Rryma në qarkun elektrik kalon përmes përçuesve nga burimi i tensionit në ngarkesë, domethënë në llambat, pajisjet. Në shumicën e rasteve, telat e bakrit përdoren si përcjellës. Në qark mund të sigurohen disa elementë me rezistenca të ndryshme. Në qarkun e instrumentit, përçuesit mund të lidhen paralelisht ose në seri, dhe mund të ketë edhe lloje të përziera.
Një element qarku me rezistencë quhet rezistencë, voltazhi i këtij elementi është diferenca potenciale midis skajeve të rezistencës. Lidhja elektrike paralele dhe serike e përcjellësve karakterizohet nga një parim i vetëm i funksionimit, sipas të cilit rryma rrjedh nga plus në minus, përkatësisht, potenciali zvogëlohet. Në diagramet e instalimeve elektrike, rezistenca e instalimeve elektrike merret si 0, pasi është e papërfillshme.
Lidhja paralele supozon se elementët e qarkut janë të lidhur me burimin paralelisht dhe ndizen në të njëjtën kohë. Lidhja serike do të thotë që përçuesit e rezistencës janë të lidhur në një sekuencë strikte njëri pas tjetrit.
Gjatë llogaritjes, përdoret metoda e idealizimit, e cila thjeshton shumë të kuptuarit. Në fakt, në qarqet elektrike, potenciali gradualisht zvogëlohet ndërsa lëvizni nëpër instalime elektrike dhe elementë që përfshihen në një lidhje paralele ose serike.
Lidhja serike e përcjellësve
Skema e zinxhirit të margaritës nënkupton që ato ndizen në një sekuencë specifike njëri pas tjetrit. Për më tepër, forca aktuale në të gjitha është e barabartë. Këta elementë krijojnë një stres total në vend. Ngarkesat nuk grumbullohen në nyjet e qarkut elektrik, pasi përndryshe do të kishte një ndryshim në tension dhe rrymë. Me një tension konstant, rryma përcaktohet nga vlera e rezistencës së qarkut, prandaj, me një qark seri, rezistenca ndryshon nëse ndryshon një ngarkesë.
Disavantazhi i një skeme të tillë është fakti se në rast të dështimit të një elementi, pjesa tjetër humbet gjithashtu aftësinë për të funksionuar, pasi qarku është i prishur. Një shembull do të ishte një kurorë që nuk funksionon nëse digjet një llambë. Ky është një ndryshim kryesor nga lidhja paralele, në të cilën elementët mund të funksionojnë veçmas.
Skema sekuenciale supozon se për shkak të lidhjes me një nivel të përçuesve, rezistenca e tyre në çdo pikë të rrjetit është e barabartë. Rezistenca totale është e barabartë me shumën e reduktimit të tensionit të elementeve individuale të rrjetit.
Me këtë lloj lidhjeje, fillimi i një përcjellësi lidhet me fundin e tjetrit. Karakteristika kryesore e lidhjes është se të gjithë përçuesit janë në të njëjtin tel pa degëzim, dhe një rrymë elektrike rrjedh nëpër secilën prej tyre. Megjithatë, voltazhi total është i barabartë me shumën e tensioneve në secilin. Ju gjithashtu mund ta konsideroni lidhjen nga një këndvështrim tjetër - të gjithë përçuesit zëvendësohen nga një rezistencë ekuivalente, dhe rryma në të përkon me rrymën totale që kalon nëpër të gjithë rezistorët. Tensioni ekuivalent kumulativ është shuma e vlerave të tensionit në çdo rezistencë. Kështu shfaqet diferenca potenciale në të gjithë rezistencën.
Përdorimi i një lidhjeje serike këshillohet kur duhet të ndizni dhe fikni në mënyrë specifike një pajisje specifike. Për shembull, një zile elektrike mund të bjerë vetëm kur ka një lidhje me një burim tensioni dhe një buton. Rregulli i parë thotë se nëse nuk ka rrymë në të paktën një nga elementët e qarkut, atëherë nuk do të ketë rrymë në pjesën tjetër. Prandaj, nëse ka rrymë në një përcjellës, ai është gjithashtu në pjesën tjetër. Një shembull tjetër është një elektrik dore me bateri që shkëlqen vetëm kur ka një bateri, një llambë që funksionon dhe një buton të shtypur.
Në disa raste, një skemë sekuenciale është jopraktike. Në një apartament ku sistemi i ndriçimit përbëhet nga shumë llamba, llamba, llambadarë, nuk duhet të organizoni këtë lloj skeme, pasi nuk ka nevojë të ndizni dhe fikni ndriçimin në të gjitha dhomat në të njëjtën kohë. Për këtë qëllim, është më mirë të përdorni një lidhje paralele në mënyrë që të mund të ndizni dritën në dhoma individuale.
Lidhja paralele e përcjellësve
Në një qark paralel, përçuesit janë një grup rezistencash, disa skaje të të cilave mblidhen në një nyje dhe të tjerët në një nyje të dytë. Supozohet se voltazhi në llojin paralel të lidhjes është i njëjtë në të gjitha seksionet e qarkut. Seksionet paralele të një qarku elektrik quhen degë dhe kalojnë midis dy nyjeve lidhëse, ato kanë të njëjtin tension. Ky tension është i barabartë me vlerën në çdo përcjellës. Shuma e treguesve e kundërt me rezistencat e degëve është gjithashtu e kundërt në lidhje me rezistencën e një seksioni të veçantë të qarkut paralel.
