Cho ví dụ về kết nối nối tiếp và song song. Ưu điểm và nhược điểm của việc kết nối song song và nối tiếp các bóng đèn
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 phối 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 tuần tự là kết nối của các phần tử mạch trong đó cùng một dòng điện I xuất hiện trong tất cả các phần tử có trong mạch (Hình 1.4).
Dựa trên định luật thứ hai Kirchhoff (1.5), tổng điện áp U của toàn mạch bằng tổng điện áp ở các phần riêng lẻ:
U = U 1 + U 2 + U 3 hoặc IR eq = IR 1 + IR 2 + IR 3,
từ đâu theo sau
R eq = R 1 + R 2 + R 3.
Như vậy, khi mắc nối tiếp các phần tử mạch, tổng điện trở tương đương của mạch bằng tổng số học các điện trở của các đoạn riêng lẻ. Do đó, một mạch điện có số lượng điện trở nối tiếp bất kỳ có thể được thay thế bằng một mạch điện đơn giản có một điện trở tương đương R eq (Hình 1.5). Sau đó, việc tính toán mạch điện được rút gọn thành việc xác định dòng điện I của toàn mạch theo định luật Ohm
và sử dụng các công thức trên hãy tính hiệu điện thế rơi U 1 , U 2 , U 3 ở các đoạn mạch điện tương ứng (Hình 1.4).
Nhược điểm của việc kết nối tuần tự các phần tử là nếu ít nhất một phần tử bị lỗi thì hoạt động của tất cả các phần tử khác trong mạch sẽ dừng lại.
Mạch điện nối song song các phần tử
Kết nối song song là kết nối trong đó tất cả người tiêu dùng năng lượng điện trong mạch đều có cùng điện áp (Hình 1.6).
Trong trường hợp này, chúng được kết nối với hai nút mạch a và b, và dựa trên định luật Kirchhoff thứ nhất, chúng ta có thể viết rằng tổng dòng điện I của toàn bộ mạch bằng tổng đại số của dòng điện trên các nhánh riêng lẻ:
Tôi = Tôi 1 + Tôi 2 + Tôi 3, tức là
nó theo sau từ đâu
.
Trường hợp hai điện trở R1 và R2 mắc song song thì thay thế bằng một điện trở tương đương
.
Từ hệ thức (1.6), suy ra độ dẫn tương đương của mạch bằng tổng số học độ dẫn của các nhánh riêng lẻ:
g eq = g 1 + g 2 + g 3.
Khi số lượng người tiêu dùng kết nối song song tăng lên, độ dẫn điện của mạch g eq tăng và ngược lại, tổng điện trở R eq giảm.
Hiệu điện thế trong mạch điện có các điện trở mắc song song (Hình 1.6)
U = IR eq = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3.
Nó theo sau đó
những thứ kia. Dòng điện trong mạch được phân bố giữa các nhánh song song tỷ lệ nghịch với điện trở của chúng.
Theo mạch kết nối song song, người tiêu dùng của bất kỳ nguồn điện nào, được thiết kế cho cùng một điện áp, hoạt động ở chế độ danh định. Hơn nữa, việc bật hoặc tắt một hoặc nhiều người tiêu dùng không ảnh hưởng đến hoạt động của những người khác. Do đó, mạch này là mạch chính để kết nối người tiêu dùng với nguồn năng lượng điện.
Mạch điện có sự kết nối hỗn hợp của các phần tử
Kết nối hỗn hợp là kết nối trong đó mạch chứa các nhóm điện trở mắc song song và nối tiếp.
Đối với mạch hiển thị trong hình. 1.7, việc tính điện trở tương đương bắt đầu từ cuối mạch. Để đơn giản hóa các phép tính, chúng tôi giả sử rằng tất cả các điện trở trong mạch này đều giống nhau: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 5 =R. Điện trở R 4 và R 5 mắc song song thì điện trở đoạn mạch cd bằng:
.
Trong trường hợp này, mạch ban đầu (Hình 1.7) có thể được biểu diễn dưới dạng sau (Hình 1.8):
Trong sơ đồ (Hình 1.8), điện trở R 3 và R cd mắc nối tiếp thì điện trở của đoạn mạch ad bằng:
.
Sau đó, sơ đồ (Hình 1.8) có thể được trình bày dưới dạng viết tắt (Hình 1.9):
Trong sơ đồ (hình 1.9) điện trở R 2 và R ad mắc song song thì điện trở đoạn mạch ab bằng
.
Mạch điện (Hình 1.9) có thể được biểu diễn dưới dạng đơn giản hóa (Hình 1.10), trong đó các điện trở R 1 và R ab được mắc nối tiếp.
