 (aproximativ) pentru ambele. Și așa mai departe: cu cât sunt mai multe lămpi, cu atât curentul și luminozitatea fiecărei lămpi individuale sunt mai mici.

Avantaj:

• durata de viață a lămpilor cu incandescență crește;

Defecte:

• dacă unul se arde, nici ceilalți nu ard;
• dacă folosești dispozitive de putere diferită, cele care sunt mai mari practic nu vor străluci, cele care sunt mai mici vor străluci normal;
• toate elementele trebuie să aibă aceeași putere;
• Nu puteți include lămpi economice (LED și lămpi fluorescente compacte) într-o lampă cu o astfel de conexiune.

Această conexiune este excelentă în situațiile în care trebuie să creați o lumină moale, de exemplu, pentru aplice. Așa sunt conectate LED-urile din ghirlande. Un mare dezavantaj este că atunci când o legătură se stinge, nici celelalte nu se aprind.

Conexiune paralelă

În circuitele conectate în paralel, la fiecare element se aplică tensiunea maximă a sursei de alimentare. În acest caz, curentul care curge prin fiecare dintre ramuri depinde doar de rezistența acestuia. Firele de la fiecare cartuş sunt conectate între ele la ambele capete.

Avantaje:

• dacă o lampă se stinge, celelalte vor continua să-și îndeplinească funcțiile;
• fiecare dintre circuite strălucește la căldură maximă, indiferent de puterea sa, deoarece fiecăruia i se aplică tensiune maximă;
• puteți scoate trei, patru sau mai multe fire din lampă (zero și numărul necesar de faze la comutator) și porniți numărul necesar de lămpi sau grup;
• Becurile cu economie de energie funcționează.

Nu există dezavantaje.

Pentru a aprinde luminile în grupuri, asamblați un astfel de circuit fie în corpul lămpii, fie în cutia de joncțiune.

Fiecare dintre lămpi este aprinsă de propriul său întrerupător, în acest caz sunt trei dintre ele, iar două sunt aprinse.

Legile conexiunii în serie și paralelă a conductoarelor

Pentru o conexiune în serie, este important să se ia în considerare faptul că același curent curge prin toate lămpile. Aceasta înseamnă că, cu cât există mai multe elemente într-un circuit, cu atât mai puțini amperi curg prin el. Tensiunea pe fiecare lampă este egală cu produsul dintre curent și rezistența acestuia (legea lui Ohm). Prin creșterea numărului de elemente, vei scădea tensiunea pe fiecare dintre ele.

Într-un circuit paralel, fiecare ramură preia cantitatea de curent de care are nevoie și se aplică tensiunea care este furnizată de sursa de alimentare (de exemplu, o rețea electrică de uz casnic)

Conexiune mixtă

Un alt nume pentru acest circuit este un circuit serie-paralel. În ramurile unui circuit paralel, mai mulți consumatori sunt conectați în serie, de exemplu, incandescent, halogen sau LED. Această schemă este adesea folosită pe matrice LED. Această metodă oferă câteva avantaje:

• conectarea unor grupuri separate de becuri pe un candelabru (de exemplu, cu 6 brațe);
• dacă o lampă se stinge, doar un grup nu se va aprinde, doar un circuit în serie va eșua, restul, stând în paralel, va străluci;
• grupați lămpi în serie de aceeași putere și circuite paralele de putere diferită, dacă este necesar.

Dezavantajele sunt aceleași cu cele inerente circuitelor în serie.

Scheme de conectare pentru alte tipuri de lămpi

Pentru a conecta corect alte tipuri de dispozitive de iluminat, trebuie mai întâi să cunoașteți principiul lor de funcționare și să vă familiarizați cu schema de conectare. Fiecare tip de lampă necesită anumite condiții de funcționare. Procesul de filament de filament nu este conceput deloc să emită lumină. În zona de mare putere și zonă, acestea au fost înlocuite vizibil cu dispozitive de descărcare în gaz.

Lampă fluorescentă

Pe lângă lămpile cu incandescență, sunt adesea folosite atât lămpi cu halogen, cât și lămpi tubulare fluorescente (FL). Acestea din urmă sunt comune în clădiri administrative, spații de vopsire auto, garaje, spații industriale și comerciale. Sunt folosite puțin mai rar acasă, de exemplu, în bucătărie pentru a ilumina zona de lucru.

LL nu poate fi conectat direct la o rețea de 220 V aprinderea necesită tensiune înaltă, deci se folosește un circuit special:

• sufocator, starter, condensator (optional);
• balast electronic.

Prima schemă este folosită din ce în ce mai rar, se caracterizează prin eficiență mai scăzută, zgomot de accelerație și pâlpâire a fluxului de lumină, care este adesea invizibil pentru ochi. Conexiunea de balast electronic este adesea indicată pe carcasă.

