2 conexiune serială și paralelă a conductoarelor. Conectarea în paralel a conductoarelor

De obicei, tuturor le este greu să răspundă. Dar această ghicitoare, atunci când este aplicată la electricitate, 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 un pui 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 ce am făcut cu becurile, dar doar pe partea stângă a circuitului: adăugați încă un element galvanic, exact la fel ca primul. După cum vedeți, acum tensiunea noastră totală s-a dublat, iar curentul a revenit la 1,5 A, ceea ce este semnalat 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 paralel. conexiunea are o rezistență MAI MULTĂ, deși rezistența becurilor a rămas neschimbată. Ce s-a întâmplat?

Dar adevărul este că uităm un adevăr interesant, că fiecare sabie este o sabie cu 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, mai degrabă decât de a-i rezista, 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 ca 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. Doar 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.

Conţinut:

Fluxul de curent într-un circuit electric se realizează prin conductori, în direcția de la sursă la consumatori. Majoritatea acestor circuite folosesc fire de cupru și receptoare electrice într-o anumită cantitate, având rezistențe diferite. În funcție de sarcinile efectuate, circuitele electrice folosesc conexiuni seriale și paralele ale conductorilor. În unele cazuri, pot fi utilizate ambele tipuri de conexiuni, atunci această opțiune va fi numită mixtă. Fiecare circuit are propriile caracteristici și diferențe, astfel încât acestea trebuie luate în considerare în prealabil la proiectarea circuitelor, repararea și întreținerea echipamentelor electrice.

Conectarea în serie a conductoarelor

În inginerie electrică, conexiunea în serie și paralelă a conductoarelor dintr-un circuit electric este de mare importanță. Printre acestea, este adesea folosită o schemă de conectare în serie a conductoarelor, care presupune aceeași conexiune a consumatorilor. În acest caz, includerea în circuit se realizează una după alta, în ordinea priorității. Adică începutul unui consumator este conectat la capătul altuia folosind fire, fără ramuri.

Proprietățile unui astfel de circuit electric pot fi luate în considerare folosind exemplul de secțiuni ale unui circuit cu două sarcini. Curentul, tensiunea și rezistența pe fiecare dintre ele ar trebui desemnate, respectiv, ca I1, U1, R1 și I2, U2, R2. Ca urmare, s-au obținut relații care exprimă relația dintre mărimi astfel: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Datele obținute sunt confirmate în practică prin luarea de măsurători cu un ampermetru și un voltmetru a secțiunilor corespunzătoare.

Astfel, conexiunea în serie a conductoarelor are următoarele caracteristici individuale:

Puterea curentului în toate părțile circuitului va fi aceeași.
Tensiunea totală a circuitului este suma tensiunilor din fiecare secțiune.
Rezistența totală include rezistența fiecărui conductor individual.

Aceste rapoarte sunt potrivite pentru orice număr de conductori conectați în serie. Valoarea rezistenței totale este întotdeauna mai mare decât rezistența oricărui conductor individual. Acest lucru se datorează unei creșteri a lungimii lor totale atunci când sunt conectate în serie, ceea ce duce și la o creștere a rezistenței.

Dacă conectați elemente identice în seria n, obțineți R = n x R1, unde R este rezistența totală, R1 este rezistența unui element și n este numărul de elemente. Tensiunea U, dimpotrivă, este împărțită în părți egale, fiecare dintre acestea fiind de n ori mai mică decât valoarea totală. De exemplu, dacă 10 lămpi de aceeași putere sunt conectate în serie la o rețea cu o tensiune de 220 volți, atunci tensiunea în oricare dintre ele va fi: U1 = U/10 = 22 volți.

Conductoarele conectate în serie au o trăsătură distinctivă caracteristică. Dacă cel puțin unul dintre ele eșuează în timpul funcționării, fluxul de curent se oprește în întregul circuit. Cel mai izbitor exemplu este atunci când un bec ars într-un circuit în serie duce la defecțiunea întregului sistem. Pentru a identifica un bec ars, va trebui să verificați întreaga ghirlanda.