Khi đó điện trở tương đương của mạch ban đầu (Hình 1.7) sẽ bằng:
|
|
|
Cơm. 1.10
Cơm. 1.11Kết quả của các phép biến đổi, mạch ban đầu (Hình 1.7) được trình bày dưới dạng mạch (Hình 1.11) với một điện trở R eq. Tính toán dòng điện và điện áp cho tất cả các phần tử của mạch có thể được thực hiện theo định luật Ohm và Kirchhoff.
MẠCH TUYẾN TÍNH CỦA DÒNG HÌNH SIN MỘT PHA.
Thu được EMF hình sin. . Đặc tính cơ bản của dòng điện hình sin
Ưu điểm chính của dòng điện hình sin là chúng cho phép sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng năng lượng điện tiết kiệm nhất. Tính khả thi của việc sử dụng chúng là do hiệu suất của máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp và đường dây điện trong trường hợp này là cao nhất.
Để thu được dòng điện biến đổi hình sin trong mạch tuyến tính, điều cần thiết là e. d.s. cũng thay đổi theo quy luật hình sin. Chúng ta hãy xem xét quá trình xuất hiện EMF hình sin. Máy tạo EMF hình sin đơn giản nhất có thể là một cuộn dây (khung) hình chữ nhật, quay đều trong từ trường đều với vận tốc góc ω (Hình 2.1, b).
Từ thông đi qua cuộn dây khi cuộn dây quay A B C D cảm ứng (gây ra) trong đó dựa trên định luật cảm ứng điện từ EMF e . Phụ tải được nối với máy phát bằng chổi than 1 , ép vào hai vòng trượt 2 , lần lượt được kết nối với cuộn dây. Giá trị cảm ứng cuộn dây A B C Dđ. d.s. tại mỗi thời điểm tỉ lệ với cảm ứng từ TRONG, kích thước phần tác dụng của cuộn dây tôi = bụng + dc và thành phần pháp tuyến của tốc độ chuyển động của nó so với trường vN:
e = đại lộN (2.1)
Ở đâu TRONG Và tôi- số lượng không đổi, a vN- một biến phụ thuộc vào góc α. Biểu diễn vận tốc v N thông qua tốc độ tuyến tính của cuộn dây v, chúng tôi nhận được
e = đại lộ·sinα (2.2)
Trong biểu thức (2.2) tích đại lộ= hằng số Vì vậy, đ. d.s cảm ứng trong một cuộn dây quay trong từ trường là hàm số hình sin của góc α .
Nếu góc α = π/2, thì sản phẩm đại lộ trong công thức (2.2) có giá trị (biên độ) cực đại của e cảm ứng. d.s. Ếm = đại lộ. Do đó, biểu thức (2.2) có thể viết dưới dạng
e = Etôisinα (2.3)
Bởi vì α là góc quay theo thời gian t, sau đó, biểu thị nó dưới dạng vận tốc góc ω , chúng tôi có thể viết α = ωt, và viết lại công thức (2.3) dưới dạng
e = Etôitội lỗi (2.4)
Ở đâu e- giá trị tức thời e. d.s. trong một cuộn; α = ωt- pha đặc trưng cho giá trị của e. d.s. tại một thời điểm nhất định
Cần lưu ý rằng ngay lập tức e. d.s. trong một khoảng thời gian vô cùng nhỏ có thể được coi là một giá trị không đổi, do đó đối với các giá trị tức thời của e. d.s. e, Vôn Và và dòng chảy Tôiđịnh luật dòng điện một chiều có giá trị.
Các đại lượng hình sin có thể được biểu diễn bằng đồ họa bằng các hình sin và vectơ quay. Khi mô tả chúng dưới dạng hình sin, các giá trị tức thời của đại lượng được vẽ trên tọa độ theo một tỷ lệ nhất định và thời gian được vẽ trên trục hoành. Nếu đại lượng hình sin được biểu diễn bằng vectơ quay thì độ dài của vectơ trên thang phản ánh biên độ của vectơ hình sin, góc tạo với chiều dương của trục hoành tại thời điểm ban đầu bằng pha ban đầu và tốc độ quay của vectơ bằng tần số góc. Giá trị tức thời của đại lượng hình sin là hình chiếu của vectơ quay lên trục tọa độ. Cần lưu ý rằng hướng quay dương của vectơ bán kính được coi là hướng quay ngược chiều kim đồng hồ. Trong bộ lễ phục. 2.2 đồ thị của các giá trị e tức thời được vẽ. d.s. e Và e".