Fie o lampa, fie doua sunt conectate in serie, in functie de situatie si ce este disponibil, tot cu balast electronic.

Este necesar un condensator între fază și zero pentru a compensa puterea reactivă a inductorului și pentru a reduce defazajul, circuitul va porni fără acesta.

Acordați atenție modului în care sunt conectate lămpile când aprindeți cu lumină fluorescentă, nu puteți utiliza aceleași reguli ca atunci când lucrați cu lămpi cu incandescență. Situația este similară cu lămpile DRL și HPS, dar acestea se găsesc rar în viața de zi cu zi, mai des în atelierele industriale și lămpile stradale.

Surse de lumină cu halogen

Acest tip este adesea folosit în spoturi pe tavane suspendate și suspendate. Potrivit pentru iluminarea locurilor cu umiditate ridicată, deoarece sunt produse pentru funcționarea în circuite de joasă tensiune, de exemplu, 12 volți.

Pentru alimentare se folosește un transformator de rețea de 50 Hz, dar dimensiunile sunt mari și în timp începe să zumzeze. Un transformator electronic este mai potrivit pentru aceasta, primește 220 V cu o frecvență de 50 Hz și lasă 12 V AC cu o frecvență de câteva zeci de kHz. În caz contrar, conexiunea este similară cu lămpile cu incandescență.

Concluzie

Asamblați corect circuitele în lămpi. Nu conectați lămpile de economisire a energiei în serie și urmați schema de comutare pentru lămpile fluorescente și cu halogen. Lămpile de economisire a energiei „nu-i plac” tensiunea scăzută și se vor arde rapid, în timp ce o lampă fluorescentă s-ar putea să nu se aprindă deloc.

Pentru conectarea iluminatului, blocurile terminale sau clemele Wago sunt potrivite, mai ales dacă cablurile sunt din aluminiu și firele lămpii sunt din cupru. Principalul lucru este să respectați regulile de siguranță atunci când lucrați cu dispozitive electrice.

Trebuie să calculați rezistența circuitelor în serie, paralele sau combinate? Necesar dacă nu vrei să arzi tabla! Acest articol vă va spune cum să faceți acest lucru. Înainte de a citi, vă rugăm să înțelegeți că rezistențele nu au „început” și nici „sfârșit”. Aceste cuvinte sunt introduse pentru a facilita înțelegerea materialului prezentat.

Pași

Rezistență în serie

Rezistența circuitului paralel

Rezistența circuitului combinat

Unele fapte

1. Fiecare material conductiv electric are o anumită rezistență, care este rezistența materialului la curentul electric.
2. Rezistența se măsoară în ohmi. Simbolul pentru unitatea de măsură Ohm este Ω.
3. Materialele diferite au valori de rezistență diferite.
   • De exemplu, rezistența cuprului este de 0,0000017 Ohm/cm3
   • Rezistența ceramicii este de aproximativ 10 14 Ohm/cm3
4. Cu cât valoarea rezistenței este mai mare, cu atât este mai mare rezistența la curentul electric. Cuprul, care este adesea folosit în firele electrice, are o rezistență foarte scăzută. Pe de altă parte, rezistența ceramicii este foarte mare, ceea ce o face un izolator excelent.
5. Funcționarea întregului circuit depinde de ce tip de conexiune alegeți pentru a conecta rezistențele din acel circuit.
6. U=IR. Aceasta este legea lui Ohm, stabilită de Georg Ohm la începutul anilor 1800. Dacă vi se oferă oricare dintre aceste variabile, o puteți găsi cu ușurință pe a treia.
   • U=IR: Tensiunea (U) este rezultatul curentului (I) * înmulțit cu rezistența (R).
   • I=U/R: Curentul este raportul dintre tensiunea (U) ÷ rezistența (R).
   • R=U/I: Rezistența este coeficientul de tensiune (U) ÷ curent (I).

• Amintiți-vă: cu o conexiune în paralel, există mai multe căi de curent prin circuit, astfel încât într-un astfel de circuit rezistența totală va fi mai mică decât rezistența fiecărui rezistor individual. Într-o conexiune în serie, curentul trece prin fiecare rezistor din circuit, astfel încât rezistența fiecărui rezistor individual se adaugă la rezistența totală.
• Rezistența totală într-un circuit paralel este întotdeauna mai mică decât rezistența singurului rezistor cu cea mai mică rezistență din acel circuit. Rezistența totală într-un circuit în serie este întotdeauna mai mare decât rezistența singurului rezistor cu cea mai mare rezistență din acel circuit.

Dacă avem nevoie de un aparat electric pentru a funcționa, trebuie să-l conectăm. În acest caz, curentul trebuie să treacă prin dispozitiv și să revină din nou la sursă, adică circuitul trebuie să fie închis.