Me lidhje paralele dhe serike, sistemi për llogaritjen e rezistencave të përçuesve individualë është i ndryshëm. Në rastin e një qarku paralel, rryma rrjedh nëpër degë, gjë që rrit përçueshmërinë e qarkut dhe zvogëlon rezistencën totale. Kur disa rezistorë me vlera të ngjashme lidhen paralelisht, rezistenca totale e një qarku të tillë elektrik do të jetë më pak se një rezistencë disa herë e barabartë me një numër.
Çdo degë është e pajisur me një rezistencë, dhe rryma elektrike, kur arrin pikën e degëzimit, ndahet dhe divergohet në çdo rezistencë, vlera e saj totale është e barabartë me shumën e rrymave në të gjitha rezistencat. Të gjitha rezistorët zëvendësohen me një rezistencë ekuivalente. Duke zbatuar ligjin e Ohm-it, vlera e rezistencës bëhet e qartë - në një qark paralel, vlerat e kundërta të rezistencave në rezistorë përmblidhen.
Me këtë qark, vlera aktuale është në përpjesëtim të zhdrejtë me vlerën e rezistencës. Rrymat në rezistorë nuk janë të ndërlidhura, kështu që nëse njëra prej tyre fiket, kjo në asnjë mënyrë nuk do të ndikojë në pjesën tjetër. Për këtë arsye, një skemë e tillë përdoret në shumë pajisje.
Duke marrë parasysh mundësitë e përdorimit të një qarku paralel në jetën e përditshme, këshillohet të vini re sistemin e ndriçimit të banesës. Të gjitha llambat dhe llambadarët duhet të lidhen paralelisht, në këtë rast ndezja dhe fikja e njërës prej tyre nuk ndikon në funksionimin e llambave të tjera në asnjë mënyrë. Kështu, duke shtuar një çelës për secilën llambë në një degë të qarkut, mund të ndizni dhe fikni ndriçuesin përkatës sipas nevojës. Të gjitha llambat e tjera funksionojnë në mënyrë të pavarur.
Të gjitha pajisjet elektrike lidhen paralelisht me një rrjet elektrik 220 V dhe më pas lidhen me të. Kjo do të thotë, të gjitha pajisjet janë të lidhura në mënyrë të pavarur nga lidhja e pajisjeve të tjera.
Ligjet e lidhjes serike dhe paralele të përcjellësve
Për një kuptim të hollësishëm në praktikë të të dy llojeve të përbërjeve, ne paraqesim formula që shpjegojnë ligjet e këtyre llojeve të përbërjeve. Llogaritja e fuqisë për lidhjen paralele dhe serike është e ndryshme.
Me një qark seri, ka të njëjtën forcë aktuale në të gjithë përçuesit:
Sipas ligjit të Ohm-it, këto lloje të lidhjeve të përcjellësve shpjegohen ndryshe në raste të ndryshme. Pra, në rastin e një qarku serik, tensionet janë të barabarta me njëri-tjetrin:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Për më tepër, voltazhi total është i barabartë me shumën e tensioneve të përçuesve individualë:
U = U1 + U2 = I (R1 + R2) = IR.
Rezistenca totale e një qarku elektrik llogaritet si shuma e rezistencave aktive të të gjithë përcjellësve, pavarësisht nga numri i tyre.
Në rastin e një qarku paralel, voltazhi total i qarkut është i njëjtë me tensionin e elementeve individuale:
Dhe forca totale e rrymës elektrike llogaritet si shuma e rrymave që janë të disponueshme përgjatë të gjithë përcjellësve të vendosur paralelisht:
Për të siguruar efikasitetin maksimal të rrjeteve elektrike, është e nevojshme të kuptojmë thelbin e të dy llojeve të lidhjeve dhe t'i zbatojmë ato në mënyrë të përshtatshme, duke përdorur ligjet dhe duke llogaritur racionalitetin e zbatimit praktik.
Lidhja e përzier e përçuesve
Nëse kërkohet, lidhjet serike dhe paralele të rezistencës mund të kombinohen në një diagram kabllor. Për shembull, lejohet lidhja e rezistorëve paralelë në seri ose një grup prej tyre, ky lloj konsiderohet i kombinuar ose i përzier.
Në këtë rast, rezistenca totale llogaritet duke mbledhur vlerat për lidhjen paralele në sistem dhe për serinë. Së pari, është e nevojshme të llogariten rezistencat ekuivalente të rezistorëve në qarkun e serisë, dhe më pas elementet e paraleles. Lidhja serike konsiderohet prioritet, dhe qarqet e këtij lloji të kombinuar shpesh përdoren në pajisjet dhe pajisjet shtëpiake.
Pra, duke marrë parasysh llojet e lidhjeve të përcjellësve në qarqet elektrike dhe bazuar në ligjet e funksionimit të tyre, mund të kuptohet plotësisht thelbi i organizimit të qarqeve të shumicës së pajisjeve elektrike shtëpiake. Me lidhje paralele dhe serike, llogaritja e rezistencës dhe rrymës është e ndryshme. Duke ditur parimet e llogaritjes dhe formulat, ju mund të përdorni me kompetencë çdo lloj organizimi qarku për të lidhur elementët në mënyrën optimale dhe me efikasitet maksimal.
Lidhjet serike, paralele dhe të përziera të rezistorëve. Një numër i konsiderueshëm marrësish të përfshirë në qarkun elektrik (llambat elektrike, pajisjet elektrike ngrohëse etj.) mund të konsiderohen si disa elementë që kanë një rezistencës. Kjo rrethanë na jep mundësinë, gjatë hartimit dhe studimit të qarqeve elektrike, të zëvendësojmë marrës të veçantë me rezistorë me rezistenca specifike. Ka metodat e mëposhtme lidhjet e rezistencës(marrësit e energjisë elektrike): serike, paralele dhe të përziera.
Lidhja serike e rezistorëve.