Nếu số cặp cực nam châm p ≠ 1 thì trong một vòng quay của cuộn dây (xem hình 2.1) xảy ra Pđầy đủ các chu kỳ thay đổi e. d.s. Nếu tần số góc của cuộn dây (rôto) N số vòng trong một phút thì chu kì sẽ giảm đi một pn một lần. Khi đó tần số e d.s., tức là số tiết trong một giây,
f = Pn / 60
Từ hình. 2.2 rõ ràng là thế ωТ = 2π, Ở đâu
ω = 2π / T = 2πf (2.5)
Kích cỡ ω , tỷ lệ với tần số f và bằng vận tốc góc quay của vectơ bán kính, được gọi là tần số góc. Tần số góc được biểu thị bằng radian trên giây (rad/s) hoặc 1/s.
Được mô tả bằng đồ họa trong Hình. 2.2 đ. d.s. e Và e" có thể được mô tả bằng biểu thức
e = Etôitội lỗi; e" = E"tôitội lỗi(ωt + ψe") .
Đây ωt Và ωt + ψe"- các pha đặc trưng cho các giá trị của e. d.s. e Và e" tại một thời điểm nhất định; ψ e"- pha ban đầu xác định giá trị của e. d.s. e" tại t = 0. Với e. d.s. e pha ban đầu bằng 0 ( ψ e = 0 ). Góc ψ luôn được tính từ giá trị 0 của giá trị hình sin khi nó chuyển từ giá trị âm sang giá trị dương về gốc (t=0). Trong trường hợp này, pha ban đầu dương ψ (Hình 2.2) được đặt ở bên trái gốc tọa độ (hướng tới các giá trị âm ωt) và pha âm - ở bên phải.
Nếu hai hoặc nhiều đại lượng hình sin thay đổi với cùng tần số không có cùng nguồn gốc hình sin theo thời gian thì chúng sẽ bị dịch chuyển tương đối với nhau cùng pha, tức là chúng lệch pha.
Góc chênh lệch φ , bằng độ lệch pha ban đầu, được gọi là góc lệch pha. Sự dịch pha giữa các đại lượng hình sin cùng tên, ví dụ giữa hai e. d.s. hoặc hai dòng điện, biểu thị α . Góc dịch pha giữa các hình sin dòng điện và điện áp hoặc các vectơ cực đại của chúng được ký hiệu bằng chữ cái φ (Hình 2.3).
Khi đối với đại lượng hình sin thì độ lệch pha bằng ±π , thì chúng ngược pha nhau, nhưng nếu độ lệch pha bằng nhau ±π/2, thì chúng được gọi là ở dạng cầu phương. Nếu các pha ban đầu giống nhau đối với các đại lượng hình sin có cùng tần số, điều này có nghĩa là chúng cùng pha.
Điện áp và dòng điện hình sin, đồ thị được trình bày trong hình. 2.3 được mô tả như sau:
bạn = bạntôitội(ω t+ψ bạn) ; tôi = tôitôitội(ω t+ψ Tôi) , (2.6)
và góc pha giữa dòng điện và điện áp (xem hình 2.3) trong trường hợp này φ = ψ bạn - ψ Tôi.
Phương trình (2.6) có thể được viết khác:
bạn = bạntôitội lỗi(ωt + ψTôi + φ) ; tôi = tôitôitội lỗi(ωt + ψbạn - φ) ,
bởi vì ψ bạn = ψ Tôi + φ Và ψ Tôi = ψ bạn - φ .
Từ những biểu thức này, ta suy ra rằng điện áp dẫn dòng điện cùng pha một góc φ (hoặc dòng điện lệch pha với điện áp một góc φ ).
Các dạng biểu diễn đại lượng điện hình sin.
Bất kỳ đại lượng điện thay đổi hình sin nào (dòng điện, điện áp, emf) đều có thể được trình bày dưới dạng phân tích, đồ họa và dạng phức tạp.
1). Phân tích hình thức trình bày
TÔI = TÔI tôi tội( ω·t + ψ Tôi), bạn = bạn tôi tội( ω·t + ψ bạn), e = E tôi tội( ω·t + ψ e),
Ở đâu TÔI, bạn, e- giá trị tức thời của dòng điện hình sin, điện áp, EMF, tức là các giá trị tại thời điểm đang xem xét;
TÔI tôi , bạn tôi , E tôi- biên độ dòng điện hình sin, điện áp, EMF;
(ω·t + ψ ) – góc pha, pha; ω = 2·π/ T- tần số góc, đặc trưng cho tốc độ thay đổi pha;
ψ Tôi, ψ bạn, ψ e – các pha ban đầu của dòng điện, điện áp, EMF được tính từ điểm chuyển tiếp của hàm hình sin từ 0 đến giá trị dương trước khi bắt đầu đếm thời gian ( t= 0). Giai đoạn đầu có thể có cả ý nghĩa tích cực và tiêu cực.