Dar conectarea fiecărui dispozitiv la o sursă separată este fezabilă mai ales în condiții de laborator. În viață, ai de-a face cu un număr limitat de surse și un număr destul de mare de consumatori actuali. Prin urmare, sunt create sisteme de conectare care permit încărcarea unei surse cu un număr mare de consumatori. Sistemele pot fi atât de complexe și ramificate pe cât se dorește, dar se bazează pe doar două tipuri de conexiuni: conexiunea în serie și paralelă a conductorilor. Fiecare tip are propriile sale caracteristici, argumente pro și contra. Să ne uităm la amândoi.

Conectarea în serie a conductoarelor

Conectarea în serie a conductorilor este includerea mai multor dispozitive într-un circuit electric în serie, unul după altul. În acest caz, aparatele electrice pot fi comparate cu oamenii dintr-un dans rotund, iar mâinile lor care se țin unele de altele sunt firele care leagă dispozitivele. Sursa curentă în acest caz va fi unul dintre participanții la dansul rotund.

Tensiunea întregului circuit atunci când este conectat în serie va fi egală cu suma tensiunilor de pe fiecare element inclus în circuit. Puterea curentului din circuit va fi aceeași în orice punct. Și suma rezistențelor tuturor elementelor va fi rezistența totală a întregului circuit. Prin urmare, rezistența în serie poate fi exprimată pe hârtie după cum urmează:

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

Avantajul unei conexiuni în serie este ușurința de asamblare, dar dezavantajul este că dacă un element se defectează, curentul se va pierde în întregul circuit. Într-o astfel de situație, elementul inoperant va fi ca o cheie în poziția oprită. Un exemplu din viață al inconvenientului unei astfel de conexiuni va fi probabil amintit de toți oamenii în vârstă care au împodobit brazi de Crăciun cu ghirlande de becuri.

Dacă măcar un bec într-o astfel de ghirlandă s-a defectat, trebuia să le treci pe toate până să-l găsești pe cel care s-a ars. În ghirlandele moderne această problemă a fost rezolvată. Folosesc becuri speciale cu diode, în care, atunci când se ard, contactele sunt fuzionate, iar curentul continuă să circule nestingherit.

Conectarea în paralel a conductoarelor

La conectarea conductoarelor în paralel, toate elementele circuitului sunt conectate la aceeași pereche de puncte, le putem numi A și B. O sursă de curent este conectată la aceeași pereche de puncte. Adică, se dovedește că toate elementele sunt conectate la aceeași tensiune între A și B. În același timp, curentul este, parcă, împărțit între toate sarcinile în funcție de rezistența fiecăreia dintre ele.

Conexiunea paralelă poate fi comparată cu debitul unui râu, pe drumul căruia a apărut un mic deal. În acest caz, apa ocolește dealul pe ambele părți și apoi se contopește din nou într-un singur flux. Se dovedește a fi o insulă în mijlocul râului. Deci conexiunea paralelă este două canale separate în jurul insulei. Iar punctele A și B sunt locurile în care albia comună a râului este separată și reconectată.

Tensiunea curentă în fiecare ramură individuală va fi egală cu tensiunea totală din circuit. Curentul total al circuitului va fi suma curenților tuturor ramurilor individuale. Dar rezistența totală a circuitului într-o conexiune paralelă va fi mai mică decât rezistența curentă pe fiecare dintre ramuri. Acest lucru se întâmplă deoarece secțiunea transversală totală a conductorului dintre punctele A și B pare să crească din cauza creșterii numărului de sarcini conectate în paralel. Prin urmare, rezistența totală scade. O conexiune paralelă este descrisă de următoarele relații:

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 ,

unde I este curentul, U este tensiunea, R este rezistența, 1,2,...,n sunt numerele elementelor incluse în circuit.

Un avantaj imens al unei conexiuni paralele este că atunci când unul dintre elemente este oprit, circuitul continuă să funcționeze. Toate celelalte elemente continuă să funcționeze. Dezavantajul este că toate dispozitivele trebuie să fie evaluate pentru aceeași tensiune. În mod paralel sunt instalate prizele de rețea de 220 V în apartamente. Această conexiune vă permite să conectați diferite dispozitive la rețea complet independent unul de celălalt, iar dacă unul dintre ele eșuează, acest lucru nu afectează funcționarea celorlalte.

Ai nevoie de ajutor cu studiile tale?

Subiect precedent: Calculul rezistenței conductorului și reostatelor: formule
Următorul subiect:   Funcționare și putere curentă

Mai mult, aceștia pot fi nu numai conductori, ci și condensatori. Este important aici să nu vă confundați cu privire la cum arată fiecare dintre ele pe diagramă. Și abia apoi aplicați formule specifice. Apropo, trebuie să le amintiți pe de rost.