Me lidhje serike nga disa rezistorë, fundi i rezistencës së parë është i lidhur me fillimin e të dytës, fundi i të dytës - me fillimin e të tretës, etj.
e njëjta rrymë I.
Lidhja serike e marrësve është ilustruar në Fig. 25, a.
Duke zëvendësuar llambat me rezistorë me rezistenca R1, R2 dhe R3, marrim qarkun e treguar në Fig. 25, b.
Nëse supozojmë se Ro = 0 në burim, atëherë për tre rezistorë të lidhur në seri, sipas ligjit të dytë të Kirchhoff, mund të shkruajmë:
E = IR 1 + IR 2 + IR 3 = I (R 1 + R 2 + R 3) = IR eq (19)
ku R eq =R 1 + R 2 + R 3.
Rrjedhimisht, rezistenca ekuivalente e qarkut të serisë është e barabartë me shumën e rezistencave të të gjitha rezistencave të lidhura në seri.Meqenëse tensionet në seksionet individuale të qarkut sipas ligjit të Ohmit: U 1 = IR 1; U 2 = IR 2, U 3 = IR s dhe në këtë rast E = U, pastaj për qarkun në shqyrtim
U = U 1 + U 2 + U 3 (20)
Rrjedhimisht, tensioni U në terminalet e burimit është i barabartë me shumën e tensioneve në secilën prej rezistorëve të lidhur në seri.
Nga këto formula rezulton gjithashtu se tensionet shpërndahen midis rezistorëve të lidhur në seri në proporcion me rezistencën e tyre:
U 1: U 2: U 3 = R 1: R 2: R 3 (21)
domethënë, sa më e madhe të jetë rezistenca e çdo marrësi në qarkun e serisë, aq më i madh është voltazhi i aplikuar në të.
Nëse disa, për shembull n, rezistorë me të njëjtën rezistencë R1 lidhen në seri, rezistenca ekuivalente e qarkut Rek do të jetë n herë më e madhe se rezistenca R1, d.m.th. Rek = nR1. Tensioni U1 në çdo rezistencë në këtë rast është n herë më i vogël se tensioni total U:
Kur marrësit janë të lidhur në seri, një ndryshim në rezistencën e njërit prej tyre menjëherë sjell një ndryshim në tensionin në marrësit e tjerë të lidhur me të. Kur fikni ose prishni qarkun elektrik në njërin nga marrësit dhe në marrësit e tjerë, rryma ndalon. Prandaj, lidhja serike e marrësve përdoret rrallë - vetëm kur voltazhi i burimit të energjisë elektrike është më i madh se voltazhi nominal për të cilin është projektuar konsumatori. Për shembull, tensioni në rrjetin elektrik nga i cili furnizohen vagonët e metrosë është 825 V, ndërsa tensioni nominal i llambave elektrike të përdorura në këto makina është 55 V. Prandaj, në makinat e metrosë, llambat elektrike ndezin 15 llamba. në seri në çdo qark.
Lidhja paralele e rezistorëve. Lidhja paralele nga disa marrës, ato ndizen midis dy pikave të qarkut elektrik, duke formuar degë paralele (Fig. 26, a). Duke zëvendësuar
llambat me rezistorë me rezistenca R1, R2, R3, marrim qarkun e treguar në Fig. 26, b.
Kur lidhet paralelisht, i njëjti tension U aplikohet në të gjitha rezistorët. Prandaj, sipas ligjit të Ohm-it:
I 1 = U / R 1; I 2 = U / R 2; I 3 = U / R 3.
Rryma në pjesën e padegëzuar të qarkut sipas ligjit të parë Kirchhoff I = I 1 + I 2 + I 3, ose
I = U / R 1 + U / R 2 + U / R 3 = U (1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3) = U / R eq (23)
Rrjedhimisht, rezistenca ekuivalente e qarkut në shqyrtim kur tre rezistorë janë të lidhur paralelisht përcaktohet nga formula
1/R eq = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 (24)
Duke futur në formulën (24) në vend të vlerave 1 / R eq, 1 / R 1, 1 / R 2 dhe 1 / R 3 që korrespondojnë me përçueshmërinë G eq, G 1, G 2 dhe G 3, marrim : përcjellshmëria ekuivalente e qarkut paralel është e barabartë me shumën e përçueshmërive të rezistorëve të lidhur paralelisht:
G eq = G 1 + G 2 + G 3 (25)
Kështu, me një rritje të numrit të rezistorëve të lidhur paralelisht, përçueshmëria që rezulton e qarkut elektrik rritet, dhe rezistenca që rezulton zvogëlohet.
Nga formulat e mësipërme rezulton se rrymat shpërndahen midis degëve paralele në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencat e tyre elektrike ose drejtpërdrejt proporcionale me përçueshmërinë e tyre. Për shembull, me tre degë
I 1: I 2: I 3 = 1 / R 1: 1 / R 2: 1 / R 3 = G 1 + G 2 + G 3 (26)
Në këtë drejtim, ekziston një analogji e plotë midis shpërndarjes së rrymave në degë të veçanta dhe shpërndarjes së rrjedhave të ujit nëpër tuba.
Formulat e mësipërme bëjnë të mundur përcaktimin e rezistencës ekuivalente të qarkut për raste të ndryshme specifike. Për shembull, me dy rezistorë të lidhur paralelisht, rezistenca e qarkut që rezulton është
R eq = R 1 R 2 / (R 1 + R 2)
me tre rezistorë të lidhur paralelisht
R eq = R 1 R 2 R 3 / (R 1 R 2 + R 2 R 3 + R 1 R 3)
Kur disa, për shembull n, rezistorë me të njëjtën rezistencë R1 lidhen paralelisht, rezistenca që rezulton e qarkut Rek do të jetë n herë më e vogël se rezistenca R1, d.m.th.
