2 kết nối nối tiếp và song song của dây dẫn. Kết nối song song của dây dẫn

Thông thường mọi người đều cảm thấy khó trả lời. Nhưng câu đố này khi áp dụng vào điện học sẽ được giải khá chắc chắn.

Điện bắt đầu bằng định luật Ohm.

Và nếu chúng ta xem xét vấn đề nan giải trong bối cảnh các kết nối song song hoặc nối tiếp - coi một kết nối là con gà và kết nối kia là quả trứng, thì không còn nghi ngờ gì nữa.

Bởi vì định luật Ohm là mạch điện rất nguyên bản. Và nó chỉ có thể nhất quán.

Đúng vậy, họ đã nghĩ ra một tế bào điện và không biết phải làm gì với nó nên ngay lập tức họ nghĩ ra một bóng đèn khác. Và đây là kết quả của nó. Ở đây, một điện áp 1,5 V ngay lập tức chạy như dòng điện, tuân thủ nghiêm ngặt định luật Ohm, xuyên qua bóng đèn đến mặt sau của cùng một cục pin. Và bên trong cục pin, dưới tác động của hóa học phù thủy, các điện tích lại kết thúc ở điểm ban đầu của hành trình. Và do đó, nơi điện áp là 1,5 volt, nó vẫn giữ nguyên như vậy. Nghĩa là, điện áp luôn bằng nhau và các điện tích liên tục chuyển động và lần lượt đi qua bóng đèn và tế bào điện.

Và nó thường được vẽ trên sơ đồ như thế này:

Theo định luật Ohm I=U/R

Khi đó điện trở của bóng đèn (với dòng điện và điện áp mà tôi đã viết) sẽ là

R= 1/U, Ở đâuR = 1 Om

Và sức mạnh sẽ được giải phóng P = TÔI * bạn , nghĩa là P=2,25 Vm

Trong mạch nối tiếp, đặc biệt với ví dụ đơn giản và không thể phủ nhận như vậy, rõ ràng dòng điện chạy qua nó từ đầu đến cuối là như nhau. Và nếu bây giờ chúng ta lấy hai bóng đèn và đảm bảo rằng dòng điện chạy trước qua một bóng đèn rồi qua bóng đèn kia, thì điều tương tự sẽ lại xảy ra - dòng điện sẽ giống nhau ở cả bóng đèn và bóng đèn kia. Mặc dù có kích thước khác nhau. Dòng điện lúc này chịu điện trở của hai bóng đèn, nhưng mỗi bóng đèn đều có điện trở như cũ và giữ nguyên vì nó chỉ được xác định bởi các tính chất vật lý của chính bóng đèn. Chúng tôi tính toán lại dòng điện mới bằng định luật Ohm.

Nó sẽ bằng I=U/R+R, tức là 0,75A, chính xác bằng một nửa dòng điện lúc đầu.

Trong trường hợp này, dòng điện phải vượt qua hai điện trở thì nó trở nên nhỏ hơn. Có thể thấy từ ánh sáng rực rỡ của bóng đèn - chúng hiện đang cháy ở cường độ tối đa. Và tổng điện trở của một chuỗi gồm hai bóng đèn sẽ bằng tổng điện trở của chúng. Biết số học, trong một trường hợp cụ thể, bạn có thể sử dụng phép nhân: nếu N bóng đèn giống hệt nhau mắc nối tiếp thì tổng điện trở của chúng sẽ bằng N nhân với R, trong đó R là điện trở của một bóng đèn. Logic là hoàn hảo.

Và chúng tôi sẽ tiếp tục thí nghiệm của mình. Bây giờ, hãy làm điều gì đó tương tự như những gì chúng ta đã làm với bóng đèn, nhưng chỉ ở phía bên trái của mạch điện: chúng ta sẽ thêm một phần tử điện khác, giống hệt như phần tử đầu tiên. Như bạn có thể thấy, bây giờ tổng điện áp của chúng ta đã tăng gấp đôi và dòng điện đã trở lại 1,5 A, điều này được biểu thị bằng các bóng đèn sẽ sáng trở lại ở công suất tối đa.

Chúng tôi kết luận:

Khi một mạch điện mắc nối tiếp, điện trở và điện áp của các phần tử của nó bằng tổng và dòng điện trên tất cả các phần tử không đổi.

Có thể dễ dàng xác minh rằng tuyên bố này đúng cho cả thành phần hoạt động (tế bào điện) và thành phần thụ động (bóng đèn, điện trở).

Nghĩa là, điều này có nghĩa là điện áp đo được trên một điện trở (được gọi là điện áp rơi) có thể được tính tổng một cách an toàn bằng điện áp đo được trên một điện trở khác và tổng sẽ bằng 3 V. Và tại mỗi điện trở, nó sẽ bằng một nửa - khi đó có 1,5 V. Và điều này là công bằng. Hai tế bào điện tạo ra điện áp và hai bóng đèn tiêu thụ chúng. Bởi vì trong nguồn điện áp, năng lượng của các quá trình hóa học được chuyển hóa thành điện năng có dạng điện áp, còn trong bóng đèn năng lượng tương tự được chuyển hóa từ điện thành nhiệt và ánh sáng.

Hãy quay lại mạch đầu tiên, nối một bóng đèn khác vào đó, nhưng theo cách khác.

Bây giờ điện áp tại các điểm nối hai nhánh giống như trên phần tử điện - 1,5 V. Nhưng vì điện trở của cả hai bóng đèn cũng như cũ nên dòng điện qua mỗi bóng đèn sẽ chạy 1,5 A - "đầy dòng điện phát sáng.