Đồ thị của các giá trị dòng điện và điện áp tức thời được thể hiện trong hình. 2.3
Pha ban đầu của điện áp được dịch chuyển sang trái so với gốc và dương ψ u > 0, pha ban đầu của dòng điện lệch về bên phải so với gốc và có giá trị âm ψ Tôi< 0. Алгебраическая величина, равная разности начальных фаз двух синусоид, называется сдвигом фаз φ . Sự dịch pha giữa điện áp và dòng điện
φ = ψ bạn – ψ tôi = ψ bạn – (- ψ tôi) = ψ bạn+ ψ Tôi.
Việc sử dụng dạng phân tích để tính toán mạch rất cồng kềnh và bất tiện.
Trong thực tế, người ta không phải xử lý các giá trị tức thời của đại lượng hình sin mà phải xử lý các giá trị thực tế. Tất cả các tính toán được thực hiện cho các giá trị hiệu dụng, dữ liệu hộ chiếu của các thiết bị điện khác nhau cho biết giá trị hiệu dụng (dòng điện, điện áp), hầu hết các dụng cụ đo điện đều hiển thị giá trị hiệu dụng. Dòng điện hiệu dụng tương đương với dòng điện một chiều, tạo ra cùng một lượng nhiệt trong điện trở cùng lúc với dòng điện xoay chiều. Giá trị hiệu dụng có liên quan đến quan hệ biên độ đơn giản
2). Vectơ Dạng biểu diễn của đại lượng điện hình sin là một vectơ quay trong hệ tọa độ Descartes có điểm bắt đầu tại điểm 0, chiều dài vectơ này bằng biên độ của đại lượng điện hình sin, góc đối với trục x là pha ban đầu của nó , và tần số quay là ω = 2πf. Hình chiếu của một vectơ đã cho lên trục y tại bất kỳ thời điểm nào sẽ xác định giá trị tức thời của đại lượng đang xem xét.
Cơm. 2.4
Một tập hợp các vectơ mô tả hàm số hình sin được gọi là sơ đồ vectơ, Hình 2. 2.4
3). Tổ hợp Việc trình bày các đại lượng điện hình sin kết hợp sự rõ ràng của sơ đồ vectơ với các phép tính phân tích chính xác của mạch điện.
Cơm. 2,5
Chúng ta mô tả dòng điện và điện áp dưới dạng các vectơ trên mặt phẳng phức, Hình 2.5 Trục abscissa được gọi là trục số thực và được ký hiệu là +1 , trục hoành gọi là trục số ảo và được ký hiệu +j. (Trong một số sách giáo khoa, trục số thực được ký hiệu Nốt Rê, và trục ảo là Tôi). Hãy xét các vectơ bạn Và TÔI tại một thời điểm t= 0. Mỗi vectơ này tương ứng với một số phức, có thể được biểu diễn dưới ba dạng:
MỘT). đại số
bạn = bạn’+ jU"
TÔI = TÔI’ – tôi",
Ở đâu bạn", bạn", TÔI", TÔI" – hình chiếu của vectơ lên trục số thực và số ảo.
b). chỉ định
Ở đâu bạn,
TÔI– mô-đun (độ dài) của vectơ; e- cơ số logarit tự nhiên; 
hệ số quay, vì phép nhân với chúng tương ứng với phép quay của vectơ so với hướng dương của trục thực một góc bằng pha ban đầu.
V). lượng giác
bạn = bạn·(vì ψ bạn+ j tội ψ bạn)
TÔI = TÔI·(vì ψ Tôi - j tội ψ Tôi).
Khi giải các bài toán, họ chủ yếu sử dụng dạng đại số (đối với các phép tính cộng và trừ) và dạng hàm mũ (đối với các phép tính nhân và chia). Mối liên hệ giữa chúng được thiết lập theo công thức Euler
e jψ = cos ψ + j tội ψ .
Mạch điện không phân nhánh
Trong các mạch điện, các phần tử có thể được kết nối theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả kết nối nối tiếp và song song.
Kết nối nối tiếp
Với cách kết nối này, các dây dẫn được nối nối tiếp với nhau, tức là đầu dây dẫn này sẽ được nối với đầu dây dẫn kia. Đặc điểm chính của kết nối này là tất cả các dây dẫn đều thuộc một dây, không có nhánh. Dòng điện giống nhau sẽ chạy qua mỗi dây dẫn. Nhưng tổng điện áp trên các dây dẫn sẽ bằng tổng điện áp trên mỗi dây dẫn.
Xét một số điện trở mắc nối tiếp. Vì không có nhánh nên lượng điện tích đi qua một dây dẫn sẽ bằng lượng điện tích đi qua dây dẫn kia. Cường độ dòng điện trên tất cả các dây dẫn sẽ như nhau. Đây là tính năng chính của kết nối này.