R eq = R1 / n(27)
Rryma I1 që kalon nëpër secilën degë, në këtë rast, do të jetë n herë më e vogël se rryma totale:
I1 = I / n (28)
Kur marrësit janë të lidhur paralelisht, ata janë të gjithë nën të njëjtin tension, dhe mënyra e funksionimit të secilit prej tyre nuk varet nga të tjerët. Kjo do të thotë që rryma që kalon nëpër ndonjë nga marrësit nuk do të ndikojë ndjeshëm te marrësit e tjerë. Në çdo mbyllje ose dështim të ndonjë marrësi, marrësit e mbetur mbeten të ndezur.
chenny. Prandaj, një lidhje paralele ka përparësi të konsiderueshme ndaj lidhjes serike, si rezultat i së cilës është bërë më e përhapura. Në veçanti, llambat elektrike dhe motorët e projektuar për të funksionuar në një tension të caktuar (nominal) janë gjithmonë të lidhur paralelisht.
Në lokomotivat elektrike DC dhe disa lokomotiva me naftë, motorët tërheqës duhet të ndizen nën tensione të ndryshme gjatë kontrollit të shpejtësisë, kështu që ata kalojnë nga seri në paralel gjatë nxitimit.
Lidhja e përzier e rezistorëve. Lidhje e përzier quhet lidhje në të cilën disa nga rezistorët janë të lidhur në seri, e disa paralelisht. Për shembull, në diagramin në Fig. 27, dhe ka dy rezistorë të lidhur në seri me rezistenca R1 dhe R2, një rezistencë me rezistencë R3 është e lidhur paralelisht me to, dhe një rezistencë me rezistencë R4 është e lidhur në seri me një grup rezistorësh me rezistenca R1, R2 dhe R3 .
Rezistenca ekuivalente e qarkut në një lidhje të përzier zakonisht përcaktohet nga metoda e transformimit, në të cilën një qark kompleks shndërrohet në faza të njëpasnjëshme në atë më të thjeshtë. Për shembull, për qarkun në Fig. 27, dhe së pari përcaktoni rezistencën ekuivalente R12 të rezistorëve të lidhur në seri me rezistenca R1 dhe R2: R12 = R1 + R2. Në këtë rast, diagrami në Fig. 27, dhe zëvendësohet nga qarku ekuivalent në Fig. 27, b. Pastaj rezistenca ekuivalente R123 e rezistencave të lidhura paralele dhe R3 përcaktohet nga formula
R 123 = R 12 R 3 / (R 12 + R 3) = (R 1 + R 2) R 3 / (R 1 + R 2 + R 3).
Në këtë rast, diagrami në Fig. 27, b zëvendësohet nga qarku ekuivalent në Fig. 27, shek. Pas kësaj, rezistenca ekuivalente e të gjithë qarkut gjendet duke mbledhur rezistencën R123 dhe rezistencën R4 të lidhur në seri me të:
R eq = R 123 + R 4 = (R 1 + R 2) R 3 / (R 1 + R 2 + R 3) + R 4
Lidhjet serike, paralele dhe të përziera përdoren gjerësisht për të ndryshuar rezistencën e reostateve të fillimit gjatë fillimit të e. f. nga. rrymë e vazhdueshme.
Merrni tre rezistenca konstante R1, R2 dhe R3 dhe lidhni ato me qarkun në mënyrë që fundi i rezistencës së parë R1 të lidhet me fillimin e rezistencës së dytë R2, fundi i së dytës - me fillimin e R3 të tretë. , dhe në fillim të rezistencës së parë dhe në fund të së tretës i sjellim përçuesit nga një burim rrymë (Fig. 1).
Kjo lidhje e rezistencave quhet seri. Natyrisht, rryma në një qark të tillë do të jetë e njëjtë në të gjitha pikat e tij.
Oriz 1
Si të përcaktojmë rezistencën totale të një qarku nëse tashmë i dimë të gjitha rezistencat e përfshira në të në seri? Duke përdorur pozicionin që voltazhi U në terminalet e burimit aktual është i barabartë me shumën e rënieve të tensionit në seksionet e qarkut, mund të shkruajmë:
U = U1 + U2 + U3
ku
U1 = IR1 U2 = IR2 dhe U3 = IR3
ose
IR = IR1 + IR2 + IR3
Duke hequr I nga kllapat në anën e djathtë të barazisë, marrim IR = I (R1 + R2 + R3).
Duke pjesëtuar tani të dyja anët e barazisë me I, më në fund kemi R = R1 + R2 + R3
Kështu, arritëm në përfundimin se kur rezistencat lidhen në seri, rezistenca totale e të gjithë qarkut është e barabartë me shumën e rezistencave të seksioneve individuale.
Le ta kontrollojmë këtë përfundim me shembullin e mëposhtëm. Le të marrim tre rezistenca konstante, vlerat e të cilave janë të njohura (për shembull, R1 == 10 ohms, R 2 = 20 ohms dhe R 3 = 50 ohms). Le t'i lidhim ato në seri (Fig. 2) dhe t'i lidhim me një burim aktual, EMF i të cilit është 60 V (neglizhencë).
Oriz. 2. Një shembull i lidhjes serike të tre rezistencave
Le të llogarisim se çfarë leximesh duhet të jepen nga pajisjet e ndezura, siç tregohet në diagram, nëse mbyllim qarkun. Përcaktoni rezistencën e jashtme të qarkut: R = 10 + 20 + 50 = 80 Ohm.
Gjeni rrymën në qark: 60/80 = 0,75 A
Duke ditur rrymën në qark dhe rezistencën e seksioneve të tij, ne përcaktojmë rënien e tensionit në secilin seksion të qarkut U 1 = 0,75x 10 = 7,5 V, U 2 = 0,75 x 20 = 15 V, U3 = 0,75 x 50 = 37, 5 B.