Cum poți face diferența între acești doi compuși?

Privește cu atenție diagramă. Dacă vă imaginați firele ca pe un drum, atunci mașinile de pe el vor juca rolul de rezistențe. Pe un drum drept, fără ramuri, mașinile circulă una după alta, în lanț. Conexiunea în serie a conductorilor arată la fel. În acest caz, drumul poate avea un număr nelimitat de viraje, dar nu o singură intersecție. Indiferent de cum se răsucește drumul (firele), mașinile (rezistoarele) vor fi mereu amplasate una după alta, într-un lanț.

Este o chestiune complet diferită dacă se ia în considerare o conexiune paralelă. Apoi, rezistențele pot fi comparate cu sportivii de la linia de start. Fiecare sta pe drumul său, dar direcția lor de mișcare este aceeași, iar linia de sosire este în același loc. Același lucru este valabil și pentru rezistențe - fiecare dintre ele are propriul său fir, dar toate sunt conectate la un moment dat.

Formule pentru puterea curentului

Este întotdeauna discutat în subiectul „Electricitate”. Conexiunile în paralel și în serie au efecte diferite asupra valorii rezistențelor. Pentru ei au fost derivate formule care pot fi reținute. Dar este suficient doar să ne amintim sensul care le este pus.

Astfel, curentul la conectarea conductoarelor în serie este întotdeauna același. Adică, în fiecare dintre ele valoarea curentă nu este diferită. O analogie poate fi trasă comparând un fir cu o țeavă. Apa curge mereu în el în același mod. Și toate obstacolele din calea ei vor fi îndepărtate cu aceeași forță. La fel și cu puterea actuală. Prin urmare, formula pentru curentul total dintr-un circuit cu rezistențe conectate în serie arată astfel:

I total = I 1 = I 2

Aici litera I denotă puterea curentă. Aceasta este o denumire comună, așa că trebuie să o amintiți.

Curentul într-o conexiune paralelă nu va mai fi o valoare constantă. Folosind aceeași analogie cu o conductă, se dovedește că apa se va împărți în două fluxuri dacă conducta principală are o ramură. Același fenomen se observă cu curentul atunci când în calea sa apare un fir de ramificare. Formula pentru curentul total la:

I total = I 1 + I 2

Dacă ramificarea este alcătuită din mai mult de două fire, atunci în formula de mai sus vor exista mai mulți termeni cu același număr.

Formule pentru tensiune

Când luăm în considerare un circuit în care conductoarele sunt conectate în serie, tensiunea pe întreaga secțiune este determinată de suma acestor valori pe fiecare rezistor specific. Puteți compara această situație cu plăci. O persoană îl poate ține cu ușurință pe unul dintre ei, îl poate lua și pe al doilea în apropiere, dar cu dificultate. O persoană nu va mai putea ține trei farfurii în mâini una lângă alta; va fi necesar ajutorul unei a doua persoane. Și așa mai departe. Eforturile oamenilor se adună.

Formula pentru tensiunea totală a unei secțiuni de circuit cu o conexiune în serie de conductori arată astfel:

U total = U 1 + U 2, unde U este denumirea adoptată pentru

O situație diferită apare atunci când se ia în considerare Când farfuriile sunt stivuite una peste alta, ele pot fi încă ținute de o persoană. Prin urmare, nu este nevoie să pliați nimic. Aceeași analogie se observă la conectarea conductoarelor în paralel. Tensiunea de pe fiecare dintre ele este aceeași și egală cu cea de pe toate deodată. Formula pentru tensiunea totală este:

U total = U 1 = U 2

Formule pentru rezistența electrică

Nu mai trebuie să le memorați, ci să cunoașteți formula legii lui Ohm și să obțineți cea necesară din ea. Din această lege rezultă că tensiunea este egală cu produsul dintre curent și rezistență. Adică U = I * R, unde R este rezistența.

Apoi, formula cu care trebuie să lucrați depinde de modul în care sunt conectați conductorii:

• secvenţial, ceea ce înseamnă că avem nevoie de egalitate pentru tensiune - I total * R total = I 1 * R 1 + I 2 * R 2;
• în paralel, este necesar să folosiți formula pentru puterea curentului - Utot / Rtot = U 1 / R 1 + U 2 / R 2 .

Ceea ce urmează sunt transformări simple, care se bazează pe faptul că în prima egalitate toți curenții au aceeași valoare, iar în a doua, tensiunile sunt egale. Aceasta înseamnă că pot fi reduse. Adică, se obțin următoarele expresii:

1. R total = R 1 + R 2 (pentru conectarea în serie a conductoarelor).
2. 1 / R total = 1 / R 1 + 1 / R 2 (pentru conexiune paralelă).

Pe măsură ce numărul de rezistențe care sunt conectate la rețea crește, numărul de termeni din aceste expresii se modifică.