Conectarea în paralel a conductoarelor

În rețelele electrice, conductoarele pot fi conectate în diverse moduri: în serie, în paralel și în combinație. Printre acestea, o conexiune paralelă este o opțiune atunci când conductoarele de la punctele de început și de sfârșit sunt conectate între ele. Astfel, începuturile și sfârșitul sarcinilor sunt conectate împreună, iar sarcinile în sine sunt situate paralel între ele. Un circuit electric poate conține doi, trei sau mai mulți conductori conectați în paralel.

Dacă luăm în considerare o conexiune în serie și paralelă, puterea curentului în aceasta din urmă poate fi studiată folosind următorul circuit. Luați două lămpi cu incandescență care au aceeași rezistență și sunt conectate în paralel. Pentru control, fiecare bec este conectat la al său. În plus, un alt ampermetru este utilizat pentru a monitoriza curentul total din circuit. Circuitul de testare este completat de o sursă de alimentare și o cheie.

După închiderea cheii, trebuie să monitorizați citirile instrumentelor de măsurare. Ampermetrul de pe lampa nr. 1 va indica curentul I1, iar pe lampa nr. 2 curentul I2. Ampermetrul general arată valoarea curentului egală cu suma curenților circuitelor individuale, conectate în paralel: I = I1 + I2. Spre deosebire de o conexiune în serie, dacă unul dintre becuri se arde, celălalt va funcționa normal. Prin urmare, conectarea în paralel a dispozitivelor este utilizată în rețelele electrice de acasă.

Folosind același circuit, puteți seta valoarea rezistenței echivalente. În acest scop, la circuitul electric se adaugă un voltmetru. Acest lucru vă permite să măsurați tensiunea într-o conexiune paralelă, în timp ce curentul rămâne același. Există, de asemenea, puncte de trecere pentru conductorii care leagă ambele lămpi.

Ca rezultat al măsurătorilor, tensiunea totală pentru o conexiune în paralel va fi: U = U1 = U2. După aceasta, puteți calcula rezistența echivalentă, care înlocuiește condiționat toate elementele dintr-un circuit dat. Cu o conexiune paralelă, în conformitate cu legea lui Ohm I = U/R, se obține următoarea formulă: U/R = U1/R1 + U2/R2, în care R este rezistența echivalentă, R1 și R2 sunt rezistențele ambelor becuri, U = U1 = U2 este valoarea tensiunii indicată de voltmetru.

De asemenea, ar trebui să țineți cont de faptul că curenții din fiecare circuit se adună la puterea totală a curentului întregului circuit. În forma sa finală, formula care reflectă rezistența echivalentă va arăta astfel: 1/R = 1/R1 + 1/R2. Pe măsură ce numărul de elemente din astfel de lanțuri crește, crește și numărul de termeni din formulă. Diferența dintre parametrii de bază distinge sursele de curent unele de altele, permițându-le să fie utilizate în diferite circuite electrice.

O conexiune paralelă a conductorilor se caracterizează printr-o valoare echivalentă a rezistenței destul de scăzute, astfel încât puterea curentului va fi relativ mare. Acest factor trebuie luat în considerare atunci când un număr mare de aparate electrice sunt conectate la prize. În acest caz, curentul crește semnificativ, ceea ce duce la supraîncălzirea liniilor de cablu și la incendii ulterioare.

Legile conexiunii în serie și paralelă a conductoarelor

Aceste legi privind ambele tipuri de conexiuni ale conductorilor au fost parțial discutate mai devreme.

Pentru o înțelegere și o percepție mai clară în sens practic, conexiunea în serie și paralelă a conductorilor, formulele trebuie luate în considerare într-o anumită secvență:

O conexiune în serie presupune același curent în fiecare conductor: I = I1 = I2.
Conectarea în paralel și în serie a conductorilor este explicată în fiecare caz în mod diferit. De exemplu, cu o conexiune în serie, tensiunile de pe toate conductoarele vor fi egale între ele: U1 = IR1, U2 = IR2. În plus, cu o conexiune în serie, tensiunea este suma tensiunilor fiecărui conductor: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Rezistența totală a unui circuit într-o conexiune în serie constă din suma rezistențelor tuturor conductorilor individuali, indiferent de numărul acestora.
Cu o conexiune paralelă, tensiunea întregului circuit este egală cu tensiunea de pe fiecare dintre conductori: U1 = U2 = U.
Curentul total măsurat în întregul circuit este egal cu suma curenților care circulă prin toate conductoarele conectate în paralel: I = I1 + I2.

