Tổng điện trở trong kết nối nối tiếp. Kết nối song song và nối tiếp. Kết nối nối tiếp và song song của dây dẫn

Hãy kiểm tra tính hợp lệ của các công thức được hiển thị ở đây bằng một thử nghiệm đơn giản.

Hãy lấy hai điện trở MLT-2 TRÊN 3 Và 47 Ohm và nối chúng thành chuỗi. Sau đó, chúng tôi đo tổng điện trở của mạch thu được bằng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số. Như chúng ta có thể thấy, nó bằng tổng điện trở của các điện trở trong chuỗi này.

Đo tổng điện trở trong kết nối nối tiếp

Bây giờ hãy kết nối song song các điện trở của chúng ta và đo tổng điện trở của chúng.

Đo điện trở trong kết nối song song

Như bạn có thể thấy, điện trở thu được (2,9 Ohms) nhỏ hơn điện trở nhỏ nhất (3 Ohms) có trong chuỗi. Điều này dẫn đến một quy tắc nổi tiếng khác có thể được áp dụng trong thực tế:

Khi các điện trở mắc song song thì tổng điện trở của mạch sẽ nhỏ hơn điện trở nhỏ nhất có trong mạch này.

Những gì khác cần được xem xét khi kết nối điện trở?

Trước hết, nhất thiết công suất định mức của chúng được tính đến. Ví dụ: chúng ta cần chọn một điện trở thay thế cho 100 Ohm và sức mạnh 1 W. Hãy lấy hai điện trở mỗi điện trở 50 ohm và nối chúng nối tiếp. Hai điện trở này nên tiêu thụ bao nhiêu điện năng?

Vì cùng một dòng điện một chiều chạy qua các điện trở mắc nối tiếp (ví dụ 0,1 A) và điện trở của mỗi vật bằng nhau 50 ôm, thì công suất tiêu tán của mỗi chúng ít nhất phải bằng 0,5 W. Kết quả là, trên mỗi người trong số họ sẽ có 0,5 W quyền lực. Tổng cộng điều này sẽ giống nhau 1 W.

Ví dụ này khá thô thiển. Vì vậy, nếu nghi ngờ, bạn nên dùng điện trở có nguồn dự trữ.

Đọc thêm về tiêu tán điện trở.

Thứ hai, khi kết nối nên sử dụng điện trở cùng loại, ví dụ dòng MLT. Tất nhiên, không có gì sai khi lấy những cái khác nhau. Đây chỉ là một khuyến nghị.

1. Tìm điện trở tương đương của các đoạn mạch có các điện trở mắc song song. Hình 2. Đấu nối tiếp các điện trở. Để tính điện trở của các kết nối như vậy, toàn bộ mạch được chia thành các phần đơn giản, bao gồm các điện trở được mắc song song hoặc nối tiếp.

Kết quả này xuất phát từ thực tế là điện tích không thể tích lũy tại các điểm phân nhánh dòng điện (nút A và B) trong mạch điện một chiều. Kết quả này đúng cho bất kỳ số lượng dây dẫn nào được mắc song song.

Trong bộ lễ phục. 1.9.3 cho thấy một ví dụ về mạch phức tạp như vậy và chỉ ra trình tự tính toán. Cần lưu ý rằng không phải tất cả các mạch phức tạp bao gồm các dây dẫn có điện trở khác nhau đều có thể được tính toán bằng công thức cho các kết nối nối tiếp và song song.

Khi các dây dẫn mắc nối tiếp thì dòng điện qua tất cả các dây dẫn là như nhau. Trong kết nối song song, độ sụt áp giữa hai nút kết nối các phần tử của mạch là như nhau đối với tất cả các phần tử.

Nghĩa là, điện trở của điện trở càng lớn thì điện áp rơi trên nó càng lớn. Kết quả là, một số điện trở có thể được kết nối với một điểm (nút điện). Với kết nối này, một dòng điện riêng biệt sẽ chạy qua mỗi điện trở. Cường độ dòng điện này sẽ tỷ lệ nghịch với điện trở của điện trở.

Như vậy, khi mắc song song các điện trở có điện trở khác nhau thì tổng điện trở sẽ luôn nhỏ hơn giá trị của từng điện trở nhỏ nhất. Điện áp giữa các điểm A và B vừa là điện áp tổng cho toàn bộ phần mạch vừa là điện áp trên từng điện trở riêng lẻ. Kết nối hỗn hợp là một phần của mạch điện trong đó một số điện trở được mắc nối tiếp và một số điện trở mắc song song.