Tế bào điện bây giờ cung cấp dòng điện cho chúng cùng một lúc, do đó, cả hai dòng điện này đều chảy ra khỏi nó cùng một lúc. Nghĩa là tổng dòng điện từ nguồn điện áp sẽ là 1,5 A + 1,5 A = 3,0 A.

Sự khác biệt giữa mạch này và mạch khi các bóng đèn giống nhau được mắc nối tiếp là gì? Chỉ trong ánh sáng rực rỡ của bóng đèn, tức là chỉ trong dòng điện.

Khi đó dòng điện là 0,75 A, nhưng bây giờ nó ngay lập tức là 3 A.

Hóa ra nếu chúng ta so sánh nó với mạch ban đầu, thì khi mắc các bóng đèn nối tiếp (sơ đồ 2), có nhiều điện trở hơn với dòng điện (đó là lý do tại sao nó giảm và các bóng đèn mất độ sáng) và song song kết nối có điện trở ÍT HƠN, mặc dù điện trở của bóng đèn vẫn không thay đổi. Có chuyện gì vậy?

Nhưng thực tế là chúng ta đã quên một sự thật thú vị, đó là con dao nào cũng là con dao hai lưỡi.

Khi chúng ta nói rằng một điện trở chống lại dòng điện, chúng ta dường như quên rằng nó vẫn dẫn dòng điện. Và giờ đây, khi các bóng đèn đã được mắc song song, khả năng dẫn dòng điện tổng thể của chúng thay vì chống lại nó đã tăng lên. Vâng, và theo đó, một số tiền nhất định G, tương tự với điện trở R và nên được gọi là độ dẫn điện. Và nó phải tóm gọn lại ở việc nối song song các dây dẫn.

Vâng, cô ấy đây

Định luật Ohm khi đó sẽ có dạng như sau

TÔI = bạn* G&

Và trong trường hợp kết nối song song, dòng điện I sẽ bằng U*(G+G) = 2*U*G, đó chính xác là những gì chúng ta quan sát được.

Thay thế các phần tử mạch bằng một phần tử chung tương đương

Các kỹ sư thường cần nhận biết dòng điện và điện áp trong tất cả các phần của mạch điện. Nhưng các mạch điện thực tế có thể khá phức tạp và phân nhánh, đồng thời có thể chứa nhiều phần tử tiêu thụ điện tích cực và được kết nối với nhau theo những cách kết hợp hoàn toàn khác nhau. Điều này được gọi là tính toán mạch điện. Nó được thực hiện khi thiết kế cung cấp năng lượng cho ngôi nhà, căn hộ và tổ chức. Trong trường hợp này, điều rất quan trọng là dòng điện và điện áp nào sẽ tác động trong mạch điện, nếu chỉ để chọn các phần dây thích hợp, tải trên toàn bộ mạng hoặc các bộ phận của nó, v.v. Và tôi nghĩ mọi người đều hiểu mạch điện tử phức tạp như thế nào, chứa hàng nghìn, thậm chí hàng triệu phần tử.

Điều đầu tiên tự gợi ý là sử dụng kiến thức về cách hoạt động của dòng điện trong các kết nối mạng đơn giản như nối tiếp và song song. Họ làm điều này: thay vì kết nối nối tiếp được tìm thấy trên mạng của hai hoặc nhiều thiết bị tiêu dùng đang hoạt động (như bóng đèn của chúng tôi), hãy vẽ một kết nối, nhưng sao cho điện trở của nó bằng cả hai. Khi đó hình ảnh dòng điện và điện áp trong phần còn lại của mạch sẽ không thay đổi. Tương tự với các kết nối song song: thay vì chúng, hãy vẽ một phần tử có ĐỘ DẪN giống như cả hai.

Bây giờ, nếu chúng ta vẽ lại mạch, thay thế các kết nối nối tiếp và song song bằng một phần tử, chúng ta sẽ có một mạch gọi là “mạch tương đương tương đương”.

Quy trình này có thể được tiếp tục cho đến khi chúng ta chỉ còn lại quy trình đơn giản nhất - mà chúng tôi đã minh họa định luật Ohm ngay từ đầu. Chỉ thay bóng đèn sẽ có một điện trở duy nhất gọi là điện trở tải tương đương.

Đây là nhiệm vụ đầu tiên. Nó cho phép chúng ta sử dụng định luật Ohm để tính tổng dòng điện trong toàn mạng hoặc tổng dòng tải.

Đây là một tính toán hoàn chỉnh của mạng điện.

Ví dụ

Cho mạch điện có 9 điện trở hoạt động. Nó có thể là bóng đèn hoặc thứ gì khác.

Một điện áp 60 V được đặt vào các đầu vào của nó.

Giá trị điện trở của tất cả các phần tử như sau:

Tìm tất cả các dòng điện và điện áp chưa biết.

Cần phải đi theo con đường tìm kiếm các phần song song và nối tiếp của mạng, tính toán điện trở tương đương của chúng và đơn giản hóa dần mạch điện. Chúng ta thấy rằng R 3, R 9 và R 6 được mắc nối tiếp. Khi đó điện trở tương đương R e 3, 6, 9 sẽ bằng tổng R e 3, 6, 9 = 1 + 4 + 1 Ohm = 6 Ohm.

Bây giờ chúng ta thay thế phần điện trở song song R 8 và R e 3, 6, 9, được R e 8, 3, 6, 9. Chỉ khi nối các dây dẫn song song thì mới phải thêm độ dẫn điện.