Pentru a proiecta mai eficient rețelele electrice, trebuie să aveți o bună cunoaștere a conexiunii în serie și paralelă a conductorilor și a legilor acesteia, găsind cea mai rațională aplicație practică pentru acestea.

Conexiune mixtă a conductoarelor

Rețelele electrice utilizează în mod obișnuit conexiuni seriale paralele și mixte ale conductoarelor proiectate pentru condiții de operare specifice. Cu toate acestea, cel mai adesea se acordă preferință celei de-a treia opțiuni, care este un set de combinații constând din diferite tipuri de compuși.

În astfel de circuite mixte, sunt utilizate în mod activ conexiunile seriale și paralele ale conductorilor, ale căror avantaje și dezavantaje trebuie luate în considerare la proiectarea rețelelor electrice. Aceste conexiuni constau nu numai din rezistențe individuale, ci și din secțiuni destul de complexe care includ multe elemente.

Conexiunea mixtă se calculează în funcție de proprietățile cunoscute ale conexiunilor în serie și paralele. Metoda de calcul constă în descompunerea circuitului în componente mai simple, care sunt calculate separat și apoi însumate unele cu altele.

Conexiuni în serie, paralele și mixte ale rezistențelor. Un număr semnificativ de receptoare incluse în circuitul electric (lămpi electrice, dispozitive electrice de încălzire etc.) pot fi considerate ca unele elemente care au un anumit rezistenţă. Această împrejurare ne oferă posibilitatea, la elaborarea și studierea circuitelor electrice, de a înlocui anumite receptoare cu rezistențe cu anumite rezistențe. Există următoarele metode conexiuni de rezistență(receptoare de energie electrică): seriale, paralele și mixte.

Conectarea în serie a rezistențelor. Pentru conexiune serială mai multe rezistențe, sfârșitul primului rezistor este conectat la începutul celui de-al doilea, sfârșitul celui de-al doilea la începutul celui de-al treilea etc. Cu această conexiune, toate elementele circuitului în serie trec
acelasi curent I.
Conexiunea în serie a receptoarelor este ilustrată în Fig. 25, a.
.Înlocuind lămpile cu rezistențe cu rezistențele R1, R2 și R3, obținem circuitul prezentat în Fig. 25, b.
Dacă presupunem că Ro = 0 în sursă, atunci pentru trei rezistențe conectate în serie, conform celei de-a doua legi a lui Kirchhoff, putem scrie:

E = IR 1 + IR 2 + IR 3 = I(R 1 + R 2 + R 3) = IR eq (19)

Unde R eq =R1 + R2 + R3.
În consecință, rezistența echivalentă a unui circuit în serie este egală cu suma rezistențelor tuturor rezistențelor conectate în serie.Deoarece tensiunile în secțiuni individuale ale circuitului sunt conform legii lui Ohm: U 1 =IR 1 ; U 2 = IR 2, U 3 = IR 3 și în acest caz E = U, atunci pentru circuitul luat în considerare

U = U 1 + U 2 + U 3 (20)

În consecință, tensiunea U la bornele sursei este egală cu suma tensiunilor de la fiecare dintre rezistențele conectate în serie.
Din aceste formule rezultă, de asemenea, că tensiunile sunt distribuite între rezistențele conectate în serie proporțional cu rezistențele lor:

U1:U2:U3=R1:R2:R3 (21)

adică cu cât rezistența oricărui receptor dintr-un circuit în serie este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea aplicată acestuia.

Dacă sunt conectate în serie mai multe, de exemplu n, rezistențe cu aceeași rezistență R1, rezistența echivalentă a circuitului Rek va fi de n ori mai mare decât rezistența R1, adică Rek = nR1. Tensiunea U1 pe fiecare rezistor în acest caz este de n ori mai mică decât tensiunea totală U:

Când receptoarele sunt conectate în serie, o modificare a rezistenței unuia dintre ele implică imediat o modificare a tensiunii la celelalte receptoare conectate la acesta. Când circuitul electric este oprit sau întrerupt, curentul într-unul dintre receptori și în receptoarele rămase se oprește. Prin urmare, conexiunea în serie a receptoarelor este rar utilizată - numai în cazul în care tensiunea sursei de energie electrică este mai mare decât tensiunea nominală pentru care este proiectat consumatorul. De exemplu, tensiunea din rețeaua electrică de la care sunt alimentate vagoanele de metrou este de 825 V, în timp ce tensiunea nominală a lămpilor electrice utilizate în aceste vagoane este de 55 V. Prin urmare, în vagoanele de metrou, lămpile electrice sunt aprinse în serie, 15 lămpile din fiecare circuit.
Conectarea în paralel a rezistențelor. În conexiune paralelă mai multe receptoare, acestea sunt conectate între două puncte ale circuitului electric, formând ramuri paralele (Fig. 26, a). Înlocuirea

lămpi cu rezistențe cu rezistențe R1, R2, R3, obținem circuitul prezentat în Fig. 26, b.
Când sunt conectate în paralel, la toate rezistențele se aplică aceeași tensiune U. Prin urmare, conform legii lui Ohm:

I1 =U/R1; I2 =U/R2; I3 =U/R3.

Curentul în partea neramificată a circuitului conform primei legi a lui Kirchhoff I = I 1 +I 2 +I 3, sau

I = U / R 1 + U / R 2 + U / R 3 = U (1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3) = U / R eq (23)

Prin urmare, rezistența echivalentă a circuitului luat în considerare atunci când trei rezistențe sunt conectate în paralel este determinată de formula

1/eq = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 (24)

Introducând în formula (24) în locul valorilor 1/R eq, 1/R 1, 1/R 2 și 1/R 3 conductivitățile corespunzătoare G eq, G 1, G 2 și G 3, obținem: conductanța echivalentă a unui circuit paralel este egală cu suma conductanțelor rezistențelor conectate în paralel:

G eq = G 1 + G 2 + G 3 (25)

Astfel, pe măsură ce numărul de rezistențe conectate în paralel crește, conductivitatea rezultată a circuitului electric crește, iar rezistența rezultată scade.
Din formulele de mai sus rezultă că curenții sunt distribuiți între ramuri paralele invers proporțional cu rezistența lor electrică sau direct proporțional cu conductivitatea lor. De exemplu, cu trei ramuri

I 1: I 2: I 3 = 1/R 1: 1/R 2: 1/R 3 = G 1 + G 2 + G 3 (26)

În acest sens, există o analogie completă între distribuția curenților de-a lungul ramurilor individuale și distribuția fluxurilor de apă prin conducte.
Formulele date fac posibilă determinarea rezistenței circuitului echivalent pentru diferite cazuri specifice. De exemplu, cu două rezistențe conectate în paralel, rezistența circuitului rezultată este

R eq =R1R2/(R1 +R2)

cu trei rezistențe conectate în paralel

R eq =R1R2R3/(R1R2 +R2R3 +R1R3)

Când mai multe, de exemplu n, rezistențe cu aceeași rezistență R1 sunt conectate în paralel, rezistența rezultată a circuitului Rec va fi de n ori mai mică decât rezistența R1, adică.

R eq = R1/n(27)

Curentul I1 care trece prin fiecare ramură, în acest caz, va fi de n ori mai mic decât curentul total:

I1 = I/n (28)

Când receptoarele sunt conectate în paralel, toate sunt sub aceeași tensiune, iar modul de funcționare al fiecăruia dintre ele nu depinde de celelalte. Aceasta înseamnă că curentul care trece prin oricare dintre receptori nu va avea un efect semnificativ asupra celorlalți receptori. Ori de câte ori un receptor este oprit sau eșuează, receptoarele rămase rămân pornite.

valoros. Prin urmare, o conexiune paralelă are avantaje semnificative față de o conexiune serială, drept urmare este cea mai utilizată. În special, lămpile și motoarele electrice proiectate să funcționeze la o anumită tensiune (nominală) sunt întotdeauna conectate în paralel.
La locomotivele electrice de curent continuu și unele locomotive diesel, motoarele de tracțiune trebuie să fie pornite la tensiuni diferite în timpul controlului vitezei, astfel încât acestea trec de la o conexiune în serie la o conexiune paralelă în timpul accelerației.