Este de remarcat faptul că conexiunile în paralel și în serie ale conductorilor au efecte diferite asupra rezistenței totale. Primul dintre ele reduce rezistența secțiunii circuitului. Mai mult, se dovedește a fi mai mic decât cel mai mic dintre rezistențele folosite. Cu o conexiune în serie, totul este logic: valorile sunt adăugate, astfel încât numărul total va fi întotdeauna cel mai mare.

Munca curenta

Cele trei mărimi anterioare alcătuiesc legile conexiunii în paralel și a dispunerii în serie a conductoarelor dintr-un circuit. Prin urmare, este imperativ să le cunoașteți. Despre muncă și putere, trebuie doar să vă amintiți formula de bază. Este scris astfel: A = I * U * t, unde A este munca efectuată de curent, t este timpul în care trece prin conductor.

Pentru a determina munca generală pentru o conexiune în serie, este necesar să înlocuiți tensiunea în expresia originală. Rezultatul este egalitatea: A = I * (U 1 + U 2) * t, deschizând parantezele în care rezultă că munca pe întreaga secțiune este egală cu suma lor pe fiecare consumator de curent specific.

Raționamentul este similar dacă se ia în considerare o schemă de conexiune paralelă. Doar puterea curentă trebuie înlocuită. Dar rezultatul va fi același: A = A 1 + A 2.

Puterea curentă

Când obțineți formula pentru puterea (denumirea „P”) a unei secțiuni a circuitului, trebuie să utilizați din nou o formulă: P = U * I. După un raționament similar, se dovedește că conexiunile paralele și seriale sunt descrise de următoarea formulă pentru putere: P = P 1 + P 2.

Adică, indiferent de modul în care sunt alcătuite circuitele, puterea totală va fi suma celor implicați în lucrare. Acest lucru explică faptul că nu puteți conecta multe dispozitive puternice la rețeaua apartamentului dvs. în același timp. Ea pur și simplu nu poate rezista unei astfel de sarcini.

Cum afectează conectarea conductorilor repararea unei ghirlande de Anul Nou?

Imediat după ce unul dintre becuri se arde, va deveni clar cum au fost conectați. Când sunt conectate în serie, niciunul nu se va aprinde. Acest lucru se explică prin faptul că o lampă care a devenit inutilizabilă creează o întrerupere a circuitului. Prin urmare, trebuie să verificați totul pentru a determina care dintre ele este ars, înlocuiți-l - și ghirlanda va începe să funcționeze.

Dacă folosește o conexiune paralelă, nu încetează să funcționeze dacă unul dintre becuri se defectează. La urma urmei, lanțul nu va fi rupt complet, ci doar o parte paralelă. Pentru a repara o astfel de ghirlandă, nu trebuie să verificați toate elementele circuitului, ci doar pe cele care nu se aprind.

Ce se întâmplă cu un circuit dacă include mai degrabă condensatori decât rezistențe?

Când sunt conectate în serie, se observă următoarea situație: încărcările de la plusurile sursei de alimentare sunt furnizate numai plăcilor exterioare ale condensatoarelor exterioare. Cei care sunt între ei pur și simplu transferă această sarcină de-a lungul lanțului. Așa se explică faptul că pe toate plăcile apar sarcini identice, dar cu semne diferite. Prin urmare, sarcina electrică a fiecărui condensator conectat în serie poate fi scrisă după cum urmează:

q total = q 1 = q 2.

Pentru a determina tensiunea pe fiecare condensator, va trebui să cunoașteți formula: U = q/C.În el, C este capacitatea condensatorului.

Tensiunea totală respectă aceeași lege care este valabilă pentru rezistențe. Prin urmare, înlocuind tensiunea cu suma din formula capacității, obținem că capacitatea totală a dispozitivelor trebuie calculată folosind formula:

C = q / (U 1 + U 2).

Puteți simplifica această formulă inversând fracțiile și înlocuind raportul tensiune-încărcare cu capacitatea. Obținem următoarea egalitate: 1 / C = 1 / C 1 + 1 / C 2 .

Situația arată oarecum diferită atunci când condensatoarele sunt conectate în paralel. Apoi, sarcina totală este determinată de suma tuturor sarcinilor care se acumulează pe plăcile tuturor dispozitivelor. Și valoarea tensiunii este încă determinată conform legilor generale. Prin urmare, formula pentru capacitatea totală a condensatoarelor conectate în paralel arată astfel:

C = (q 1 + q 2) / U.

Adică, această valoare este calculată ca suma fiecăruia dintre dispozitivele utilizate în conexiune:

C = C 1 + C 2.

Cum se determină rezistența totală a unei conexiuni arbitrare de conductori?