Độ dẫn điện được đo bằng đơn vị gọi là siemens, nghịch đảo của ohms.

Lật phân số lại ta có điện trở R e 8, 3, 6, 9 = 2 Ohm

Tương tự như trường hợp đầu tiên, chúng ta kết hợp các điện trở R 2, R e 8, 3, 6, 9 và R 5 mắc nối tiếp, thu được R e 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1 + 2 + 1 = 4 Ôm.

Còn lại hai bước: lấy điện trở tương đương với hai điện trở để mắc song song các dây dẫn R 7 và R e 2, 8, 3, 6, 9, 5.

Nó bằng R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1/(1/4+1/4)=1/(2/4)=4/2 = 2 Ohm

Ở bước cuối cùng, chúng ta tổng hợp tất cả các điện trở mắc nối tiếp R 1, R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 và R 4 và thu được điện trở tương đương với điện trở của toàn mạch R e và bằng tổng của ba điện trở này

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

Chà, chúng ta hãy nhớ đơn vị điện trở mà chúng ta viết trong công thức cuối cùng trong số này đã được đặt tên để vinh danh ai và sử dụng định luật của ông ấy để tính tổng dòng điện trong toàn mạch I

Bây giờ, đi theo hướng ngược lại, theo hướng ngày càng phức tạp của mạng, chúng ta có thể thu được dòng điện và điện áp trong tất cả các chuỗi của mạch khá đơn giản theo định luật Ohm.

Đây là cách tính toán sơ đồ cung cấp điện cho căn hộ, bao gồm các phần song song và nối tiếp. Theo quy luật, điều này không phù hợp trong lĩnh vực điện tử, bởi vì ở đó có rất nhiều thứ hoạt động khác nhau và mọi thứ phức tạp hơn nhiều. Và một mạch như vậy, chẳng hạn, khi bạn không hiểu kết nối của các dây dẫn là song song hay nối tiếp, được tính theo định luật Kirchhoff.

Nội dung:

Dòng điện trong mạch điện được thực hiện thông qua dây dẫn, theo hướng từ nguồn đến người tiêu dùng. Hầu hết các mạch này sử dụng dây đồng và máy thu điện với số lượng nhất định, có điện trở khác nhau. Tùy thuộc vào nhiệm vụ được thực hiện, các mạch điện sử dụng kết nối nối tiếp và song song của dây dẫn. Trong một số trường hợp, cả hai loại kết nối đều có thể được sử dụng thì tùy chọn này sẽ được gọi là hỗn hợp. Mỗi mạch điện đều có những đặc điểm và sự khác biệt riêng nên chúng phải được tính đến trước khi thiết kế mạch điện, sửa chữa, bảo dưỡng các thiết bị điện.

Kết nối nối tiếp của dây dẫn

Trong kỹ thuật điện, việc nối nối tiếp và song song các dây dẫn trong mạch điện có tầm quan trọng rất lớn. Trong số đó, sơ đồ kết nối nối tiếp các dây dẫn thường được sử dụng, giả định rằng cùng một kết nối của người tiêu dùng. Trong trường hợp này, việc đưa vào mạch được thực hiện lần lượt theo thứ tự ưu tiên. Nghĩa là, điểm đầu của một người tiêu dùng được kết nối với điểm cuối của người tiêu dùng khác bằng dây mà không cần bất kỳ nhánh nào.

Các đặc tính của mạch điện như vậy có thể được xem xét bằng ví dụ về các phần của mạch có hai tải. Dòng điện, điện áp và điện trở trên mỗi chúng phải được ký hiệu tương ứng là I1, U1, R1 và I2, U2, R2. Kết quả thu được hệ thức biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng như sau: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Dữ liệu thu được được xác nhận trong thực tế bằng cách thực hiện các phép đo bằng ampe kế và vôn kế của các phần tương ứng.

Do đó, kết nối nối tiếp của dây dẫn có các đặc điểm riêng sau:

Cường độ dòng điện trong tất cả các phần của mạch sẽ như nhau.
Tổng điện áp của mạch là tổng điện áp ở mỗi phần.
Tổng điện trở bao gồm điện trở của từng dây dẫn riêng lẻ.

Các tỷ số này phù hợp với số lượng dây dẫn mắc nối tiếp bất kỳ. Tổng giá trị điện trở luôn cao hơn điện trở của bất kỳ dây dẫn riêng lẻ nào. Điều này là do tổng chiều dài của chúng tăng lên khi mắc nối tiếp, điều này cũng dẫn đến sự gia tăng điện trở.

Nếu bạn kết nối các phần tử giống hệt nhau trong chuỗi n, bạn sẽ nhận được R = n x R1, trong đó R là tổng điện trở, R1 là điện trở của một phần tử và n là số phần tử. Ngược lại, điện áp U được chia thành các phần bằng nhau, mỗi phần nhỏ hơn tổng giá trị n lần. Ví dụ: nếu 10 đèn có cùng công suất được mắc nối tiếp vào mạng có điện áp 220 vôn thì điện áp ở bất kỳ đèn nào trong số chúng sẽ là: U1 = U/10 = 22 vôn.

Các dây dẫn mắc nối tiếp có một tính năng đặc biệt. Nếu ít nhất một trong số chúng bị hỏng trong quá trình hoạt động, dòng điện sẽ dừng lại trong toàn bộ mạch. Ví dụ nổi bật nhất là khi một bóng đèn bị cháy trong mạch nối tiếp dẫn đến hỏng toàn bộ hệ thống. Để xác định bóng đèn bị cháy, bạn cần kiểm tra toàn bộ vòng hoa.