Conexiune mixtă a rezistențelor. Compus mixt Aceasta este o conexiune în care unele dintre rezistențe sunt conectate în serie, iar altele în paralel. De exemplu, în diagrama din fig. 27 și există două rezistențe conectate în serie cu rezistențele R1 și R2, un rezistor cu rezistența R3 este conectat în paralel cu acestea și un rezistor cu rezistența R4 este conectat în serie cu un grup de rezistențe cu rezistențele R1, R2 și R3 .
Rezistența echivalentă a unui circuit într-o conexiune mixtă este de obicei determinată de metoda de conversie, în care un circuit complex este transformat în unul simplu în pași succesivi. De exemplu, pentru diagrama din fig. 27 și mai întâi să se determine rezistența echivalentă R12 a rezistențelor conectate în serie cu rezistențele R1 și R2: R12 = R1 + R2. În acest caz, diagrama din fig. 27, dar este înlocuit cu circuitul echivalent din Fig. 27, b. Apoi, rezistența echivalentă R123 a rezistențelor conectate în paralel și R3 sunt determinate folosind formula

R123 = R12R3/(R12 + R3) = (R1 + R2) R3/(R1 + R2 + R3).

În acest caz, diagrama din fig. 27, b este înlocuit cu circuitul echivalent din Fig. 27, v. După aceasta, rezistența echivalentă a întregului circuit este găsită prin însumarea rezistenței R123 și a rezistenței R4 conectate în serie cu aceasta:

R eq = R 123 + R 4 = (R 1 + R 2) R 3 / (R 1 + R 2 + R 3) + R 4

Conexiunile în serie, paralele și mixte sunt utilizate pe scară largă pentru a modifica rezistența reostatelor de pornire la pornirea unei centrale electrice. p.s. curent continuu.

Curentul dintr-un circuit electric trece prin conductori de la sursa de tensiune la sarcină, adică la lămpi și dispozitive. În cele mai multe cazuri, firele de cupru sunt folosite ca conductor. Circuitul poate conține mai multe elemente cu rezistențe diferite. Într-un circuit de instrumente, conductoarele pot fi conectate în paralel sau în serie și pot exista și tipuri mixte.

Un element de circuit cu rezistență se numește rezistor; tensiunea acestui element este diferența de potențial dintre capetele rezistorului. Conexiunile electrice în paralel și în serie ale conductorilor sunt caracterizate de un singur principiu de funcționare, conform căruia curentul curge de la plus la minus, iar potențialul scade în consecință. În circuitele electrice, rezistența cablajului este considerată 0, deoarece este neglijabil de scăzută.

O conexiune în paralel presupune că elementele circuitului sunt conectate la sursă în paralel și sunt pornite simultan. Conectarea în serie înseamnă că conductoarele de rezistență sunt conectate în ordine strictă unul după altul.

La calcul se folosește metoda idealizării, care simplifică foarte mult înțelegerea. De fapt, în circuitele electrice, potențialul scade treptat pe măsură ce se deplasează prin cabluri și elemente care sunt incluse într-o conexiune în paralel sau în serie.

Conectarea în serie a conductoarelor

Schema de conectare serială înseamnă că acestea sunt pornite într-o anumită secvență, una după alta. Mai mult, puterea actuală în toate acestea este egală. Aceste elemente creează un stres total în zonă. Sarcinile nu se acumulează în nodurile circuitului electric, deoarece altfel s-ar observa o schimbare a tensiunii și a curentului. Cu o tensiune constantă, curentul este determinat de valoarea rezistenței circuitului, deci într-un circuit în serie, rezistența se modifică dacă o sarcină se modifică.

Dezavantajul acestei scheme este faptul că, dacă un element eșuează, și celelalte își pierd capacitatea de a funcționa, deoarece circuitul este întrerupt. Un exemplu ar fi o ghirlandă care nu funcționează dacă se arde un bec. Aceasta este o diferență cheie față de o conexiune paralelă, în care elementele pot funcționa separat.

Circuitul secvenţial presupune că, datorită conexiunii pe un singur nivel a conductorilor, rezistenţa acestora este egală în orice punct al reţelei. Rezistența totală este egală cu suma reducerii de tensiune a elementelor individuale ale rețelei.