Kết nối này có thể được xem khác nhau. Tất cả các điện trở có thể được thay thế bằng một điện trở tương đương.
Dòng điện chạy qua điện trở tương đương sẽ bằng tổng dòng điện chạy qua tất cả các điện trở. Tổng điện áp tương đương sẽ là tổng điện áp trên mỗi điện trở. Đây là sự khác biệt tiềm năng trên điện trở.
Nếu bạn sử dụng các quy tắc này và định luật Ohm áp dụng cho từng điện trở, bạn có thể chứng minh rằng điện trở của điện trở chung tương đương sẽ bằng tổng các điện trở. Hệ quả của hai quy tắc đầu tiên sẽ là quy tắc thứ ba.
Ứng dụng
Kết nối nối tiếp được sử dụng khi bạn cần bật hoặc tắt một thiết bị có mục đích; công tắc được kết nối với thiết bị đó trong một mạch nối tiếp. Ví dụ, một chiếc chuông điện sẽ chỉ kêu khi được mắc nối tiếp bằng nguồn và nút bấm. Theo quy tắc đầu tiên, nếu không có dòng điện trên ít nhất một trong các dây dẫn thì sẽ không có dòng điện trên các dây dẫn khác. Và ngược lại, nếu có dòng điện chạy qua ít nhất một dây dẫn thì nó cũng sẽ có dòng điện chạy trên tất cả các dây dẫn còn lại. Đèn pin bỏ túi cũng có tác dụng, có nút bấm, pin và bóng đèn. Tất cả các phần tử này phải được kết nối nối tiếp, vì đèn pin cần sáng khi nhấn nút.
Đôi khi kết nối nối tiếp không đạt được mục tiêu mong muốn. Ví dụ, trong một căn hộ có nhiều đèn chùm, bóng đèn và các thiết bị khác, bạn không nên nối tiếp tất cả các đèn và thiết bị, vì bạn không bao giờ cần phải bật đèn ở từng phòng trong căn hộ cùng một lúc. thời gian. Vì mục đích này, các kết nối nối tiếp và song song được xem xét riêng biệt và loại mạch song song được sử dụng để kết nối các thiết bị chiếu sáng trong căn hộ.
Kết nối song song
Trong loại mạch này, tất cả các dây dẫn được kết nối song song với nhau. Tất cả các đầu của dây dẫn được kết nối với một điểm và tất cả các đầu cũng được kết nối với nhau. Chúng ta hãy xem xét một số dây dẫn (điện trở) đồng nhất được mắc trong một mạch song song.
Loại kết nối này được phân nhánh. Mỗi nhánh có một điện trở. Dòng điện khi đạt tới điểm phân nhánh sẽ được chia thành từng điện trở và sẽ bằng tổng dòng điện ở tất cả các điện trở. Điện áp trên tất cả các phần tử được kết nối song song là như nhau.
Tất cả các điện trở có thể được thay thế bằng một điện trở tương đương. Nếu bạn sử dụng định luật Ohm, bạn có thể nhận được biểu thức kháng cự. Nếu, với một kết nối nối tiếp, các điện trở được thêm vào, thì với một kết nối song song, các giá trị nghịch đảo của chúng sẽ được thêm vào, như được viết trong công thức trên.
Ứng dụng
Nếu chúng ta xem xét các kết nối trong điều kiện gia đình, thì đèn chiếu sáng và đèn chùm trong căn hộ phải được kết nối song song. Nếu chúng ta nối chúng nối tiếp thì khi một bóng đèn bật sáng, chúng ta sẽ bật tất cả các bóng đèn còn lại. Với kết nối song song, chúng ta có thể thêm công tắc tương ứng vào từng nhánh để bật bóng đèn tương ứng theo ý muốn. Trong trường hợp này, bật một đèn theo cách này không ảnh hưởng đến các đèn khác.
Tất cả các thiết bị điện gia dụng trong căn hộ đều được kết nối song song với mạng có điện áp 220 V và được kết nối với bảng phân phối. Nói cách khác, kết nối song song được sử dụng khi cần kết nối các thiết bị điện độc lập với nhau. Kết nối nối tiếp và song song có những đặc điểm riêng. Ngoài ra còn có các hợp chất hỗn hợp.
Công việc hiện tại
Các kết nối nối tiếp và song song được thảo luận trước đó có giá trị đối với các giá trị điện áp, điện trở và dòng điện là các giá trị cơ bản. Công của dòng điện được xác định theo công thức:
A = I x U x t, Ở đâu MỘT- công việc hiện tại, t- thời gian chảy dọc theo dây dẫn.