Mạch được chia thành các phần chỉ có các kết nối song song hoặc chỉ nối tiếp. Tổng điện trở được tính cho từng phần riêng lẻ. Tính tổng trở của toàn bộ mạch kết nối hỗn hợp. Ngoài ra còn có một cách nhanh hơn để tính tổng điện trở cho kết nối hỗn hợp. Nếu các điện trở mắc nối tiếp thì cộng chúng lại với nhau.

Nghĩa là khi mắc nối tiếp, các điện trở sẽ được mắc nối tiếp nhau. Hình 4 cho thấy ví dụ đơn giản nhất về kết nối điện trở hỗn hợp. Sau khi tính toán điện trở tương đương của các điện trở, mạch được vẽ lại. Thông thường sẽ thu được một mạch có điện trở tương đương mắc nối tiếp.4. Hình 5. Tính điện trở của đoạn mạch có đấu nối hỗn hợp các điện trở.

Kết quả là, bạn sẽ học từ đầu không chỉ cách phát triển thiết bị của riêng mình mà còn cả cách giao tiếp với các thiết bị ngoại vi khác nhau với chúng! Nút là điểm phân nhánh trong mạch có ít nhất ba dây dẫn được kết nối. Kết nối nối tiếp các điện trở được sử dụng để tăng điện trở.

Điện áp song song

Như bạn thấy, việc tính điện trở của hai điện trở song song thuận tiện hơn nhiều. Kết nối song song của điện trở thường được sử dụng trong trường hợp cần điện trở cao hơn. Để làm được điều này, theo quy luật, người ta sử dụng các điện trở có cùng công suất và cùng điện trở.

Tổng điện trở Rtot

Kết nối điện trở này được gọi là chuỗi. Do đó, chúng tôi thu được U = 60 V, tức là không tồn tại sự bằng nhau giữa suất điện động của nguồn dòng và điện áp của nó. Bây giờ chúng ta sẽ lần lượt bật ampe kế ở từng nhánh của mạch điện, ghi nhớ chỉ số của thiết bị. Do đó, khi các điện trở mắc song song, điện áp ở các cực của nguồn dòng bằng điện áp rơi trên mỗi điện trở.

Sự phân nhánh của dòng điện thành các nhánh song song này tương tự như dòng chất lỏng chảy qua các đường ống. Bây giờ chúng ta hãy xem xét tổng điện trở của mạch ngoài gồm hai điện trở mắc song song sẽ bằng bao nhiêu.

Chúng ta hãy quay trở lại mạch hiển thị trong hình. 3, và hãy xem điện trở tương đương của hai điện trở mắc song song sẽ là bao nhiêu. Tương tự, với mỗi nhánh I1 = U1/R1, I2 = U2/R2, trong đó I1 và I2 là dòng điện chạy trong các nhánh; U1 và U2 - điện áp trên các nhánh; R1 và R2 - điện trở nhánh.

Điều này có nghĩa là tổng điện trở của mạch sẽ luôn thấp hơn bất kỳ điện trở nào được mắc song song. 2. Nếu những phần này bao gồm các điện trở mắc nối tiếp thì trước tiên hãy tính điện trở của chúng. Bằng cách áp dụng định luật Ohm cho một phần của mạch điện, người ta có thể chứng minh rằng tổng điện trở trong một mắc nối tiếp bằng tổng điện trở của từng dây dẫn.

Bạn có biết không, Thí nghiệm suy nghĩ, thí nghiệm gedanken là gì?
Đây là một thực hành không tồn tại, một trải nghiệm về thế giới khác, một sự tưởng tượng về một điều gì đó không thực sự tồn tại. Những thí nghiệm tưởng tượng giống như những giấc mơ đang thức giấc. Họ sinh ra những con quái vật. Không giống như một thí nghiệm vật lý, là một cuộc kiểm tra thực nghiệm các giả thuyết, một “thử nghiệm suy nghĩ” thay thế một cách kỳ diệu việc kiểm tra thực nghiệm bằng các kết luận mong muốn chưa được kiểm tra trong thực tế, thao túng các cấu trúc logic thực sự vi phạm chính logic bằng cách sử dụng các tiền đề chưa được chứng minh làm tiền đề đã được chứng minh, điều đó là, bằng cách thay thế. Vì vậy, nhiệm vụ chính của những người nộp đơn “thí nghiệm suy nghĩ” là đánh lừa người nghe hoặc người đọc bằng cách thay thế một thí nghiệm vật lý thực sự bằng “con búp bê” của nó - lý luận hư cấu được tạm tha mà không có sự xác minh vật lý.
Việc lấp đầy vật lý bằng những “thí nghiệm tưởng tượng” đã dẫn đến sự xuất hiện của một bức tranh vô lý, siêu thực, bối rối về thế giới. Một nhà nghiên cứu thực thụ phải phân biệt những “giấy gói kẹo” như vậy với những giá trị thực tế.

