Rezistență totală în conexiune în serie. Conexiune paralelă și serială. Conexiuni în serie și paralele ale conductoarelor

Să verificăm validitatea formulelor prezentate aici folosind un experiment simplu.

Să luăm două rezistențe MLT-2 pe 3 Şi 47 ohmiși conectați-le în serie. Apoi măsuram rezistența totală a circuitului rezultat cu un multimetru digital. După cum putem vedea, este egal cu suma rezistențelor rezistențelor incluse în acest lanț.

Măsurarea rezistenței totale în conexiune în serie

Acum să conectăm rezistențele noastre în paralel și să le măsurăm rezistența totală.

Măsurarea rezistenței în conexiune paralelă

După cum puteți vedea, rezistența rezultată (2,9 ohmi) este mai mică decât cea mai mică (3 ohmi) inclusă în lanț. Aceasta duce la o altă regulă binecunoscută care poate fi aplicată în practică:

Când rezistențele sunt conectate în paralel, rezistența totală a circuitului va fi mai mică decât cea mai mică rezistență inclusă în acest circuit.

Ce altceva trebuie luat în considerare la conectarea rezistențelor?

În primul rând, Neapărat se ia în considerare puterea lor nominală. De exemplu, trebuie să alegem un rezistor de înlocuire pentru 100 ohmi si putere 1 W. Să luăm două rezistențe de 50 ohmi fiecare și să le conectăm în serie. Pentru câtă putere disipată ar trebui să fie evaluate aceste două rezistențe?

Deoarece același curent continuu circulă prin rezistențele conectate în serie (de exemplu 0,1 A), iar rezistența fiecăruia dintre ele este egală 50 ohmi, atunci puterea de disipare a fiecăruia dintre ele trebuie să fie de cel puțin 0,5 W. Ca urmare, pe fiecare dintre ele va exista 0,5 W putere. În total, acesta va fi același 1 W.

Acest exemplu este destul de grosolan. Prin urmare, dacă aveți îndoieli, ar trebui să luați rezistențe cu rezervă de putere.

Citiți mai multe despre disiparea puterii rezistenței.

În al doilea rând, la conectare, ar trebui să utilizați rezistențe de același tip, de exemplu, seria MLT. Desigur, nu este nimic greșit în a lua altele diferite. Aceasta este doar o recomandare.

1. Aflați rezistența echivalentă a secțiunilor circuitului cu conexiune paralelă a rezistențelor. Figura 2. Conectarea în serie a rezistențelor. Pentru a calcula rezistența unor astfel de conexiuni, întregul circuit este împărțit în secțiuni simple, constând din rezistențe conectate în paralel sau în serie.

Acest rezultat rezultă din faptul că sarcinile nu se pot acumula în punctele de ramificare a curentului (nodurile A și B) într-un circuit DC. Acest rezultat este valabil pentru orice număr de conductori conectați în paralel.

În fig. 1.9.3 prezintă un exemplu de astfel de circuit complex și indică succesiunea calculelor. Trebuie remarcat faptul că nu toate circuitele complexe constând din conductori cu rezistențe diferite pot fi calculate folosind formule pentru conexiuni în serie și paralele.

Când conductoarele sunt conectate în serie, curentul din toate conductoarele este același. Într-o conexiune în paralel, căderea de tensiune între cele două noduri care conectează elementele circuitului este aceeași pentru toate elementele.

Adică, cu cât rezistența rezistorului este mai mare, cu atât mai mare scade tensiunea pe el. Ca rezultat, mai multe rezistențe pot fi conectate la un punct (nod electric). Cu această conexiune, un curent separat va curge prin fiecare rezistor. Puterea acestui curent va fi invers proporțională cu rezistența rezistenței.