Kết nối song song của dây dẫn

Trong mạng điện, dây dẫn có thể được kết nối theo nhiều cách khác nhau: nối tiếp, song song và kết hợp. Trong số đó, kết nối song song là một lựa chọn khi các dây dẫn ở điểm đầu và điểm cuối được nối với nhau. Do đó, điểm đầu và điểm cuối của tải được kết nối với nhau và bản thân các tải được đặt song song với nhau. Một mạch điện có thể có hai, ba hoặc nhiều dây dẫn mắc song song.

Nếu chúng ta xem xét một kết nối nối tiếp và song song, cường độ dòng điện ở kết nối sau có thể được nghiên cứu bằng cách sử dụng mạch sau. Lấy hai bóng đèn sợi đốt có cùng điện trở và mắc song song. Để điều khiển, mỗi bóng đèn được kết nối với bóng đèn riêng. Ngoài ra, một ampe kế khác được sử dụng để theo dõi tổng dòng điện trong mạch. Mạch thử nghiệm được bổ sung bằng nguồn điện và chìa khóa.

Sau khi đóng phím, bạn cần theo dõi số đọc của dụng cụ đo. Ampe kế trên đèn số 1 sẽ hiển thị dòng điện I1 và trên đèn số 2 sẽ hiển thị dòng điện I2. Ampe kế tổng quát hiển thị giá trị dòng điện bằng tổng dòng điện của các mạch riêng lẻ mắc song song: I = I1 + I2. Không giống như kết nối nối tiếp, nếu một trong các bóng đèn bị cháy thì bóng đèn còn lại sẽ hoạt động bình thường. Vì vậy, kết nối song song của các thiết bị được sử dụng trong mạng điện gia đình.

Sử dụng cùng một mạch, bạn có thể đặt giá trị của điện trở tương đương. Với mục đích này, một vôn kế được thêm vào mạch điện. Điều này cho phép bạn đo điện áp trong kết nối song song, trong khi dòng điện vẫn giữ nguyên. Ngoài ra còn có các điểm giao nhau cho dây dẫn nối cả hai đèn.

Theo kết quả đo, tổng điện áp cho kết nối song song sẽ là: U = U1 = U2. Sau này, bạn có thể tính toán điện trở tương đương, điện trở này thay thế có điều kiện tất cả các phần tử trong một mạch nhất định. Khi mắc song song, theo định luật Ohm I = U/R, ta có công thức sau: U/R = U1/R1 + U2/R2, trong đó R là điện trở tương đương, R1 và R2 là điện trở của cả hai bóng đèn, U = U1 = U2 là giá trị điện áp ghi trên vôn kế.

Người ta cũng nên tính đến thực tế là dòng điện trong mỗi mạch cộng lại bằng tổng cường độ dòng điện của toàn bộ mạch. Ở dạng cuối cùng, công thức phản ánh điện trở tương đương sẽ như sau: 1/R = 1/R1 + 1/R2. Khi số lượng phần tử trong chuỗi như vậy tăng lên thì số lượng số hạng trong công thức cũng tăng lên. Sự khác biệt về các thông số cơ bản giúp phân biệt các nguồn dòng điện với nhau, cho phép chúng được sử dụng trong các mạch điện khác nhau.

Đấu nối song song của dây dẫn có đặc điểm là giá trị điện trở tương đương khá thấp nên cường độ dòng điện sẽ tương đối cao. Yếu tố này cần được tính đến khi một số lượng lớn các thiết bị điện được cắm vào ổ cắm. Trong trường hợp này, dòng điện tăng lên đáng kể, dẫn đến đường dây cáp quá nóng và gây cháy sau đó.

Định luật nối tiếp và song song của dây dẫn

Những luật liên quan đến cả hai loại kết nối dây dẫn này đã được thảo luận một phần trước đó.

Để hiểu rõ hơn và nhận thức theo nghĩa thực tế về cách đấu nối tiếp và song song của dây dẫn, cần xem xét các công thức theo một trình tự nhất định:

Một kết nối nối tiếp giả định cùng một dòng điện trong mỗi dây dẫn: I = I1 = I2.
Việc nối song song và nối tiếp các dây dẫn được giải thích khác nhau trong từng trường hợp. Ví dụ: với kết nối nối tiếp, điện áp trên tất cả các dây dẫn sẽ bằng nhau: U1 = IR1, U2 = IR2. Ngoài ra, với đấu nối nối tiếp, điện áp là tổng các điện áp của từng dây dẫn: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Tổng điện trở của mạch trong mắc nối tiếp bao gồm tổng điện trở của tất cả các dây dẫn riêng lẻ, bất kể số lượng của chúng.
Khi mắc song song, điện áp của toàn mạch bằng điện áp trên mỗi dây dẫn: U1 = U2 = U.
Tổng dòng điện đo được trong toàn mạch bằng tổng dòng điện chạy qua tất cả các dây dẫn mắc song song: I = I1 + I2.

Để thiết kế mạng điện hiệu quả hơn, bạn cần có kiến thức tốt về cách mắc nối tiếp, song song của các dây dẫn và các định luật của nó, tìm ra ứng dụng thực tế hợp lý nhất cho chúng.

Kết nối hỗn hợp của dây dẫn

Mạng điện thường sử dụng các kết nối song song và hỗn hợp nối tiếp của các dây dẫn được thiết kế cho các điều kiện hoạt động cụ thể. Tuy nhiên, tùy chọn thứ ba thường được ưu tiên nhất, đó là một tập hợp các kết hợp bao gồm nhiều loại hợp chất khác nhau.