Những người theo chủ nghĩa tương đối và thực chứng cho rằng “các thí nghiệm tư duy” là một công cụ rất hữu ích để kiểm tra tính nhất quán của các lý thuyết (cũng nảy sinh trong tâm trí chúng ta). Về điều này, họ lừa dối mọi người, vì mọi xác minh chỉ có thể được thực hiện bởi một nguồn độc lập với đối tượng xác minh. Bản thân người áp dụng giả thuyết không thể là người kiểm tra tuyên bố của chính mình, vì lý do của tuyên bố này là do người nộp đơn không nhìn thấy mâu thuẫn trong tuyên bố.

Chúng ta thấy điều này trong ví dụ về SRT và GTR, những thứ đã trở thành một loại tôn giáo kiểm soát khoa học và dư luận. Không lượng sự kiện nào mâu thuẫn với chúng có thể vượt qua được công thức của Einstein: “Nếu một sự thật không tương ứng với lý thuyết, hãy thay đổi sự thật” (Trong một phiên bản khác, “Thực tế có tương ứng với lý thuyết không? - Thực tế càng tệ hơn nhiều) ”).

Mức tối đa mà một “thử nghiệm suy nghĩ” có thể yêu cầu chỉ là tính nhất quán nội tại của giả thuyết trong khuôn khổ logic của chính người nộp đơn, thường không có nghĩa là đúng. Điều này không kiểm tra việc tuân thủ thực hành. Việc xác minh thực sự chỉ có thể diễn ra trong một thí nghiệm vật lý thực tế.

Một thí nghiệm là một thí nghiệm vì nó không phải là sự sàng lọc tư duy mà là một bài kiểm tra tư duy. Một suy nghĩ nhất quán không thể tự xác minh được. Điều này đã được Kurt Gödel chứng minh.

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 đoạn mạch bằng 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.

Vì vậy, điều đó để lại kết nối thú vị nhất và phức tạp nhất của dây dẫn.

Mạch cầu

Sơ đồ kết nối cầu được thể hiện trong hình dưới đây.

Để phá vỡ mạch cầu, một trong các tam giác cầu được thay thế bằng một ngôi sao tương đương.

Và tìm các điện trở R 1, R 2 và R 3.

Kết nối song song và nối tiếp của dây dẫn là phương pháp chuyển mạch mạch điện. Các mạch điện có độ phức tạp bất kỳ đều có thể được biểu diễn bằng cách sử dụng các khái niệm trừu tượng này.

Các định nghĩa

Có hai cách để kết nối dây dẫn, có thể đơn giản hóa việc tính toán mạch có độ phức tạp tùy ý:

Đầu cuối của dây dẫn trước được kết nối trực tiếp với đầu dây dẫn tiếp theo - kết nối được gọi là nối tiếp. Một chuỗi được hình thành. Để bật liên kết tiếp theo, bạn cần ngắt mạch điện bằng cách lắp một dây dẫn mới vào đó.
Phần đầu của dây dẫn được nối bởi một điểm, các đầu của dây dẫn được nối với nhau bằng một điểm khác, kết nối được gọi là song song. Một dây chằng thường được gọi là một nhánh. Mỗi dây dẫn riêng lẻ tạo thành một nhánh. Các điểm chung được gọi là nút mạng điện.

Trong thực tế, cách đấu nối hỗn hợp các dây dẫn phổ biến hơn, một số được mắc nối tiếp, một số được mắc song song. Bạn cần chia chuỗi thành các đoạn đơn giản và giải quyết vấn đề cho từng đoạn riêng biệt. Một mạch điện phức tạp tùy ý có thể được mô tả bằng cách mắc nối tiếp các dây dẫn song song. Đây là cách nó được thực hiện trong thực tế.