Duke ditur rënien e tensionit në seksione, ne përcaktojmë rënien totale të tensionit në qarkun e jashtëm, d.m.th., tensionin në terminalet e burimit aktual U = 7.5 + 15 + 37.5 = 60 V.
Ne morëm në atë mënyrë që U = 60 V, d.m.th., barazia joekzistente e EMF të burimit aktual dhe tensionit të tij. Kjo shpjegohet me faktin se ne kemi neglizhuar rezistencën e brendshme të burimit aktual.
Pasi të keni mbyllur çelësin e çelësit K, mund të bindet nga instrumentet se llogaritjet tona janë afërsisht të sakta.
Merrni dy rezistenca konstante R1 dhe R2 dhe lidhini ato në mënyrë që origjina e këtyre rezistencave të përfshihen në një pikë të përbashkët a dhe skajet në një pikë tjetër të përbashkët b. Duke i lidhur më pas pikat a dhe b me një burim rrymë, marrim një qark elektrik të mbyllur. Kjo lidhje e rezistencave quhet lidhje paralele.
Fig 3. Lidhja paralele e rezistencave
Le të gjurmojmë rrjedhën e rrymës në këtë qark. Nga poli pozitiv i burimit të rrymës përmes përcjellësit lidhës, rryma do të arrijë pikën a. Në pikën a, ai degëzohet, pasi këtu vetë qarku degëzohet në dy degë të veçanta: dega e parë me rezistencë R1 dhe e dyta me rezistencë R2. Le të përcaktojmë rrymat në këto degë përmes I1 dhe I 2. Secila prej këtyre rrymave do të shkojë përgjatë degës së vet deri në pikën b. Në këtë pikë, rrymat do të bashkohen në një rrymë të përbashkët, e cila do të vijë në polin negativ të burimit aktual.
Kështu, kur rezistencat lidhen paralelisht, fitohet një qark i degëzuar. Le të shohim se cili do të jetë raporti midis rrymave në qarkun që kemi përpiluar.
Ndizni ampermetrin midis polit pozitiv të burimit aktual (+) dhe pikës a dhe vini re leximet e tij. Pasi të keni ndezur më pas ampermetrin (treguar në figurë nga vija me pika) në pikën lidhëse të telit b me polin negativ të burimit aktual (-), vërejmë se pajisja do të tregojë të njëjtën madhësi të fuqisë aktuale.
Kjo do të thotë se para degëzimit të tij (deri në pikën a) është i barabartë me fuqinë aktuale pas degëzimit të qarkut (pas pikës b).
Tani do të ndezim ampermetrin me radhë në secilën degë të qarkut, duke memorizuar leximet e pajisjes. Lëreni ampermetrin në degën e parë të tregojë forcën aktuale I1, dhe në të dytën - I 2. Duke shtuar këto dy lexime të ampermetrit, marrim rrymën totale, të barabartë në madhësi me rrymën I. para degëzimit (deri në pikën a).
Prandaj, forca e rrymës që rrjedh në pikën e degëzimit është e barabartë me shumën e fuqive të rrymave që rrjedhin nga kjo pikë. I = I1 + I2 Duke e shprehur këtë me formulën, marrim
Ky raport, i cili ka një rëndësi të madhe praktike, quhet ligji i zinxhirit të degëzuar.
Le të shqyrtojmë tani se cili do të jetë raporti midis rrymave në degë.
Le të ndezim një voltmetër midis pikave a dhe b dhe të shohim se çfarë na tregon. Së pari, voltmetri do të tregojë tensionin e burimit aktual, pasi ai është i lidhur, siç mund të shihet nga Fig. 3, direkt në terminalet e burimit aktual. Së dyti, voltmetri do të tregojë rëniet e tensionit U1 dhe U2 nëpër rezistencat R1 dhe R2, pasi është i lidhur me fillimin dhe fundin e secilës rezistencë.
Prandaj, kur rezistencat lidhen paralelisht, voltazhi në terminalet e burimit aktual është i barabartë me rënien e tensionit në secilën rezistencë.
Kjo na jep të drejtën të shkruajmë se U = U1 = U2,
ku U është voltazhi në terminalet e burimit aktual; U1 - rënia e tensionit në rezistencën R1, U2 - rënia e tensionit në rezistencën R2. Kujtoni se rënia e tensionit në një seksion të qarkut është numerikisht e barabartë me produktin e rrymës që rrjedh nëpër këtë seksion nga rezistenca e seksionit U = IR.
Prandaj, për secilën degë mund të shkruani: U1 = I1R1 dhe U2 = I2R2, por meqenëse U1 = U2, atëherë I1R1 = I2R2.
Duke zbatuar rregullën e proporcionit në këtë shprehje, marrim I1 / I2 = U2 / U1, dmth rryma në degën e parë do të jetë sa herë më shumë (ose më pak) se rryma në degën e dytë, sa herë është rezistenca e dega e parë është më e vogël (ose më shumë) se rezistenca e degëve të dyta.
Pra, kemi arritur në një përfundim të rëndësishëm, që është ai kur rezistencat lidhen paralelisht, rryma totale e qarkut degëzon në rryma në përpjesëtim të zhdrejtë me vlerat e rezistencës së degëve paralele. Me fjale te tjera, sa më e madhe të jetë rezistenca e degës, aq më pak rrymë do të rrjedhë nëpër të dhe, anasjelltas, sa më e ulët të jetë rezistenca e degës, aq më e madhe do të rrjedhë rryma nëpër këtë degë.