Trong các mạch hỗn hợp như vậy, các kết nối nối tiếp và song song của dây dẫn được sử dụng tích cực, những ưu và nhược điểm của chúng phải được tính đến khi thiết kế mạng điện. Các kết nối này không chỉ bao gồm các điện trở riêng lẻ mà còn bao gồm các phần khá phức tạp bao gồm nhiều phần tử.

Kết nối hỗn hợp được tính toán theo các đặc tính đã biết của kết nối nối tiếp và song song. Phương pháp tính toán bao gồm việc chia mạch thành các thành phần đơn giản hơn, được tính toán riêng biệt và sau đó tổng hợp lại với nhau.

Kết nối nối tiếp, song song và hỗn hợp của điện trở. Một số lượng đáng kể các máy thu có trong mạch điện (đèn điện, thiết bị sưởi điện, v.v.) có thể được coi là một số phần tử có tác dụng nhất định. sức chống cự. Tình huống này cho chúng ta cơ hội, khi vẽ và nghiên cứu các mạch điện, để thay thế các máy thu cụ thể bằng điện trở có điện trở nhất định. Có những phương pháp sau kết nối điện trở(máy thu năng lượng điện): nối tiếp, song song và hỗn hợp.

Nối tiếp các điện trở. Đối với kết nối nối tiếp một số điện trở, đầu của điện trở thứ nhất được nối với đầu điện trở thứ hai, đầu cuối của điện trở thứ hai đến đầu của điện trở thứ ba, v.v. Với kết nối này, tất cả các phần tử của mạch nối tiếp đều đi qua
cùng dòng điện I.
Kết nối nối tiếp của máy thu được minh họa trong hình. 25, A.
.Thay đèn bằng các điện trở có điện trở R1, R2 và R3, ta được mạch điện như hình. 25, b.
Nếu chúng ta giả sử rằng Ro = 0 trong nguồn thì đối với ba điện trở mắc nối tiếp, theo định luật thứ hai của Kirchhoff, chúng ta có thể viết:

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

Ở đâu R eq =R 1 + R 2 + R 3.
Do đó, điện trở tương đương của mạch nối tiếp bằng tổng điện trở của tất cả các điện trở mắc nối tiếp vì điện áp trong các phần riêng lẻ của mạch tuân theo định luật Ohm: U 1 = IR 1 ; U 2 = IR 2, U 3 = IR з và trong trường hợp này E = U, thì đối với mạch đang xét

U = U 1 + U 2 + bạn 3 (20)

Do đó, điện áp U tại các cực nguồn bằng tổng điện áp ở mỗi điện trở mắc nối tiếp.
Từ các công thức này, cũng có thể suy ra rằng điện áp được phân bổ giữa các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ với điện trở của chúng:

U 1: U 2: U 3 = R 1: R 2: R 3 (21)

nghĩa là, điện trở của bất kỳ máy thu nào trong mạch nối tiếp càng lớn thì điện áp đặt vào nó càng lớn.

Nếu một số điện trở, ví dụ n, có cùng điện trở R1 mắc nối tiếp thì điện trở tương đương của mạch Rek sẽ lớn hơn điện trở R1 n lần, tức là Rek = nR1. Điện áp U1 trên mỗi điện trở trong trường hợp này nhỏ hơn n lần so với điện áp tổng U:

Khi các máy thu được mắc nối tiếp, sự thay đổi điện trở của một trong số chúng ngay lập tức kéo theo sự thay đổi điện áp ở các máy thu khác được kết nối với nó. Khi mạch điện bị tắt hoặc đứt, dòng điện ở một trong các máy thu và trong các máy thu còn lại sẽ dừng lại. Do đó, kết nối nối tiếp của máy thu hiếm khi được sử dụng - chỉ trong trường hợp điện áp của nguồn năng lượng điện lớn hơn điện áp định mức mà người tiêu dùng được thiết kế. Ví dụ, điện áp trong mạng điện mà các toa tàu điện ngầm được cấp nguồn là 825 V, trong khi điện áp danh định của đèn điện sử dụng trong các toa này là 55 V. Do đó, trong các toa tàu điện ngầm, đèn điện được bật nối tiếp, 15 đèn trong mỗi mạch.
Kết nối song song của điện trở. Trong kết nối song song một số máy thu, chúng được nối giữa hai điểm của mạch điện, tạo thành các nhánh song song (Hình 26, a). Thay thế

đèn có các điện trở có điện trở R1, R2, R3 ta được mạch điện như hình 2. 26, b.
Khi mắc song song, cùng một điện áp U được đặt vào tất cả các điện trở. Do đó, theo định luật Ohm:

Tôi 1 =U/R 1; I 2 =U/R 2 ; Tôi 3 =U/R 3.