Sử dụng kết nối song song và nối tiếp của dây dẫn

Thuật ngữ áp dụng cho mạch điện

Lý thuyết làm cơ sở cho việc hình thành kiến thức vững chắc, ít người biết điện áp (hiệu điện thế) khác với điện áp rơi như thế nào. Theo thuật ngữ vật lý, mạch bên trong là nguồn dòng điện; mạch nằm bên ngoài được gọi là mạch ngoài. Việc phân giới giúp mô tả chính xác sự phân bố của trường. Hiện tại không hoạt động. Trong trường hợp đơn giản nhất, sự sinh nhiệt tuân theo định luật Joule-Lenz. Các hạt mang điện di chuyển về phía có điện thế thấp hơn, va chạm với mạng tinh thể và giải phóng năng lượng. Các điện trở nóng lên.

Để đảm bảo chuyển động cần duy trì hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn. Đây được gọi là điện áp phần mạch. Nếu bạn chỉ đơn giản đặt một dây dẫn trong một trường dọc theo đường dây điện, dòng điện sẽ chảy và tồn tại rất ngắn. Quá trình sẽ kết thúc với sự khởi đầu của trạng thái cân bằng. Trường bên ngoài sẽ được cân bằng bởi trường điện tích của chính nó, theo hướng ngược lại. Dòng điện sẽ dừng lại. Để quá trình diễn ra liên tục cần có một ngoại lực.

Nguồn dòng đóng vai trò như một bộ truyền động cho sự chuyển động của mạch điện. Để duy trì tiềm năng, công việc được thực hiện bên trong. Phản ứng hóa học, như trong tế bào điện, lực cơ học - máy phát điện của nhà máy thủy điện. Các điện tích bên trong nguồn chuyển động ngược chiều với điện trường. Công việc của các thế lực bên ngoài đang được thực hiện về vấn đề này. Bạn có thể diễn giải các công thức trên và nói:

Phần bên ngoài của mạch điện, nơi các điện tích chuyển động, bị điện trường mang đi.
Phần bên trong của mạch điện nơi các điện tích chuyển động ngược chiều với điện áp.

Máy phát điện (nguồn dòng) được trang bị hai cực. Cái có ít tiềm năng hơn được gọi là tiêu cực, cái còn lại được gọi là tích cực. Trong trường hợp dòng điện xoay chiều, các cực liên tục thay đổi vị trí. Hướng chuyển động của điện tích không cố định. Dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm. Sự chuyển động của các điện tích dương diễn ra theo hướng giảm dần điện thế. Theo thực tế này, khái niệm về sự sụt giảm tiềm năng được đưa ra:

Sự sụt giảm tiềm năng của một phần của mạch điện là sự giảm tiềm năng trong phần đó. Về mặt hình thức, đây là sự căng thẳng. Đối với các nhánh của mạch song song cũng tương tự.

Giảm điện áp cũng có nghĩa là cái gì đó khác. Giá trị đặc trưng cho tổn thất nhiệt bằng tích của dòng điện và điện trở tác dụng của tiết diện. Định luật Ohm và Kirchhoff, được thảo luận dưới đây, được xây dựng cho trường hợp này. Trong động cơ điện và máy biến áp, hiệu điện thế có thể khác biệt đáng kể so với độ sụt điện áp. Cái sau đặc trưng cho tổn thất trong điện trở hoạt động, trong khi cái trước tính đến hoạt động đầy đủ của nguồn hiện tại.

Khi giải các bài toán vật lý, để đơn giản hóa, động cơ có thể bao gồm EMF, hướng hoạt động của nó ngược với tác dụng của nguồn điện. Thực tế tổn thất năng lượng thông qua phần phản kháng của trở kháng được tính đến. Các khóa học vật lý ở trường học và đại học được phân biệt bởi sự tách biệt với thực tế. Đó là lý do vì sao học sinh há hốc mồm lắng nghe về những hiện tượng diễn ra trong ngành kỹ thuật điện. Trong thời kỳ trước cách mạng công nghiệp, các quy luật cơ bản đã được phát hiện, nhà khoa học phải kết hợp giữa vai trò nhà lý thuyết và nhà thực nghiệm tài ba. Lời nói đầu các tác phẩm của Kirchhoff đã nói một cách công khai về điều này (các tác phẩm của Georg Ohm chưa được dịch sang tiếng Nga). Các giáo viên thực sự đã thu hút mọi người bằng những bài giảng bổ sung, có thêm những thí nghiệm trực quan, tuyệt vời.