Adică unul în care secțiunile succesive le înlocuiesc pe cele paralele și invers. Toate legile descrise sunt încă valabile pentru ei. Trebuie doar să le aplicați pas cu pas.

În primul rând, trebuie să desfășurați mental diagrama. Dacă este dificil de imaginat, atunci trebuie să desenezi ceea ce obții. Explicația va deveni mai clară dacă o luăm în considerare cu un exemplu concret (vezi figura).

Este convenabil să începeți să-l desenați din punctele B și C. Acestea trebuie să fie plasate la o anumită distanță unul de celălalt și de la marginile foii. Un fir se apropie de punctul B din stânga, iar două sunt deja direcționate spre dreapta. Punctul B, dimpotrivă, în stânga are două ramuri, iar după el există un fir.

Acum trebuie să umpleți spațiul dintre aceste puncte. De-a lungul firului de sus trebuie să plasați trei rezistențe cu coeficienții 2, 3 și 4, iar cel cu indicele egal cu 5 va merge mai jos Primele trei sunt conectate în serie. Sunt paralele cu al cincilea rezistor.

Cele două rezistențe rămase (primul și al șaselea) sunt conectate în serie cu secțiunea considerată a BV. Prin urmare, desenul poate fi pur și simplu completat cu două dreptunghiuri de fiecare parte a punctelor selectate. Rămâne de aplicat formulele pentru a calcula rezistența:

• mai întâi cel dat pentru conexiunea serială;
• apoi pentru paralel;
• și din nou pentru consistență.

În acest fel, puteți implementa orice schemă, chiar și foarte complexă.

Problemă la conectarea în serie a conductorilor

Condiție. Două lămpi și un rezistor sunt conectate într-un circuit una în spatele celeilalte. Tensiunea totală este de 110 V, iar curentul este de 12 A. Care este valoarea rezistorului dacă fiecare lampă este evaluată la 40 V?

Soluţie. Deoarece este considerată o conexiune în serie, se cunosc formulele legilor sale. Trebuie doar să le aplicați corect. Începeți prin a afla tensiunea pe rezistor. Pentru a face acest lucru, trebuie să scădeți tensiunea unei lămpi de două ori din total. Se dovedește 30 V.

Acum că sunt cunoscute două mărimi, U și I (a doua dintre ele este dată în condiția, deoarece curentul total este egal cu curentul din fiecare consumator din serie), putem calcula rezistența rezistenței folosind legea lui Ohm. Se dovedește a fi egal cu 2,5 ohmi.

Răspuns. Rezistența rezistenței este de 2,5 ohmi.

Problemă în paralel și în serie

Condiție. Există trei condensatoare cu capacități de 20, 25 și 30 μF. Determinați capacitatea lor totală atunci când sunt conectate în serie și în paralel.

Soluţie. Este mai ușor să începeți cu În această situație, trebuie doar adăugate toate cele trei valori. Astfel, capacitatea totală este egală cu 75 µF.

Calculele vor fi ceva mai complicate atunci când acești condensatori sunt conectați în serie. La urma urmei, mai întâi trebuie să găsiți raportul de unul la fiecare dintre aceste containere și apoi să le adăugați unul la altul. Se pare că unul împărțit la capacitatea totală este egal cu 37/300. Apoi valoarea dorită este de aproximativ 8 µF.

Răspuns. Capacitatea totală pentru o conexiune în serie este de 8 µF, pentru o conexiune paralelă - 75 µF.

De obicei, tuturor le este greu să răspundă. Dar această ghicitoare, atunci când este aplicată energiei electrice, este rezolvată destul de categoric.

Electricitatea începe cu legea lui Ohm.

Și dacă luăm în considerare dilema în contextul conexiunilor paralele sau în serie - considerând că o conexiune este o găină și cealaltă un ou, atunci nu există nicio îndoială.

Pentru că legea lui Ohm este circuitul electric foarte original. Și nu poate fi decât consecvent.

Da, au venit cu o celulă galvanică și nu au știut ce să facă cu ea, așa că au venit imediat cu un alt bec. Și asta a ieșit din asta. Aici, o tensiune de 1,5 V a trecut imediat ca curent, cu respectarea strictă a legii lui Ohm, prin bec spre spatele aceleiași baterii. Și în interiorul bateriei în sine, sub influența chimiei-vrăjitoare, încărcăturile au ajuns din nou la punctul inițial al călătoriei lor. Și, prin urmare, acolo unde tensiunea a fost de 1,5 volți, rămâne așa. Adică, tensiunea este întotdeauna aceeași, iar sarcinile se mișcă constant și trec succesiv prin becul și celula galvanică.

Și de obicei este desenat pe diagramă astfel:

Conform legii lui Ohm I=U/R

Atunci va fi rezistenta becului (cu curentul si tensiunea pe care le-am scris).