Để xác định hoạt động của mạch nối nối tiếp cần thay thế điện áp ở biểu thức ban đầu. Chúng tôi nhận được:
A=I x (U1 + U2) x t
Chúng tôi mở ngoặc và thấy rằng trong toàn bộ sơ đồ, công việc được xác định bởi số lượng ở mỗi lần tải.
Chúng tôi cũng xem xét một mạch kết nối song song. Chúng ta chỉ thay đổi không phải điện áp mà là dòng điện. Kết quả là:
A = A1+A2
Công suất hiện tại
Khi xét công thức tính công suất của một đoạn mạch, lại cần sử dụng công thức:
P=U x tôi
Sau khi suy luận tương tự, kết quả là các kết nối nối tiếp và song song có thể được xác định bằng công thức lũy thừa sau:
P=P1 + P2
Nói cách khác, đối với bất kỳ mạch điện nào, tổng công suất bằng tổng các công suất trong mạch. Điều này có thể giải thích rằng không nên bật nhiều thiết bị điện mạnh trong căn hộ cùng một lúc vì hệ thống dây điện có thể không chịu được nguồn điện như vậy.
Ảnh hưởng của sơ đồ kết nối đến vòng hoa năm mới
Sau khi một chiếc đèn trong vòng hoa cháy hết, bạn có thể xác định loại sơ đồ kết nối. Nếu mạch điện tuần tự thì sẽ không có một bóng đèn nào sáng lên, vì bóng đèn cháy sẽ làm đứt mạch điện chung. Để biết bóng đèn nào bị cháy, bạn cần kiểm tra mọi thứ. Tiếp theo, thay đèn bị lỗi, vòng hoa sẽ hoạt động.
Khi sử dụng mạch kết nối song song, vòng hoa sẽ tiếp tục hoạt động ngay cả khi một hoặc nhiều đèn đã cháy, vì mạch không bị đứt hoàn toàn mà chỉ có một đoạn song song nhỏ. Để khôi phục lại một vòng hoa như vậy, chỉ cần xem đèn nào không sáng và thay thế chúng là đủ.
Kết nối nối tiếp và song song cho tụ điện
Với mạch nối tiếp, hình ảnh sau đây xuất hiện: các điện tích từ cực dương của nguồn điện chỉ đi đến các bản ngoài của tụ điện bên ngoài. , nằm giữa chúng, truyền điện tích dọc theo mạch. Điều này giải thích sự xuất hiện của các điện tích bằng nhau với các dấu khác nhau trên tất cả các tấm. Dựa trên điều này, điện tích của bất kỳ tụ điện nào được mắc trong mạch nối tiếp có thể được biểu thị bằng công thức sau:
q tổng = q1 = q2 = q3
Để xác định điện áp trên bất kỳ tụ điện nào, bạn cần có công thức:
Trong đó C là công suất. Tổng điện áp được biểu thị bằng định luật tương tự phù hợp với điện trở. Do đó ta thu được công thức công suất:
С= q/(U1 + U2 + U3)
Để làm cho công thức này đơn giản hơn, bạn có thể đảo ngược các phân số và thay thế tỷ số giữa hiệu điện thế và điện tích trên tụ điện. Kết quả là chúng tôi nhận được:
1/C= 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Việc kết nối song song của tụ điện được tính toán hơi khác một chút.
Tổng điện tích được tính bằng tổng của tất cả các điện tích tích lũy trên các bản của tất cả các tụ điện. Và giá trị điện áp cũng được tính theo quy luật chung. Về vấn đề này, công thức tính tổng điện dung trong mạch kết nối song song trông như sau:
С= (q1 + q2 + q3)/U
Giá trị này được tính bằng tổng của từng thiết bị trong mạch:
C=C1 + C2 + C3
Kết nối hỗn hợp của dây dẫn
Trong mạch điện, các phần của mạch có thể có cả kết nối nối tiếp và song song, đan xen với nhau. Nhưng tất cả các định luật được thảo luận ở trên đối với một số loại hợp chất nhất định vẫn có hiệu lực và được sử dụng theo từng giai đoạn.
Đầu tiên bạn cần phân tích sơ đồ thành các phần riêng biệt. Để thể hiện tốt hơn, nó được vẽ trên giấy. Hãy xem ví dụ của chúng tôi bằng cách sử dụng sơ đồ hiển thị ở trên.
Sẽ thuận tiện nhất khi mô tả nó bắt đầu từ các điểm B Và TRONG. Chúng được đặt ở một khoảng cách nào đó với nhau và với mép của tờ giấy. Từ bên trái đến điểm B một dây được kết nối và hai dây đi bên phải. chấm TRONG ngược lại nó có hai nhánh ở bên trái, và một dây sẽ đứt sau điểm.