Le të verifikojmë saktësinë e kësaj varësie në shembullin e mëposhtëm. Le të montojmë një qark të përbërë nga dy rezistenca të lidhura paralelisht R1 dhe R 2, të lidhura me një burim rrymë. Le të jetë R1 = 10 ohmë, R2 = 20 ohmë dhe U = 3 V.
Le të llogarisim fillimisht se çfarë do të na tregojë ampermetri i përfshirë në secilën degë:
I1 = U / R1 = 3/10 = 0,3 A = 300 mA
I 2 = U / R 2 = 3/20 = 0,15 A = 150 mA
Rryma totale në qarkun I = I1 + I2 = 300 + 150 = 450 mA
Llogaritja jonë konfirmon se kur rezistencat lidhen paralelisht, rryma në qark degëzohet në proporcion të zhdrejtë me rezistencat.
Në të vërtetë, R1 == 10 Ohm është gjysma e madhësisë së R 2 = 20 Ohm, ndërsa I1 = 300 mA është dy herë më shumë I2 = 150 mA. Rryma totale në qarkun I = 450 mA u degëzua në dy pjesë në mënyrë që pjesa më e madhe e saj (I1 = 300 mA) kaloi nëpër një rezistencë më të vogël (R1 = 10 Ohm), dhe një pjesë më të vogël (R2 = 150 mA) përmes një më të madhe. rezistenca (R 2 = 20 ohms).
Ky degëzimi i rrymës në degët paralele është i ngjashëm me rrjedhjen e lëngut nëpër tuba. Imagjinoni tubin A, i cili në një moment degëzohet në dy tuba B dhe C me diametra të ndryshëm (Fig. 4). Meqenëse diametri i tubit B është më i madh se diametri i tubave C, më shumë ujë do të kalojë përmes tubit B në të njëjtën kohë sesa përmes tubit C, i cili ka më shumë rezistencë ndaj rrjedhës së ujit.
Oriz. 4
Le të shqyrtojmë tani se cila do të jetë rezistenca totale e një qarku të jashtëm që përbëhet nga dy rezistenca të lidhura paralelisht.
Nën këtë rezistenca totale e qarkut të jashtëm duhet kuptuar si një rezistencë e tillë, e cila mund të zëvendësojë të dyja rezistencat e lidhura paralelisht në një tension të caktuar qarku, pa ndryshuar rrymën përpara degëzimit. Kjo rezistencë quhet rezistencë ekuivalente.
Le të kthehemi te qarku i paraqitur në fig. 3, dhe le të shohim se cila do të jetë rezistenca ekuivalente e dy rezistencave të lidhura paralelisht. Duke zbatuar ligjin e Ohmit në këtë qark, mund të shkruajmë: I = U / R, ku I është rryma në qarkun e jashtëm (deri në pikën e degëzimit), U është voltazhi i qarkut të jashtëm, R është rezistenca e jashtme qark, pra rezistenca ekuivalente.
Në të njëjtën mënyrë, për secilën degë I1 = U1 / R1, I2 = U2 / R2, ku I1 dhe I 2 janë rrymat në degë; U1 dhe U2 - tensioni i degës; R1 dhe R2 janë rezistenca të degëve.
Zinxhiri i degëzuar: I = I1 + I2
Duke zëvendësuar vlerat e rrymave, marrim U / R = U1 / R1 + U2 / R2
Meqenëse me një lidhje paralele U = U1 = U2, mund të shkruajmë U / R = U / R1 + U / R2
Duke kryer U në anën e djathtë të barazisë jashtë kllapave, marrim U / R = U (1 / R1 + 1 / R2)
Duke pjesëtuar tani të dyja anët e barazisë me U, më në fund kemi 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2
Duke e kujtuar atë përçueshmëria është reciproke e rezistencës, mund të themi se në formulën që rezulton 1 / R është përçueshmëria e qarkut të jashtëm; 1 / R1 përçueshmëri e degës së parë; 1 / R2 është përçueshmëria e degës së dytë.
Bazuar në këtë formulë, arrijmë në përfundimin: kur lidhet paralelisht, përçueshmëria e qarkut të jashtëm është e barabartë me shumën e përçueshmërive të degëve individuale.
Prandaj, për të përcaktuar rezistencën ekuivalente të rezistencave të lidhura paralelisht, është e nevojshme të përcaktohet përçueshmëria e qarkut dhe të merret vlera e kundërt me të.
Nga formula rezulton gjithashtu se përçueshmëria e qarkut është më e madhe se përçueshmëria e secilës degë, që do të thotë se rezistenca ekuivalente e qarkut të jashtëm është më e vogël se rezistenca më e vogël e lidhur paralelisht.
Duke marrë parasysh rastin e lidhjes paralele të rezistencave, morëm qarkun më të thjeshtë, të përbërë nga dy degë. Megjithatë, në praktikë, mund të ketë raste kur zinxhiri përbëhet nga tre ose më shumë degë paralele. Si të veprohet në këto raste?
Rezulton se të gjitha marrëdhëniet që kemi marrë mbeten të vlefshme për një qark që përbëhet nga çdo numër rezistencash të lidhura paralelisht.
Për ta verifikuar këtë, merrni parasysh shembullin e mëposhtëm.
Merrni tre rezistenca R1 = 10 ohms, R2 = 20 ohms dhe R3 = 60 ohms dhe lidhini ato paralelisht. Përcaktoni rezistencën ekuivalente të qarkut (Fig. 5).
Oriz. 5. Qarku me tre rezistenca të lidhura paralelisht
Duke aplikuar për këtë zinxhir formulën 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2, mund të shkruajmë 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 dhe, duke zëvendësuar vlerat e njohura, marrim 1 / R = 1. /10 + 1 / 20 + 1/60
Shtojmë këto fraksione: 1 / R = 10/60 = 1/6, domethënë përçueshmëria e qarkut është 1 / R = 1/6 Prandaj, rezistencë ekuivalente R = 6 ohms.