R= 1/U, UndeR = 1 Ohm

Și puterea va fi eliberată P = eu * U , adică P=2,25 Vm

Într-un circuit în serie, mai ales cu un exemplu atât de simplu și de netăgăduit, este clar că curentul care îl străbate de la început până la sfârșit este același tot timpul. Și dacă acum luăm două becuri și ne asigurăm că curentul trece mai întâi prin unul și apoi prin celălalt, atunci același lucru se va întâmpla din nou - curentul va fi același atât în ​​bec, cât și în celălalt. Deși diferită ca mărime. Curentul experimentează acum rezistența a două becuri, dar fiecare dintre ele are aceeași rezistență ca a fost și rămâne aceeași, deoarece este determinat numai de proprietățile fizice ale becului în sine. Calculăm din nou noul curent folosind legea lui Ohm.

Se va dovedi a fi egal cu I=U/R+R, adică 0,75A, exact jumătate din curentul care a fost la început.

În acest caz, curentul trebuie să depășească două rezistențe, devine mai mic. După cum se poate vedea din strălucirea becurilor - acestea ard acum la intensitate maximă. Și rezistența totală a unui lanț de două becuri va fi egală cu suma rezistențelor acestora. Cunoscând aritmetica, într-un anumit caz puteți folosi acțiunea înmulțirii: dacă N becuri identice sunt conectate în serie, atunci rezistența lor totală va fi egală cu N înmulțit cu R, unde R este rezistența unui bec. Logica este impecabila.

Și vom continua experimentele noastre. Acum să facem ceva asemănător cu ceea ce am făcut cu becurile, dar doar pe partea stângă a circuitului: vom adăuga încă un element galvanic, exact la fel ca primul. După cum puteți vedea, acum tensiunea noastră totală s-a dublat, iar curentul a revenit la 1,5 A, ceea ce este indicat de becurile, care se aprind din nou la putere maximă.

Încheiem:

• Când un circuit electric este conectat în serie, rezistențele și tensiunile elementelor sale sunt însumate, iar curentul pe toate elementele rămâne neschimbat.

Este ușor de verificat că această afirmație este adevărată atât pentru componentele active (pile galvanice), cât și pentru cele pasive (becuri, rezistențe).

Adică, aceasta înseamnă că tensiunea măsurată pe un rezistor (se numește cădere de tensiune) poate fi însumată în siguranță cu tensiunea măsurată pe alt rezistor, iar totalul va fi același de 3 V. Și la fiecare dintre rezistențe, va fi egal cu jumătate - atunci există 1,5 V. Și acest lucru este corect. Două celule galvanice își produc tensiunile, iar două becuri le consumă. Pentru că într-o sursă de tensiune, energia proceselor chimice este transformată în electricitate, care ia forma de tensiune, iar în becuri aceeași energie este transformată din electric în căldură și lumină.

Să revenim la primul circuit, să conectăm un alt bec în el, dar altfel.

Acum, tensiunea în punctele care leagă cele două ramuri este aceeași ca pe elementul galvanic - 1,5 V. Dar, deoarece rezistența ambelor becuri este și aceeași ca a fost, curentul prin fiecare dintre ele va curge 1,5 A - "plin curent de strălucire.

Celula galvanică le furnizează acum curent în același timp, prin urmare, ambii acești curenți curg din ea simultan. Adică, curentul total de la sursa de tensiune va fi de 1,5 A + 1,5 A = 3,0 A.

Care este diferența dintre acest circuit și circuitul când aceleași becuri au fost conectate în serie? Doar în strălucirea becurilor, adică doar în curent.

Atunci curentul era de 0,75 A, dar acum este imediat 3 A.

Se dovedește că dacă îl comparăm cu circuitul original, atunci la conectarea becurilor în serie (schema 2), a existat mai multă rezistență la curent (de aceea a scăzut, iar becurile și-au pierdut luminozitatea) și o conexiune paralela are rezistenta MAI MULTA, desi rezistenta becurilor a ramas neschimbata. Ce s-a întâmplat?

Dar adevărul este că uităm un adevăr interesant, că fiecare sabie are două tăișuri.

Când spunem că un rezistor rezistă la curent, se pare că uităm că încă conduce curentul. Și acum că becurile au fost conectate în paralel, capacitatea lor generală de a conduce curentul în loc să-i reziste a crescut. Ei bine, și, în consecință, o anumită sumă G, prin analogie cu rezistența Rși ar trebui numită conductivitate. Și trebuie rezumat într-o conexiune paralelă a conductorilor.

Ei bine, iată-o

Legea lui Ohm va arăta atunci

eu = U* G&

Și în cazul unei conexiuni în paralel, curentul I va fi egal cu U*(G+G) = 2*U*G, ceea ce este exact ceea ce observăm.