Định luật Ohm và Kirchhoff áp dụng cho các dây dẫn nối tiếp và song song

Định luật Ohm và Kirchhoff được sử dụng để giải các bài toán thực tế. Sự bình đẳng được suy luận đầu tiên hoàn toàn theo kinh nghiệm - bằng thực nghiệm - lần thứ hai bắt đầu bằng việc phân tích toán học về vấn đề, sau đó kiểm tra các dự đoán của mình bằng thực hành. Dưới đây là một số thông tin có thể giúp giải quyết vấn đề:

Tính điện trở của các phần tử mắc nối tiếp và song song

Thuật toán tính toán mạch thực rất đơn giản. Dưới đây là một số điểm liên quan đến chủ đề đang được xem xét:

Khi mắc nối tiếp, điện trở được tính tổng; khi mắc song song, độ dẫn điện được tính tổng:
1. Đối với điện trở, định luật được viết lại ở dạng không thay đổi. Với kết nối song song, điện trở cuối cùng bằng tích của các điện trở ban đầu chia cho tổng lượng. Trong trường hợp tuần tự, các mệnh giá được tóm tắt.
2. Độ tự cảm đóng vai trò là điện kháng (j*ω*L) và hoạt động giống như một điện trở thông thường. Về mặt viết công thức, nó không khác. Sắc thái, đối với bất kỳ trở kháng thuần túy tưởng tượng nào, là bạn cần nhân kết quả với toán tử j, tần số tròn ω (2*Pi*f). Khi cuộn cảm mắc nối tiếp thì các giá trị được cộng lại; khi cuộn cảm mắc song song thì các giá trị nghịch đảo được cộng lại.
3. Điện trở ảo của điện dung được viết là: -j/ω*С. Thật dễ dàng nhận thấy: cộng các giá trị của một kết nối nối tiếp, chúng ta có được một công thức chính xác như đối với điện trở và điện cảm trong một kết nối song song. Đối với tụ điện thì điều ngược lại là đúng. Khi kết nối song song, các giá trị được thêm vào; khi kết nối nối tiếp, các giá trị nghịch đảo được thêm vào.

Luận án có thể dễ dàng được mở rộng cho các trường hợp tùy ý. Điện áp rơi trên hai điốt silicon mở bằng tổng. Trong thực tế, nó là 1 volt, giá trị chính xác phụ thuộc vào loại phần tử bán dẫn và đặc tính. Nguồn điện được xem xét theo cách tương tự: khi mắc nối tiếp, công suất sẽ tăng lên. Song song thường thấy ở các trạm biến áp nơi các máy biến áp được đặt cạnh nhau. Điện áp sẽ như nhau (điều khiển bằng thiết bị), phân chia giữa các nhánh. Hệ số chuyển đổi hoàn toàn bằng nhau, ngăn chặn sự xuất hiện của các tác động tiêu cực.

Một số người cảm thấy khó khăn: hai cục pin có xếp hạng khác nhau được kết nối song song. Trường hợp này được mô tả bằng định luật thứ hai của Kirchhoff; vật lý không thể tưởng tượng được bất kỳ sự phức tạp nào. Nếu thông số đặc trưng của hai nguồn không bằng nhau thì lấy giá trị trung bình số học nếu bỏ qua điện trở trong của cả hai. Mặt khác, các phương trình Kirchhoff được giải cho tất cả các đường viền. Các dòng điện chưa biết sẽ là (tổng cộng ba), tổng số bằng số phương trình. Để hiểu đầy đủ, một bản vẽ đã được cung cấp.

Một ví dụ về giải phương trình Kirchhoff

Chúng ta nhìn vào hình ảnh: theo điều kiện của bài toán, nguồn E1 mạnh hơn E2. Chúng ta lấy hướng của dòng điện trong mạch theo lẽ thường. Nhưng nếu họ nhập sai thì sau khi giải xong sẽ ra kết quả mang dấu âm. Sau đó cần phải đổi hướng. Rõ ràng, dòng điện chạy trong mạch ngoài như hình vẽ. Chúng tôi soạn các phương trình Kirchhoff cho ba mạch như sau:

Công của nguồn thứ nhất (mạnh) được dùng để tạo ra dòng điện ở mạch ngoài, khắc phục điểm yếu của nguồn lân cận (dòng I2).
Nguồn thứ hai không thực hiện công việc hữu ích khi tải và đấu tranh với nguồn thứ nhất. Không còn cách nào khác để nói điều đó.

Việc kết nối song song các loại pin có xếp hạng khác nhau chắc chắn có hại. Điều gì được quan sát thấy ở trạm biến áp khi sử dụng máy biến áp có tỷ số truyền khác nhau. Cân bằng dòng điện không có tác dụng hữu ích. Các loại pin khác nhau được kết nối song song sẽ bắt đầu hoạt động hiệu quả khi pin mạnh giảm xuống mức pin yếu.