Astfel, la conectarea în paralel a rezistențelor cu diferite rezistențe, rezistența totală va fi întotdeauna mai mică decât valoarea celui mai mic rezistor individual. Tensiunea dintre punctele A și B este atât tensiunea totală pentru întreaga secțiune a circuitului, cât și tensiunea pe fiecare rezistor individual. O conexiune mixtă este o secțiune a unui circuit în care unele rezistențe sunt conectate în serie și altele în paralel.

Circuitul este împărțit în secțiuni doar cu conexiuni în paralel sau numai în serie. Rezistența totală este calculată pentru fiecare secțiune individuală. Calculați rezistența totală pentru întregul circuit de conectare mixt. Există, de asemenea, o modalitate mai rapidă de a calcula rezistența totală pentru o conexiune mixtă. Dacă rezistențele sunt conectate în serie, adăugați-le.

Adică, cu o conexiune în serie, rezistențele vor fi conectate una după alta. Figura 4 prezintă cel mai simplu exemplu de conexiune cu rezistență mixtă. După calcularea rezistențelor echivalente ale rezistențelor, circuitul este redesenat. De obicei se obţine un circuit de rezistenţe echivalente conectate în serie.4. Figura 5. Calculul rezistenței unei secțiuni de circuit cu o conexiune mixtă de rezistențe.

Ca rezultat, veți învăța de la zero nu numai cum să vă dezvoltați propriile dispozitive, ci și cum să interfațați diverse periferice cu acestea! Un nod este un punct de ramificare într-un circuit la care sunt conectate cel puțin trei conductori. Conectarea în serie a rezistențelor este utilizată pentru a crește rezistența.

Tensiune în paralel

După cum puteți vedea, calcularea rezistenței a două rezistențe paralele este mult mai convenabilă. Conectarea în paralel a rezistențelor este adesea folosită în cazurile în care este necesară o rezistență de putere mai mare. Pentru a face acest lucru, de regulă, se folosesc rezistențe cu aceeași putere și aceeași rezistență.

Rezistenta totala Rtot

Această legătură de rezistențe se numește serie. Am obținut astfel că U = 60 V, adică egalitatea inexistentă a fem a sursei de curent și a tensiunii acesteia. Vom porni acum ampermetrul pe rând în fiecare ramură a circuitului, amintindu-ne citirile dispozitivului. Prin urmare, atunci când rezistențele sunt conectate în paralel, tensiunea la bornele sursei de curent este egală cu căderea de tensiune pe fiecare rezistență.

Această ramificare a curentului în ramuri paralele este similară cu fluxul de lichid prin conducte. Să luăm acum în considerare cu ce va fi egală rezistența totală a unui circuit extern format din două rezistențe conectate în paralel.

Să revenim la circuitul prezentat în fig. 3 și să vedem care va fi rezistența echivalentă a două rezistențe conectate în paralel. În mod similar, pentru fiecare ramură I1 = U1 / R1, I2 = U2 / R2, unde I1 și I2 sunt curenții din ramuri; U1 și U2 - tensiune pe ramuri; R1 și R2 - rezistențe de ramificație.

Aceasta înseamnă că rezistența totală a circuitului va fi întotdeauna mai mică decât orice rezistor conectat în paralel. 2. Dacă aceste secțiuni includ rezistențe conectate în serie, atunci calculați mai întâi rezistența acestora. Aplicând legea lui Ohm unei secțiuni a unui circuit, se poate dovedi că rezistența totală într-o conexiune în serie este egală cu suma rezistențelor conductorilor individuali.