Dòng điện chạy trong phần không phân nhánh của mạch theo định luật Kirchhoff I = I 1 +I 2 +I 3, hoặc

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

Do đó, điện trở tương đương của đoạn mạch đang xét khi mắc song song ba điện trở được xác định theo công thức

1/tương đương = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 (24)

Bằng cách đưa vào công thức (24) thay cho các giá trị 1/R eq, 1/R 1, 1/R 2 và 1/R 3 các độ dẫn tương ứng G eq, G 1, G 2 và G 3, chúng ta thu được: độ dẫn tương đương của mạch song song bằng tổng độ dẫn của các điện trở mắc song song:

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

Do đó, khi số lượng điện trở mắc song song tăng lên thì độ dẫn điện của mạch điện tăng lên và điện trở giảm xuống.
Từ các công thức trên, dòng điện được phân bố giữa các nhánh song song tỷ lệ nghịch với điện trở của chúng hoặc tỷ lệ thuận với độ dẫn điện của chúng. Ví dụ, với ba nhánh

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

Về vấn đề này, có sự tương đồng hoàn toàn giữa sự phân bố dòng điện dọc theo các nhánh riêng lẻ và sự phân bố dòng nước qua đường ống.
Các công thức đã cho giúp xác định điện trở mạch tương đương cho các trường hợp cụ thể khác nhau. Ví dụ: Hai điện trở mắc song song thì điện trở mạch điện là

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

với ba điện trở mắc song song

Req =R 1 R 2 R 3 /(R 1 R 2 +R 2 R 3 +R 1 R 3)

Khi một số điện trở, ví dụ n, có cùng điện trở R1 được mắc song song, thì điện trở mạch thu được Rec sẽ nhỏ hơn n lần so với điện trở R1, tức là.

R eq = R1/n(27)

Dòng điện I1 đi qua mỗi nhánh trong trường hợp này sẽ nhỏ hơn n lần so với dòng điện tổng:

I1 = tôi/n (28)

Khi các máy thu được kết nối song song, tất cả chúng đều có cùng điện áp và chế độ hoạt động của từng máy thu không phụ thuộc vào các máy thu khác. Điều này có nghĩa là dòng điện đi qua bất kỳ máy thu nào sẽ không có ảnh hưởng đáng kể đến các máy thu khác. Bất cứ khi nào bất kỳ bộ thu nào bị tắt hoặc bị lỗi, các bộ thu còn lại vẫn bật.

có giá trị lớn. Do đó, kết nối song song có những ưu điểm đáng kể so với kết nối nối tiếp, do đó nó được sử dụng rộng rãi nhất. Đặc biệt, đèn điện và động cơ được thiết kế để hoạt động ở điện áp (định mức) nhất định luôn được kết nối song song.
Trên đầu máy điện DC và một số đầu máy diesel, động cơ kéo phải được bật ở các điện áp khác nhau trong quá trình điều khiển tốc độ để chúng chuyển từ nối tiếp sang nối song song trong quá trình tăng tốc.

Kết nối hỗn hợp của điện trở. Hợp chất hỗn hợpĐây là kết nối trong đó một số điện trở được mắc nối tiếp và một số điện trở được mắc song song. Ví dụ, trong sơ đồ của Hình. 27, và có hai điện trở mắc nối tiếp có điện trở R1 và R2, một điện trở có điện trở R3 được mắc song song với chúng và một điện trở có điện trở R4 được mắc nối tiếp với một nhóm điện trở có điện trở R1, R2 và R3 .
Điện trở tương đương của mạch trong kết nối hỗn hợp thường được xác định bằng phương pháp chuyển đổi, trong đó mạch phức tạp được chuyển đổi thành mạch đơn giản theo các bước liên tiếp. Ví dụ, đối với sơ đồ trong Hình. 27, trước tiên xác định điện trở tương đương R12 của các điện trở mắc nối tiếp có điện trở R1 và R2: R12 = R1 + R2. Trong trường hợp này, sơ đồ trong hình. 27 và được thay thế bằng mạch tương đương trong hình. 27, b. Khi đó điện trở tương đương R123 của các điện trở mắc song song và R3 được xác định theo công thức

R 123 = R 12 R 3 / (R 12 + R 3) = (R 1 + R 2) R 3 / (R 1 + R 2 + R 3).

Trong trường hợp này, sơ đồ trong hình. 27, b được thay thế bằng mạch tương đương của Hình. 27, v. Sau đó, điện trở tương đương của toàn bộ mạch được tìm bằng cách tính tổng điện trở R123 và điện trở R4 mắc nối tiếp với nó:

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

Các kết nối nối tiếp, song song và hỗn hợp được sử dụng rộng rãi để thay đổi điện trở của biến trở khởi động khi khởi động nhà máy điện. tái bút dòng điện một chiều.

Dòng điện trong mạch điện đi qua dây dẫn từ nguồn điện áp đến tải, nghĩa là đến đèn và thiết bị. Trong hầu hết các trường hợp, dây đồng được sử dụng làm dây dẫn. Mạch có thể chứa một số phần tử có điện trở khác nhau. Trong mạch điện dụng cụ, dây dẫn có thể được mắc song song hoặc nối tiếp và cũng có thể có nhiều loại hỗn hợp.

Một phần tử mạch có điện trở được gọi là điện trở; điện áp của phần tử này là hiệu điện thế giữa hai đầu của điện trở. Các kết nối điện song song và nối tiếp của dây dẫn được đặc trưng bởi một nguyên lý hoạt động duy nhất, theo đó dòng điện chạy từ cộng sang âm và điện thế giảm theo. Trong các mạch điện, điện trở của dây được lấy bằng 0 vì nó thấp không đáng kể.

Kết nối song song giả định rằng các phần tử của mạch được kết nối song song với nguồn và được bật đồng thời. Kết nối nối tiếp có nghĩa là các dây dẫn điện trở được kết nối theo trình tự nghiêm ngặt lần lượt.

Khi tính toán, phương pháp lý tưởng hóa được sử dụng, giúp đơn giản hóa đáng kể sự hiểu biết. Trên thực tế, trong các mạch điện, điện thế giảm dần khi nó di chuyển qua hệ thống dây điện và các phần tử được kết nối song song hoặc nối tiếp.