Në këtë mënyrë, rezistenca ekuivalente është më e vogël se më e vogla e rezistencave të lidhura paralelisht në qark, pra më pak rezistencë R1.
Le të shohim tani nëse kjo rezistencë është me të vërtetë ekuivalente, domethënë e tillë që mund të zëvendësojë rezistencat prej 10, 20 dhe 60 Ohms të lidhur paralelisht, pa ndryshuar forcën aktuale përpara se të degëzojë qarkun.
Supozoni se voltazhi i qarkut të jashtëm, dhe rrjedhimisht tensioni në rezistencat R1, R2, R3 është 12 V. Atëherë forca e rrymave në degë do të jetë: I1 = U / R1 = 12/10 = 1, 2 AI 2 = U / R 2 = 12/20 = 1,6 A I 3 = U / R1 = 12/60 = 0,2 A
Ne marrim rrymën totale në qark duke përdorur formulën I = I1 + I2 + I3 = 1.2 + 0.6 + 0.2 = 2 A.
Le të kontrollojmë, duke përdorur formulën e ligjit të Ohm-it, nëse një rrymë prej 2 A do të merret në qark nëse, në vend të tre rezistencave të lidhura paralelisht të njohura për ne, përfshihet një rezistencë ekuivalente prej 6 Ohms.
I = U / R = 12/6 = 2 A
Siç mund ta shihni, rezistenca R = 6 Ohm që gjetëm është vërtet ekuivalente për këtë qark.
Kjo mund të verifikohet në instrumentet matëse, nëse montoni një qark me rezistencat që kemi marrë, matni rrymën në qarkun e jashtëm (para degëzimit), më pas zëvendësoni rezistencat e lidhura paralelisht me një rezistencë 6 Ohm dhe matni përsëri rrymën. Leximet e ampermetrit në të dyja rastet do të jenë afërsisht të njëjta.
Në praktikë, mund të ndodhin edhe lidhje paralele, për të cilat është më e lehtë të llogaritet rezistenca ekuivalente, domethënë, pa përcaktuar më parë përçueshmëritë, gjeni menjëherë rezistencën.
Për shembull, nëse dy rezistenca R1 dhe R2 janë të lidhura paralelisht, atëherë formula 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 mund të transformohet si më poshtë: 1 / R = (R2 + R1) / R1 R2 dhe, duke zgjidhur barazi në lidhje me R, merrni R = R1 x R2 / (R1 + R2), d.m.th. kur dy rezistenca janë të lidhura paralelisht, rezistenca ekuivalente e qarkut është e barabartë me produktin e rezistencave të lidhura paralelisht, pjesëtuar me shumën e tyre.
Konsistente një lidhje e tillë e rezistencave quhet kur fundi i një përcjellësi lidhet me fillimin e një tjetri etj. (fig. 1). Me një lidhje serike, forca aktuale në çdo pjesë të qarkut elektrik është e njëjtë. Kjo është për shkak se ngarkesat nuk mund të grumbullohen në nyjet e zinxhirit. Akumulimi i tyre do të çonte në një ndryshim të fuqisë së fushës elektrike dhe, rrjedhimisht, në një ndryshim në fuqinë e rrymës. Kështu që
Ammetri A mat rrymën në qark dhe ka një rezistencë të ulët të brendshme (R A 0).
Voltmetrat e përfshirë V 1 dhe V 2 matin tensionin U 1 dhe U 2 përgjatë rezistencave R 1 dhe R 2. Voltmetri V mat tensionin U të furnizuar në terminalet M dhe N. Voltmetrat tregojnë se kur lidhen në seri, tensioni U është i barabartë me shumën e tensioneve në seksionet individuale të qarkut:
Duke zbatuar ligjin e Ohmit për çdo seksion të qarkut, marrim:
ku R është rezistenca totale e qarkut të lidhur në seri. Duke zëvendësuar U, U 1, U 2 në formulën (1), kemi
Rezistenca e një qarku të përbërë nga n rezistorë të lidhur në seri është e barabartë me shumën e rezistencave të këtyre rezistorëve:
Nëse rezistencat e rezistorëve individualë janë të barabarta me njëra-tjetrën, d.m.th. R 1 = R 2 = ... = R n, atëherë rezistenca totale e këtyre rezistorëve në lidhjen serike është n herë më e madhe se rezistenca e një rezistori: R = nR 1.
Kur rezistorët janë të lidhur në seri, lidhja e mëposhtme është e vërtetë
ato. tensionet nëpër rezistorë janë drejtpërdrejt proporcionale me rezistencat.
Paralele një lidhje e tillë e rezistorëve quhet kur njëri skaj i të gjithë rezistorëve është i lidhur me një nyje, skajet e tjera - me një nyje tjetër (Fig. 2). Një nyje është një pikë në një qark të degëzuar ku më shumë se dy përçues konvergojnë. Kur rezistorët janë të lidhur paralelisht, një voltmetër lidhet me pikat M dhe N. Tregon se tensionet në seksionet individuale të qarkut me rezistenca R 1 dhe R 2 janë të barabarta. Kjo për faktin se puna e forcave të një fushe elektrike të palëvizshme nuk varet nga forma e trajektores:
Ampermetri tregon se rryma I në pjesën e padegëzuar të qarkut është e barabartë me shumën e rrymave I 1 dhe I 2 në përcjellësit e lidhur paralelisht R 1 dhe R 2:
Kjo rrjedh edhe nga ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike. Ne zbatojmë ligjin e Ohm-it në seksione individuale të qarkut dhe të gjithë qarkun me një rezistencë totale R:
Duke zëvendësuar I, I 1 dhe I 2 në formulën (2), marrim.