Știați Ce este un experiment de gândire, experiment gedanken?
Aceasta este o practică inexistentă, o experiență de altă lume, o imaginație a ceva care nu există de fapt. Experimentele de gândire sunt ca visele cu ochii deschiși. Ele dau naștere monștrilor. Spre deosebire de un experiment fizic, care este un test experimental de ipoteze, un „experiment de gândire” înlocuiește în mod magic testarea experimentală cu concluziile dorite care nu au fost testate în practică, manipulând construcții logice care încalcă de fapt logica însăși prin utilizarea premiselor nedovedite ca fiind dovedite, că este, prin substituire. Astfel, sarcina principală a solicitanților „experimentelor de gândire” este de a înșela ascultătorul sau cititorul prin înlocuirea unui experiment fizic real cu „păpușa” sa - raționament fictiv în eliberare condiționată fără verificarea fizică în sine.
Umplerea fizicii cu „experimente de gândire” imaginare a dus la apariția unei imagini absurde, suprareale și confuze a lumii. Un adevărat cercetător trebuie să distingă astfel de „împachetări de bomboane” de valorile reale.

Relativiștii și pozitiviștii susțin că „experimentele de gândire” sunt un instrument foarte util pentru testarea teoriilor (care apar și în mintea noastră) pentru coerență. În aceasta, ei înșală oamenii, deoarece orice verificare poate fi efectuată doar de o sursă independentă de obiectul verificării. Reclamantul însuși al ipotezei nu poate fi un test al propriei afirmații, întrucât motivul în sine a acestei afirmații este absența contradicțiilor în afirmație vizibilă reclamantului.

Vedem acest lucru în exemplul SRT și GTR, care s-au transformat într-un fel de religie care controlează știința și opinia publică. Nici o cantitate de fapte care le contrazic nu poate depăși formula lui Einstein: „Dacă un fapt nu corespunde teoriei, schimbați faptul” (Într-o altă versiune, „Faptul nu corespunde teoriei? - Cu atât mai rău pentru faptul că ”).

Maximul pe care un „experiment de gândire” îl poate pretinde este doar consistența internă a ipotezei în cadrul propriei logici a solicitantului, adesea deloc adevărată. Acest lucru nu verifică conformitatea cu practica. Verificarea reală poate avea loc doar într-un experiment fizic real.

Un experiment este un experiment pentru că nu este o rafinare a gândirii, ci un test al gândirii. Un gând care este auto-consecvent nu se poate verifica singur. Acest lucru a fost dovedit de Kurt Gödel.

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 în paralel

Conexiune în paralel- 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.

Deci, asta rămâne cea mai interesantă și mai complexă conexiune a conductorilor.

Circuit de punte

Schema de conectare a podului este prezentată în figura de mai jos.

Pentru a prăbuși circuitul podului, unul dintre triunghiurile podului este înlocuit cu o stea echivalentă.

Și găsiți rezistențele R1, R2 și R3.

Conectarea în paralel și în serie a conductorilor sunt metode de comutare a unui circuit electric. Circuitele electrice de orice complexitate pot fi reprezentate folosind aceste abstracții.

Definiții

Există două moduri de a conecta conductorii, devine posibilă simplificarea calculului unui circuit de complexitate arbitrară:

Capătul conductorului anterior este conectat direct la începutul celui următor - conexiunea se numește serial. Se formează un lanț. Pentru a porni următoarea legătură, trebuie să întrerupeți circuitul electric prin introducerea unui conductor nou acolo.
Începuturile conductoarelor sunt legate printr-un punct, capetele printr-un altul, legătura se numește paralelă. Un ligament este de obicei numit ramură. Fiecare conductor individual formează o ramură. Punctele comune sunt numite noduri de rețea electrică.

În practică, o conexiune mixtă de conductori este mai frecventă, unii sunt conectați în serie, alții în paralel. Trebuie să rupeți lanțul în segmente simple și să rezolvați problema pentru fiecare separat. Un circuit electric arbitrar complex poate fi descris printr-o conexiune paralelă, în serie a conductorilor. Așa se face în practică.

Utilizarea conexiunii în paralel și în serie a conductoarelor

Termeni aplicați circuitelor electrice

Teoria servește ca bază pentru formarea cunoștințelor solide, puțini oameni știu cum diferă tensiunea (diferența de potențial) de căderea de tensiune. În termeni fizici, circuitul intern este sursa de curent, cel situat în exterior se numește circuit extern. Demarcarea ajută la descrierea corectă a distribuției câmpului. Curentul funcționează. În cel mai simplu caz, generarea de căldură urmează legea Joule-Lenz. Particulele încărcate, care se deplasează către un potențial mai scăzut, se ciocnesc cu rețeaua cristalină și eliberează energie. Rezistențele se încălzesc.