Kết nối nối tiếp của dây dẫn

Sơ đồ kết nối nối tiếp có nghĩa là chúng được bật theo một trình tự nhất định, lần lượt. Hơn nữa, sức mạnh hiện tại của tất cả bọn họ đều ngang nhau. Những yếu tố này tạo ra một áp lực tổng thể trong khu vực. Điện tích không tích lũy trong các nút của mạch điện, vì nếu không sẽ có sự thay đổi về điện áp và dòng điện. Với điện áp không đổi, dòng điện được xác định bởi giá trị của điện trở mạch, vì vậy trong mạch nối tiếp, điện trở sẽ thay đổi nếu một tải thay đổi.

Nhược điểm của sơ đồ này là nếu một phần tử bị hỏng thì các phần tử khác cũng mất khả năng hoạt động do mạch bị hỏng. Một ví dụ là một vòng hoa sẽ không hoạt động nếu một bóng đèn bị cháy. Đây là điểm khác biệt chính so với kết nối song song, trong đó các phần tử có thể hoạt động riêng biệt.

Mạch tuần tự giả định rằng do kết nối một cấp của các dây dẫn nên điện trở của chúng bằng nhau tại bất kỳ điểm nào trong mạng. Tổng điện trở bằng tổng mức giảm điện áp của từng phần tử mạng riêng lẻ.

Với kiểu kết nối này, đầu dây dẫn này được nối với đầu dây dẫn khác. Đặc điểm chính của kết nối là tất cả các dây dẫn nằm trên một dây không có nhánh và một dòng điện chạy qua mỗi dây dẫn. Tuy nhiên, tổng điện áp bằng tổng điện áp trên mỗi điện áp. Bạn cũng có thể nhìn kết nối từ một quan điểm khác - tất cả các dây dẫn được thay thế bằng một điện trở tương đương và dòng điện trên nó trùng với tổng dòng điện đi qua tất cả các điện trở. Điện áp tích lũy tương đương là tổng các giá trị điện áp trên mỗi điện trở. Đây là cách xuất hiện sự khác biệt tiềm năng trên điện trở.

Sử dụng kết nối chuỗi vòng rất hữu ích khi bạn cần bật và tắt một thiết bị cụ thể. Ví dụ, chuông điện chỉ có thể đổ chuông khi có kết nối với nguồn điện áp và nút bấm. Quy tắc đầu tiên phát biểu rằng nếu không có dòng điện trên ít nhất một phần tử của mạch thì sẽ không có dòng điện trên phần còn lại. Theo đó, nếu có dòng điện trong một dây dẫn thì nó cũng có ở những dây dẫn khác. Một ví dụ khác là đèn pin chạy bằng pin, đèn này chỉ sáng nếu có pin, bóng đèn hoạt động và nhấn nút.

Trong một số trường hợp, mạch tuần tự không thực tế. Trong một căn hộ có hệ thống chiếu sáng bao gồm nhiều đèn, đèn treo tường, đèn chùm, bạn không nên tổ chức sơ đồ kiểu này vì không cần thiết phải bật tắt đèn ở tất cả các phòng cùng một lúc. Với mục đích này, tốt hơn là sử dụng kết nối song song để có thể bật đèn trong từng phòng riêng lẻ.

Kết nối song song của dây dẫn

Trong mạch song song, các dây dẫn là một tập hợp các điện trở, một số đầu của chúng được lắp ráp thành một nút và các đầu còn lại được lắp ráp thành nút thứ hai. Giả sử rằng điện áp trong kiểu kết nối song song là như nhau ở tất cả các phần của mạch điện. Các phần song song của mạch điện được gọi là các nhánh và đi qua hai nút kết nối; chúng có cùng điện áp. Điện áp này bằng giá trị trên mỗi dây dẫn. Tổng các chỉ số nghịch đảo của điện trở của các nhánh cũng là nghịch đảo đối với điện trở của một phần riêng lẻ của mạch của mạch song song.

Đối với các kết nối song song và nối tiếp, hệ thống tính toán điện trở của từng dây dẫn là khác nhau. Trong trường hợp mạch song song, dòng điện chạy qua các nhánh làm tăng độ dẫn điện của mạch và giảm tổng điện trở. Khi mắc song song nhiều điện trở có giá trị giống nhau thì tổng điện trở của mạch điện đó sẽ nhỏ hơn một điện trở một số lần bằng .

Mỗi nhánh có một điện trở, dòng điện khi đến điểm phân nhánh sẽ được chia và phân kỳ theo từng điện trở, giá trị cuối cùng của nó bằng tổng các dòng điện ở tất cả các điện trở. Tất cả các điện trở được thay thế bằng một điện trở tương đương. Áp dụng định luật Ohm, giá trị của điện trở trở nên rõ ràng - trong một mạch song song, các giá trị nghịch đảo với điện trở trên các điện trở được tính tổng.

Với mạch này, giá trị hiện tại tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở. Dòng điện trong các điện trở không được kết nối với nhau, vì vậy nếu một trong số chúng bị tắt, điều này sẽ không ảnh hưởng đến những điện trở khác. Vì lý do này, mạch này được sử dụng trong nhiều thiết bị.

Khi xem xét khả năng sử dụng mạch song song trong cuộc sống hàng ngày, nên lưu ý đến hệ thống chiếu sáng căn hộ. Tất cả các đèn và đèn chùm phải được kết nối song song; trong trường hợp này, việc bật và tắt một trong số chúng không ảnh hưởng đến hoạt động của các đèn còn lại. Như vậy, bằng cách thêm một công tắc cho mỗi bóng đèn trong một nhánh của mạch điện, bạn có thể bật tắt đèn tương ứng khi cần thiết. Tất cả các đèn khác hoạt động độc lập.