Înlocuirea elementelor de circuit cu un element echivalent comun

Inginerii trebuie adesea să recunoască curenții și tensiunile din toate părțile circuitelor. Dar circuitele electrice reale pot fi destul de complexe și ramificate și pot conține multe elemente care consumă în mod activ electricitate și sunt conectate între ele în combinații complet diferite. Acest lucru se numește calcul al circuitului electric. Se face atunci când se proiectează alimentarea cu energie a caselor, apartamentelor și organizațiilor. În acest caz, este foarte important ce curenți și tensiuni vor acționa în circuitul electric, fie și numai pentru a selecta secțiunile de fir adecvate, sarcinile pe întreaga rețea sau părțile acesteia și așa mai departe. Și cred că toată lumea înțelege cât de complexe sunt circuitele electronice, care conțin mii sau chiar milioane de elemente.

Primul lucru care sugerează este să folosiți cunoștințele despre cum se comportă curenții de tensiune în conexiuni de rețea simple precum seriale și paralele. Ei fac asta: în loc de o conexiune serială găsită în rețeaua a două sau mai multe dispozitive active de consum (cum ar fi becurile noastre), desenați una, dar astfel încât rezistența sa să fie aceeași cu ambele. Apoi imaginea curenților și tensiunilor din restul circuitului nu se va schimba. La fel și cu conexiunile paralele: în locul lor, desenați un element a cărui CONDUCTIVITATE ar fi aceeași cu ambele.

Acum, dacă redesenăm circuitul, înlocuind conexiunile seriale și paralele cu un singur element, vom obține un circuit numit „circuit echivalent echivalent”.

Această procedură poate fi continuată până când rămânem cu cea mai simplă - cu care am ilustrat legea lui Ohm chiar de la început. Numai în locul becului va exista o singură rezistență, care se numește rezistență echivalentă la sarcină.

Aceasta este prima sarcină. Ne permite să folosim legea lui Ohm pentru a calcula curentul total din întreaga rețea sau curentul total de sarcină.

Acesta este un calcul complet al rețelei electrice.

Exemple

Lăsați circuitul să conțină 9 rezistențe active. Ar putea fi becuri sau altceva.

La bornele sale de intrare este aplicată o tensiune de 60 V.

Valorile rezistenței pentru toate elementele sunt următoarele:

Găsiți toți curenții și tensiunile necunoscute.

Este necesar să urmați calea de căutare a secțiunilor paralele și seriale ale rețelei, calculând rezistențele echivalente ale acestora și simplificând treptat circuitul. Vedem că R 3, R 9 și R 6 sunt conectate în serie. Atunci rezistența lor echivalentă R e 3, 6, 9 va fi egală cu suma lor R e 3, 6, 9 = 1 + 4 + 1 Ohm = 6 Ohm.

Acum înlocuim piesa paralelă de rezistență R 8 și R e 3, 6, 9, obținând R e 8, 3, 6, 9. Numai la conectarea conductoarelor în paralel va trebui adăugată conductivitatea.

Conductivitatea se măsoară în unități numite siemens, reciproca ohmilor.

Dacă întoarcem fracția, obținem rezistența R e 8, 3, 6, 9 = 2 Ohm

Exact la fel ca în primul caz, combinăm rezistențele R 2, R e 8, 3, 6, 9 și R 5 conectate în serie, obținând R e 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1 + 2 + 1 = 4 ohmi.

Au mai rămas doi pași: obțineți o rezistență echivalentă cu două rezistențe pentru conectarea în paralel a conductorilor R 7 și Re 2, 8, 3, 6, 9, 5.

Este egal cu R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1/(1/4+1/4)=1/(2/4)=4/2 = 2 Ohm

La ultimul pas, însumăm toate rezistențele conectate în serie R 1, R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 și R 4 și obținem o rezistență echivalentă cu rezistența întregului circuit R e și egală. la suma acestor trei rezistenţe

R e = R 1 + R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 + R4 = 1 + 2 + 1 = 4 Ohm

Ei bine, să ne amintim în cinstea cui a fost numită unitatea de rezistență pe care am scris-o în ultima dintre aceste formule și să folosim legea lui pentru a calcula curentul total în întregul circuit I

Acum, mergând în direcția opusă, spre creșterea complexității rețelei, putem obține curenți și tensiuni în toate lanțurile circuitului nostru destul de simplu conform legii lui Ohm.

Acesta este modul în care se calculează de obicei schemele de alimentare cu energie pentru apartament, care constau din secțiuni paralele și seriale. Ceea ce, de regulă, nu este potrivit în electronică, deoarece multe lucruri funcționează diferit acolo și totul este mult mai complicat. Și un astfel de circuit, de exemplu, atunci când nu înțelegeți dacă conexiunea conductorilor este paralelă sau în serie, este calculat conform legilor lui Kirchhoff.