Pentru a asigura mișcarea, este necesar să se mențină o diferență de potențial la capetele conductorului. Aceasta se numește tensiunea secțiunii circuitului. Dacă plasați pur și simplu un conductor într-un câmp de-a lungul liniilor electrice, curentul va curge și va fi de foarte scurtă durată. Procesul se va încheia cu apariția echilibrului. Câmpul extern va fi echilibrat de câmpul propriu de sarcini, în sens invers. Curentul se va opri. Pentru ca procesul să devină continuu, este nevoie de o forță externă.

Sursa de curent acționează ca un astfel de antrenament pentru mișcarea circuitului electric. Pentru a menține potențialul, se lucrează în interior. Reacție chimică, ca într-o celulă galvanică, forțe mecanice - un generator de centrală hidroelectrică. Sarcinile din interiorul sursei se deplasează în direcția opusă câmpului. Munca forțelor exterioare se desfășoară în acest sens. Puteți parafraza formulările de mai sus și puteți spune:

Partea exterioară a circuitului, unde se mișcă încărcăturile, purtată de câmp.
Interiorul unui circuit în care sarcinile se deplasează împotriva tensiunii.

Generatorul (sursa de curent) este echipat cu doi poli. Cel cu potenţial mai mic se numeşte negativ, celălalt se numeşte pozitiv. În cazul curentului alternativ, polii își schimbă continuu locul. Direcția de mișcare a sarcinilor nu este constantă. Curentul trece de la polul pozitiv la polul negativ. Mișcarea sarcinilor pozitive merge în direcția potențialului de scădere. Conform acestui fapt, se introduce conceptul de scădere potențială:

Scăderea potențialului unei secțiuni a unui circuit este scăderea potențialului în cadrul secțiunii. Formal, aceasta este tensiune. Pentru ramurile unui circuit paralel este același lucru.

Căderea de tensiune înseamnă și altceva. Valoarea care caracterizează pierderile de căldură este numeric egală cu produsul dintre curent și rezistența activă a secțiunii. Legile lui Ohm și Kirchhoff, discutate mai jos, sunt formulate pentru acest caz. La motoarele electrice și transformatoare, diferența de potențial poate diferi semnificativ de căderea de tensiune. Acesta din urmă caracterizează pierderile de rezistență activă, în timp ce primul ia în considerare funcționarea completă a sursei de curent.

La rezolvarea problemelor fizice, pentru simplificare, motorul poate include un EMF, a cărui direcție de acțiune este opusă efectului sursei de energie. Se ia în considerare faptul pierderii de energie prin partea reactivă a impedanței. Cursurile de fizică școlare și universitare se disting prin izolarea lor de realitate. De aceea elevii ascultă cu gurile deschise despre fenomenele care au loc în electrotehnică. În perioada premergătoare erei revoluției industriale, au fost descoperite principalele legi, un om de știință trebuie să îmbine rolul de teoretician și de experimentator talentat. Prefațele la lucrările lui Kirchhoff vorbesc deschis despre acest lucru (lucrările lui George Ohm nu au fost traduse în rusă). Profesorii au atras literalmente oameni cu prelegeri suplimentare, aromate cu experimente vizuale, uimitoare.