Cu acest tip de conexiune, începutul unui conductor este conectat la sfârșitul altuia. Caracteristica cheie a conexiunii este că toți conductorii sunt pe un singur fir, fără ramuri și un curent electric trece prin fiecare dintre ei. Cu toate acestea, tensiunea totală este egală cu suma tensiunilor de pe fiecare. De asemenea, puteți privi conexiunea din alt punct de vedere - toți conductorii sunt înlocuiți cu un rezistor echivalent, iar curentul de pe acesta coincide cu curentul total care trece prin toate rezistențele. Tensiunea cumulativă echivalentă este suma valorilor tensiunii de pe fiecare rezistor. Așa apare diferența de potențial între rezistență.

Utilizarea unei conexiuni în lanț este utilă atunci când trebuie să porniți și să opriți în mod specific un anumit dispozitiv. De exemplu, un sonerie electric poate suna numai atunci când există o conexiune la o sursă de tensiune și un buton. Prima regulă spune că dacă nu există curent pe cel puțin unul dintre elementele circuitului, atunci nu va exista curent pe restul. În consecință, dacă există curent într-un conductor, este și în celelalte. Un alt exemplu ar fi o lanternă alimentată cu baterie, care se aprinde numai dacă există o baterie, un bec funcțional și un buton apăsat.

În unele cazuri, un circuit secvenţial nu este practic. Într-un apartament în care sistemul de iluminat constă din multe lămpi, aplice, candelabre, nu este nevoie să organizați o schemă de acest tip, deoarece nu este nevoie să porniți și să opriți iluminatul în toate camerele în același timp. În acest scop, este mai bine să folosiți o conexiune paralelă pentru a putea aprinde lumina în camere individuale.

Conectarea în paralel a conductoarelor

Într-un circuit paralel, conductorii sunt un set de rezistențe, dintre care unele capete sunt asamblate într-un nod, iar celelalte capete într-un al doilea nod. Se presupune că tensiunea în conexiunea de tip paralel este aceeași în toate secțiunile circuitului. Secțiunile paralele ale circuitului electric se numesc ramuri și trec între două noduri de legătură; au aceeași tensiune. Această tensiune este egală cu valoarea de pe fiecare conductor. Suma indicatorilor inversi ai rezistențelor ramurilor este, de asemenea, inversă față de rezistența unei secțiuni individuale a circuitului circuitului paralel.

Pentru conexiunile în paralel și în serie, sistemul de calcul al rezistenței conductoarelor individuale este diferit. În cazul unui circuit paralel, curentul circulă prin ramuri, ceea ce crește conductivitatea circuitului și reduce rezistența totală. Când mai multe rezistențe cu valori similare sunt conectate în paralel, rezistența totală a unui astfel de circuit electric va fi mai mică de un rezistor de un număr de ori egal cu .

Fiecare ramură are un rezistor, iar curentul electric, când ajunge la punctul de ramificare, este împărțit și diverge către fiecare rezistor, valoarea sa finală este egală cu suma curenților la toate rezistențele. Toate rezistențele sunt înlocuite cu un rezistor echivalent. Aplicând legea lui Ohm, valoarea rezistenței devine clară - într-un circuit paralel, se însumează valorile inverse rezistențelor de pe rezistențe.

Cu acest circuit, valoarea curentului este invers proporțională cu valoarea rezistenței. Curenții din rezistențe nu sunt interconectați, așa că dacă unul dintre ei este oprit, acest lucru nu le va afecta în niciun fel pe celelalte. Din acest motiv, acest circuit este utilizat în multe dispozitive.

Când luați în considerare posibilitățile de utilizare a unui circuit paralel în viața de zi cu zi, este recomandabil să rețineți sistemul de iluminat al apartamentului. Toate lămpile și candelabrele trebuie conectate în paralel; în acest caz, aprinderea și stingerea uneia dintre ele nu afectează în niciun fel funcționarea lămpilor rămase. Astfel, prin adăugarea unui întrerupător pentru fiecare bec dintr-o ramură a circuitului, puteți aprinde și stinge lumina corespunzătoare după cum este necesar. Toate celelalte lămpi funcționează independent.

Toate aparatele electrice sunt conectate în paralel la o rețea electrică cu o tensiune de 220 V, apoi sunt conectate la. Adică, toate dispozitivele sunt conectate indiferent de conexiunea altor dispozitive.

Legile conexiunii în serie și paralelă a conductoarelor

Pentru o înțelegere detaliată în practică a ambelor tipuri de conexiuni, prezentăm formule care explică legile acestor tipuri de conexiuni. Calculele de putere pentru conexiunile în paralel și în serie sunt diferite.