Tất cả các thiết bị điện được kết nối song song vào mạng điện có điện áp 220 V, sau đó chúng được kết nối với nhau. Nghĩa là, tất cả các thiết bị đều được kết nối bất kể kết nối của các thiết bị khác.

Định luật nối tiếp và song song của dây dẫn

Để hiểu chi tiết trong thực tế cả hai loại kết nối này, chúng tôi trình bày các công thức giải thích quy luật của các loại kết nối này. Tính toán công suất cho các kết nối song song và nối tiếp là khác nhau.

Trong đoạn mạch nối tiếp, dòng điện chạy qua tất cả các dây dẫn là như nhau:

Theo định luật Ohm, những kiểu nối dây dẫn này được giải thích khác nhau trong những trường hợp khác nhau. Vì vậy, trong trường hợp mạch nối tiếp, các điện áp bằng nhau:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Ngoài ra, tổng điện áp bằng tổng điện áp của từng dây dẫn:

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

Tổng điện trở của mạch điện được tính bằng tổng điện trở hoạt động của tất cả các dây dẫn, bất kể số lượng của chúng.

Trong trường hợp mạch song song, tổng điện áp của mạch tương tự như điện áp của các phần tử riêng lẻ:

Và tổng cường độ dòng điện được tính bằng tổng các dòng điện tồn tại trong tất cả các dây dẫn đặt song song:

Để đảm bảo hiệu quả tối đa của mạng điện, cần hiểu rõ bản chất của cả hai loại kết nối và áp dụng chúng một cách khéo léo, vận dụng các quy luật và tính toán tính hợp lý khi thực hiện trong thực tế.

Kết nối hỗn hợp của dây dẫn

Các mạch điện trở nối tiếp và song song có thể được kết hợp thành một mạch điện nếu cần thiết. Ví dụ, cho phép mắc các điện trở song song nối tiếp hoặc theo nhóm; loại này được coi là kết hợp hoặc hỗn hợp.

Trong trường hợp này, tổng điện trở được tính bằng cách tính tổng các giá trị của kết nối song song trong hệ thống và của kết nối nối tiếp. Đầu tiên, cần tính điện trở tương đương của các điện trở trong mạch nối tiếp, sau đó là các phần tử của mạch song song. Kết nối nối tiếp được coi là ưu tiên và các mạch thuộc loại kết hợp này thường được sử dụng trong các thiết bị và đồ dùng gia đình.

Vì vậy, bằng cách xem xét các loại kết nối dây dẫn trong mạch điện và dựa trên quy luật hoạt động của chúng, bạn có thể hiểu đầy đủ bản chất của việc tổ chức mạch điện của hầu hết các thiết bị điện gia dụng. Đối với các kết nối song song và nối tiếp, việc tính toán điện trở và dòng điện là khác nhau. Biết các nguyên tắc tính toán và công thức, bạn có thể sử dụng thành thạo từng loại tổ chức mạch để kết nối các phần tử một cách tối ưu và đạt hiệu quả tối đa.

Khi giải quyết vấn đề, người ta thường biến đổi mạch sao cho đơn giản nhất có thể. Để làm điều này, các phép biến đổi tương đương được sử dụng. Tương đương là những phép biến đổi của một phần mạch điện trong đó dòng điện và điện áp ở phần không biến đổi không thay đổi.

Có bốn loại kết nối dây dẫn chính: nối tiếp, song song, hỗn hợp và cầu.

Kết nối nối tiếp

Kết nối nối tiếp- đây là kết nối trong đó cường độ dòng điện trong toàn bộ mạch là như nhau. Một ví dụ nổi bật về mối liên hệ nối tiếp là một vòng hoa cây thông Noel cũ. Ở đó, các bóng đèn được nối nối tiếp nhau. Bây giờ hãy tưởng tượng một bóng đèn bị cháy, mạch điện bị đứt và các bóng đèn còn lại tắt. Sự cố của một phần tử dẫn đến việc tắt tất cả các phần tử khác; đây là một nhược điểm đáng kể của kết nối nối tiếp.

Khi mắc nối tiếp, điện trở của các phần tử được cộng lại.

Kết nối song song

Kết nối song song- đây là kết nối trong đó điện áp ở các đầu của phần mạch là như nhau. Kết nối song song là phổ biến nhất, chủ yếu là do tất cả các phần tử có cùng điện áp, dòng điện được phân bổ khác nhau và khi một trong các phần tử thoát ra, tất cả các phần tử còn lại vẫn tiếp tục hoạt động.

Trong một kết nối song song, điện trở tương đương được tìm thấy là:

Trường hợp hai điện trở mắc song song

Trường hợp ba điện trở mắc song song:

Hợp chất hỗn hợp

Hợp chất hỗn hợp– một kết nối, là tập hợp các kết nối nối tiếp và song song. Để tìm điện trở tương đương, bạn cần “thu gọn” mạch bằng cách biến đổi lần lượt các phần song song và nối tiếp của mạch.

Đầu tiên, chúng ta hãy tìm điện trở tương đương cho phần song song của mạch điện, sau đó cộng vào đó điện trở còn lại R 3 . Cần hiểu rằng sau khi chuyển đổi, điện trở tương đương R 1 R 2 và điện trở R 3 được mắc nối tiếp.