Legile lui Ohm și Kirchhoff aplicate conexiunii în serie și paralelă a conductorilor

Legile lui Ohm și Kirchhoff sunt folosite pentru a rezolva probleme reale. Primul a dedus egalitatea pur empiric - experimental - al doilea a început cu o analiză matematică a problemei, apoi și-a testat presupunerile cu practică. Iată câteva informații pentru a ajuta la rezolvarea problemei:

Calculați rezistența elementelor în conexiune în serie și paralelă

Algoritmul pentru calcularea circuitelor reale este simplu. Iată câteva puncte referitoare la subiectul luat în considerare:

Când sunt conectate în serie, rezistențele sunt însumate când sunt conectate în paralel, conductivitățile sunt însumate:
1. Pentru rezistențe, legea este rescrisă în formă neschimbată. Cu o conexiune paralelă, rezistența finală este egală cu produsul celor originale împărțit la suma totală. În cazul secvenţial, denumirile sunt însumate.
2. Inductanța acționează ca o reactanță (j*ω*L) și se comportă ca un rezistor obișnuit. În ceea ce privește scrierea formulei, nu este diferit. Nuanța, pentru orice impedanță pur imaginară, este că trebuie să înmulțiți rezultatul cu operatorul j, frecvența circulară ω (2*Pi*f). Când inductoarele sunt conectate în serie, valorile sunt însumate atunci când inductoarele sunt conectate în paralel, valorile reciproce se adună.
3. Rezistența imaginară a capacității se scrie astfel: -j/ω*С. Este ușor de observat: adunând valorile unei conexiuni în serie, obținem o formulă exact așa cum a fost pentru rezistențe și inductanțe într-o conexiune paralelă. Pentru condensatoare este adevărat opusul. Când sunt conectate în paralel, valorile sunt adăugate atunci când sunt conectate în serie, valorile reciproce sunt adăugate.

Tezele pot fi extinse cu ușurință la cazuri arbitrare. Căderea de tensiune între două diode de siliciu deschise este egală cu suma. În practică, este de 1 volt, valoarea exactă depinde de tipul elementului semiconductor și de caracteristici. Sursele de alimentare sunt considerate într-un mod similar: atunci când sunt conectate în serie, evaluările se adună. Paralelul se găsește adesea în substațiile unde transformatoarele sunt amplasate una lângă alta. Tensiunea va fi aceeași (controlată de echipament), împărțită între ramuri. Coeficientul de transformare este strict egal, blocând apariția efectelor negative.

Unii oameni le este dificil: două baterii cu valori diferite sunt conectate în paralel. Cazul este descris de a doua lege a lui Kirchhoff fizica nu poate imagina nicio complexitate. Dacă evaluările a două surse sunt inegale, se ia media aritmetică, dacă rezistența internă a ambelor este neglijată. În caz contrar, ecuațiile Kirchhoff sunt rezolvate pentru toate contururile. Necunoscutele vor fi curenții (trei în total), al căror număr total este egal cu numărul de ecuații. Pentru o înțelegere completă, a fost furnizat un desen.

Un exemplu de rezolvare a ecuațiilor lui Kirchhoff

Să ne uităm la imagine: în funcție de condițiile problemei, sursa E1 este mai puternică decât E2. Luăm direcția curenților din circuit din bunul simț. Dar dacă ar fi introdus greșit, după rezolvarea problemei, una ar fi ieșit cu semn negativ. Apoi a fost necesar să schimbăm direcția. Evident, curentul curge în circuitul extern, așa cum se arată în figură. Compunem ecuațiile Kirchhoff pentru trei circuite, iată ce urmează:

Munca primei surse (puternice) este cheltuită pentru a crea un curent în circuitul extern, depășind slăbiciunea vecinului (curent I2).
A doua sursă nu efectuează lucrări utile asupra încărcăturii și se luptă cu prima. Nu există altă modalitate de a spune.

Conectarea bateriilor de diferite evaluări în paralel este cu siguranță dăunătoare. Ce se observă la o substație atunci când se folosesc transformatoare cu rapoarte de transmisie diferite. Curenții de egalizare nu fac nicio activitate utilă. Diferitele baterii conectate în paralel vor începe să funcționeze eficient atunci când cel puternic scade la nivelul celui slab.