Într-un circuit în serie, există același curent în toți conductorii:

Conform legii lui Ohm, aceste tipuri de conexiuni ale conductorilor sunt explicate diferit în cazuri diferite. Deci, în cazul unui circuit în serie, tensiunile sunt egale între ele:

U1 = IR1, U2 = IR2.

În plus, tensiunea totală este egală cu suma tensiunilor conductoarelor individuale:

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

Rezistența totală a unui circuit electric este calculată ca suma rezistențelor active ale tuturor conductorilor, indiferent de numărul acestora.

În cazul unui circuit paralel, tensiunea totală a circuitului este similară cu tensiunea elementelor individuale:

Și puterea totală a curentului electric este calculată ca suma curenților care există în toți conductorii aflați în paralel:

Pentru a asigura eficiența maximă a rețelelor electrice, este necesar să înțelegem esența ambelor tipuri de conexiuni și să le aplicați în mod oportun, folosind legile și calculând raționalitatea implementării practice.

Conexiune mixtă a conductoarelor

Circuitele de rezistență în serie și paralelă pot fi combinate într-un singur circuit electric dacă este necesar. De exemplu, este permisă conectarea rezistențelor paralele în serie sau într-un grup de rezistențe; acest tip este considerat combinat sau mixt.

În acest caz, rezistența totală se calculează prin însumarea valorilor pentru conexiunea paralelă din sistem și pentru conexiunea în serie. În primul rând, este necesar să se calculeze rezistențele echivalente ale rezistențelor dintr-un circuit în serie și apoi elementele unui circuit paralel. Conexiunea în serie este considerată o prioritate, iar circuitele de acest tip combinat sunt adesea folosite în aparatele și aparatele de uz casnic.

Deci, luând în considerare tipurile de conexiuni ale conductorilor din circuitele electrice și pe baza legilor funcționării acestora, puteți înțelege pe deplin esența organizării circuitelor majorității aparatelor electrocasnice. Pentru conexiunile în paralel și în serie, calculul rezistenței și al curentului este diferit. Cunoscând principiile de calcul și formule, puteți utiliza în mod competent fiecare tip de organizare a circuitelor pentru a conecta elemente în mod optim și cu eficiență maximă.

La rezolvarea problemelor, se obișnuiește să se transforme circuitul astfel încât să fie cât mai simplu posibil. Pentru a face acest lucru, se folosesc transformări echivalente. Echivalente sunt acele transformări ale unei părți a unui circuit de circuit electric în care curenții și tensiunile din partea netransformată rămân neschimbate.

Există patru tipuri principale de conexiuni de conductor: în serie, paralel, mixt și punte.

Conexiune serială

Conexiune serială- aceasta este o conexiune în care puterea curentului în întregul circuit este aceeași. Un exemplu izbitor de conexiune în serie este o ghirlandă veche de pom de Crăciun. Acolo becurile sunt conectate în serie, unul după altul. Acum imaginați-vă că un bec se arde, circuitul este rupt și restul becurilor se sting. Eșecul unui element duce la oprirea tuturor celorlalte; acesta este un dezavantaj semnificativ al unei conexiuni seriale.

Când sunt conectate în serie, rezistențele elementelor sunt însumate.

Conexiune paralelă

Conexiune paralelă- aceasta este o conexiune în care tensiunea la capetele secțiunii circuitului este aceeași. Conexiunea în paralel este cea mai comună, în principal pentru că toate elementele sunt sub aceeași tensiune, curentul este distribuit diferit și când unul dintre elemente iese, toate celelalte continuă să funcționeze.

Într-o conexiune paralelă, rezistența echivalentă se găsește ca:

În cazul a două rezistențe conectate în paralel

În cazul a trei rezistențe conectate în paralel:

Compus mixt

Compus mixt– o conexiune, care este o colecție de conexiuni seriale și paralele. Pentru a găsi rezistența echivalentă, trebuie să „restrângeți” circuitul transformând alternativ secțiunile paralele și seriale ale circuitului.

Mai întâi, să găsim rezistența echivalentă pentru secțiunea paralelă a circuitului și apoi să adăugăm la aceasta rezistența R 3 rămasă. Trebuie înțeles că după conversie, rezistența echivalentă R1R2 și rezistența R3 sunt conectate în serie.