Tiếp theo bạn cần mô tả khoảng cách giữa các điểm. Dọc theo dây dẫn phía trên có 3 điện trở có giá trị quy ước 2, 3, 4. Từ bên dưới sẽ xuất hiện dòng điện có chỉ số 5. 3 điện trở đầu tiên mắc nối tiếp trong mạch, điện trở thứ 5 mắc song song .
Hai điện trở còn lại (thứ nhất và thứ sáu) được mắc nối tiếp với phần chúng ta đang xem xét B-C. Vì vậy, chúng ta bổ sung vào sơ đồ 2 hình chữ nhật ở các cạnh của các điểm đã chọn.
Bây giờ chúng ta sử dụng công thức tính điện trở:
- Công thức đầu tiên cho một kết nối nối tiếp.
- Tiếp theo, đối với mạch song song.
- Và cuối cùng là mạch tuần tự.
Theo cách tương tự, bất kỳ mạch phức tạp nào cũng có thể được phân tách thành các mạch riêng biệt, bao gồm các kết nối không chỉ của dây dẫn ở dạng điện trở mà còn cả tụ điện. Để tìm hiểu cách sử dụng các kỹ thuật tính toán cho các loại sơ đồ khác nhau, bạn cần thực hành trong thực tế bằng cách hoàn thành một số nhiệm vụ.
Điện trở được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử. Chúng chủ yếu được sử dụng để điều chỉnh mạch điện áp và dòng điện. Các thông số chính: điện trở (R) đo bằng Ohms, công suất (W), độ ổn định và chính xác của các thông số của chúng trong quá trình hoạt động. Bạn có thể nhớ thêm nhiều thông số của nó - xét cho cùng, đây là một sản phẩm công nghiệp thông thường.
Kết nối nối tiếp
Kết nối nối tiếp là kết nối trong đó mỗi điện trở tiếp theo được kết nối với điện trở trước đó, tạo thành một mạch liền mạch không có nhánh. Dòng điện I=I1=I2 trong mạch như vậy sẽ giống nhau tại mỗi điểm. Ngược lại, điện áp U1, U2 tại các điểm khác nhau sẽ khác nhau và công truyền điện tích trong toàn mạch bao gồm công truyền điện tích trên mỗi điện trở, U=U1+U2. Theo định luật Ohm, điện áp U bằng điện trở dòng điện nhân với điện trở và biểu thức trước đó có thể được viết như sau:
trong đó R là điện trở tổng cộng của mạch. Nghĩa là, nói một cách đơn giản, có sự sụt giảm điện áp tại các điểm kết nối của các điện trở và càng có nhiều phần tử được kết nối thì sự sụt giảm điện áp càng lớn.
Nó theo sau đó 
, tổng giá trị của kết nối như vậy được xác định bằng cách tính tổng các điện trở nối tiếp. Lập luận của chúng tôi có giá trị đối với bất kỳ số đoạn dây chuyền nào được nối thành chuỗi.
Kết nối song song
Hãy kết hợp phần đầu của một số điện trở (điểm A). Tại một điểm khác (B), chúng ta sẽ kết nối tất cả các đầu của chúng. Kết quả là, chúng ta có được một phần của mạch, được gọi là kết nối song song và bao gồm một số nhánh nhất định song song với nhau (trong trường hợp của chúng ta là điện trở). Trong trường hợp này, dòng điện giữa điểm A và B sẽ được phân bổ dọc theo từng nhánh này.
Điện áp trên tất cả các điện trở sẽ giống nhau: U=U1=U2=U3, hai đầu của chúng là điểm A và B.
Các điện tích truyền qua mỗi điện trở trong một đơn vị thời gian cộng lại sẽ tạo thành điện tích truyền qua toàn bộ khối. Do đó, tổng dòng điện qua mạch như hình vẽ là I=I1+I2+I3.
Bây giờ, sử dụng định luật Ohm, đẳng thức cuối cùng được chuyển về dạng này:
U/R=U/R1+U/R2+U/R3.
Suy ra rằng đối với điện trở tương đương R thì điều sau đây là đúng:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3
hoặc sau khi chuyển đổi công thức, chúng ta có thể nhận được một mục khác như thế này: 
.
Càng nhiều điện trở (hoặc các bộ phận khác của mạch điện có điện trở) được kết nối trong một mạch song song thì càng tạo ra nhiều đường cho dòng điện được tạo ra và điện trở tổng thể của mạch càng thấp.
Cần lưu ý rằng nghịch đảo của điện trở được gọi là độ dẫn điện. Chúng ta có thể nói rằng khi các phần của mạch được mắc song song, độ dẫn của các phần này sẽ tăng lên và khi mắc nối tiếp, điện trở của chúng sẽ tăng lên.