Nëse na duhet një pajisje elektrike për të punuar, duhet ta lidhim atë. Në këtë rast, rryma duhet të kalojë përmes pajisjes dhe të kthehet përsëri në burim, domethënë qarku duhet të mbyllet.
Por lidhja e secilës pajisje me një burim të veçantë është e realizueshme, kryesisht, në kushte laboratorike. Në jetë, njeriu duhet të përballet me një numër të kufizuar burimesh dhe një numër mjaft të madh të konsumatorëve aktualë. Prandaj, ata krijojnë sisteme lidhjeje që lejojnë ngarkimin e një burimi me një numër të madh të konsumatorëve. Në të njëjtën kohë, sistemet mund të jenë aq komplekse dhe të degëzuara sa të doni, por ato bazohen vetëm në dy lloje lidhjesh: lidhjen serike dhe paralele të përçuesve. Çdo lloj ka karakteristikat e veta, të mirat dhe të këqijat. Le t'i shqyrtojmë të dyja.
Lidhja serike e përcjellësve
Lidhja serike e përcjellësve është përfshirja e disa pajisjeve në një qark elektrik në seri, njëra pas tjetrës. Pajisjet elektrike në këtë rast mund të krahasohen me njerëzit në një vallëzim të rrumbullakët, dhe duart e tyre që mbajnë njëra-tjetrën janë tela që lidhin pajisjet. Burimi aktual në këtë rast do të jetë një nga pjesëmarrësit në kërcimin e rrumbullakët.
Tensioni i të gjithë qarkut kur lidhet në seri do të jetë i barabartë me shumën e tensioneve në secilin element të përfshirë në qark. Rryma në qark do të jetë e njëjtë në çdo pikë. Dhe shuma e rezistencave të të gjithë elementëve do të jetë rezistenca totale e të gjithë qarkut. Prandaj, rezistenca e serisë mund të shprehet në letër si më poshtë:
I = I_1 = I_2 = ⋯ = I_n; U = U_1 + U_2 + ⋯ + U_n; R = R_1 + R_2 + ⋯ + R_n,
Avantazhi i lidhjes serike është lehtësia e montimit, dhe disavantazhi është se nëse një element dështon, atëherë rryma do të zhduket në të gjithë qarkun. Në një situatë të tillë, një element jofunksional do të jetë si një çelës në pozicionin e fikur. Një shembull nga jeta e shqetësimit të një lidhjeje të tillë me siguri do të mbahet mend nga të gjithë të moshuarit që dekoruan pemët e Krishtlindjeve me kurora llambash.
Nëse në një kurorë të tillë të paktën një llambë doli jashtë funksionit, duhet t'i renditni të gjitha derisa të gjeni atë që digjej. Në garlands moderne, ky problem është zgjidhur. Ata përdorin llamba speciale me diodë, në të cilat, kur digjen, kontaktet bashkohen së bashku dhe rryma vazhdon të rrjedhë pa pengesa.
Lidhja paralele e përcjellësve
Me një lidhje paralele të përcjellësve, të gjithë elementët e qarkut janë të lidhur me të njëjtin çift pikash, mund t'i quani A dhe B. Një burim aktual është i lidhur me të njëjtën palë pika. Kjo do të thotë, rezulton se të gjithë elementët janë të lidhur me të njëjtin tension midis A dhe B. Në të njëjtën kohë, rryma është, si të thuash, e ndarë në të gjitha ngarkesat, në varësi të rezistencës së secilit prej tyre.
Një lidhje paralele mund të krahasohet me rrjedhën e një lumi, përgjatë shtegut të të cilit ka dalë një kodër e vogël. Në këtë rast, uji përkulet rreth kodrës nga dy anët, dhe pastaj përsëri shkrihet në një rrjedhë. Rezulton një ishull në mes të lumit. Pra, një lidhje paralele janë dy kanale të veçanta rreth ishullit. Dhe pikat A dhe B janë vendet ku shtrati i përbashkët i lumit shkëputet dhe rilidhet.
Tensioni në secilën degë individuale do të jetë i barabartë me tensionin total në qark. Rryma totale në qark do të jetë shuma e rrymave të të gjitha degëve individuale. Por rezistenca totale e qarkut kur lidhet paralelisht do të jetë më e vogël se rezistenca e rrymës në secilën prej degëve. Kjo është për shkak se seksioni kryq i përgjithshëm i përcjellësit midis pikave A dhe B duket se rritet për shkak të rritjes së numrit të ngarkesave të lidhura paralele. Prandaj, rezistenca e përgjithshme zvogëlohet. Lidhja paralele përshkruhet nga marrëdhëniet e mëposhtme:
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,
ku I është forca e rrymës, U është voltazhi, R është rezistenca, 1,2, ..., n janë numrat e elementëve të përfshirë në qark.
Një avantazh i madh i lidhjes paralele është se kur një nga elementët fiket, qarku vazhdon të funksionojë më tej. Të gjithë elementët e tjerë vazhdojnë të funksionojnë. E keqja është se të gjitha pajisjet duhet të projektohen për të njëjtin tension. Në mënyrë paralele vendosen prizat e rrjetit 220 V në apartamente. Një lidhje e tillë ju lejon të lidhni pajisje të ndryshme në rrjet plotësisht të pavarur nga njëra-tjetra, dhe nëse njëra prej tyre dështon, kjo nuk ndikon në punën e të tjerëve.
Keni nevojë për ndihmë me studimet tuaja?
Tema e mëparshme: Llogaritja e rezistencës së telit dhe reostateve: formulaTema tjetër: & nbsp & nbsp & nbsp