Ví dụ về việc sử dụng
Rõ ràng là với một kết nối nối tiếp, việc đứt mạch ở một chỗ sẽ dẫn đến dòng điện ngừng chạy trong toàn bộ mạch. Ví dụ, một vòng hoa trên cây thông Noel sẽ ngừng phát sáng nếu chỉ một bóng đèn bị cháy, điều này thật tệ.
Nhưng việc kết nối nối tiếp các bóng đèn trong vòng hoa giúp có thể sử dụng một số lượng lớn bóng đèn nhỏ, mỗi bóng đèn được thiết kế cho điện áp nguồn (220 V) chia cho số lượng bóng đèn.
Kết nối nối tiếp các điện trở bằng ví dụ về 3 bóng đèn và EMF Nhưng khi một thiết bị an toàn được mắc nối tiếp, hoạt động của nó (đứt cầu chì) cho phép bạn ngắt điện toàn bộ mạch điện nằm sau nó và đảm bảo mức độ an toàn cần thiết, và điều này là tốt. Công tắc trong mạng cấp điện của thiết bị điện cũng được mắc nối tiếp.
Kết nối song song cũng được sử dụng rộng rãi. Ví dụ, một đèn chùm - tất cả các bóng đèn được kết nối song song và có cùng điện áp. Nếu một đèn cháy, đó không phải là vấn đề lớn, những đèn còn lại sẽ không tắt, chúng vẫn có cùng điện áp.
Kết nối song song các điện trở bằng ví dụ 3 bóng đèn và máy phát điện Khi cần tăng khả năng của mạch tiêu tán năng lượng nhiệt được giải phóng khi dòng điện chạy qua, cả hai loại điện trở nối tiếp và song song đều được sử dụng rộng rãi. Đối với cả phương pháp nối tiếp và song song để kết nối một số điện trở nhất định có cùng giá trị, tổng công suất bằng tích của số điện trở và công suất của một điện trở.
Kết nối hỗn hợp của điện trở Một hợp chất hỗn hợp cũng thường được sử dụng. Ví dụ: nếu cần có điện trở ở một giá trị nhất định nhưng không có sẵn, bạn có thể sử dụng một trong các phương pháp được mô tả ở trên hoặc sử dụng kết nối hỗn hợp.
Từ đây, chúng ta có thể rút ra một công thức sẽ cung cấp cho chúng ta giá trị cần thiết:
Rtot.=(R1*R2/R1+R2)+R3
Trong thời đại phát triển của điện tử và các thiết bị kỹ thuật khác nhau, mọi sự phức tạp đều dựa trên những quy luật đơn giản, được thảo luận sơ sài trên trang này và tôi nghĩ rằng chúng sẽ giúp bạn áp dụng thành công chúng vào cuộc sống. Ví dụ: nếu chúng ta lấy một vòng hoa cây thông Noel, thì các bóng đèn được kết nối lần lượt với nhau, tức là. Nói một cách đại khái, đây là một sự kháng cự riêng biệt.
Cách đây không lâu, vòng hoa bắt đầu được kết nối một cách hỗn tạp. Nói chung, về tổng thể, tất cả các ví dụ có điện trở này đều được lấy có điều kiện, tức là. bất kỳ phần tử điện trở nào cũng có thể là dòng điện đi qua phần tử bị sụt áp và sinh nhiệt.
Nội dung:
Như bạn đã biết, kết nối của bất kỳ phần tử mạch nào, bất kể mục đích của nó là gì, có thể có hai loại - kết nối song song và kết nối nối tiếp. Cũng có thể kết nối hỗn hợp, tức là nối tiếp song song. Tất cả phụ thuộc vào mục đích của thành phần và chức năng mà nó thực hiện. Điều này có nghĩa là điện trở không thoát khỏi những quy luật này. Điện trở nối tiếp và song song của điện trở về cơ bản giống như cách nối song song và nối tiếp của nguồn sáng. Trong mạch song song, sơ đồ kết nối ngụ ý đầu vào của tất cả các điện trở từ một điểm và đầu ra từ điểm khác. Chúng ta hãy thử tìm hiểu cách tạo kết nối nối tiếp và cách tạo kết nối song song. Và quan trọng nhất, sự khác biệt giữa các kết nối như vậy là gì và trong trường hợp nào là kết nối nối tiếp và kết nối song song nào là cần thiết? Cũng rất thú vị khi tính toán các thông số như tổng điện áp và tổng điện trở của mạch trong trường hợp nối tiếp hoặc song song. Hãy bắt đầu với các định nghĩa và quy tắc.
Phương thức kết nối và tính năng của chúng
Các loại kết nối của người tiêu dùng hoặc các phần tử đóng một vai trò rất quan trọng, bởi vì đặc tính của toàn bộ mạch, các thông số của từng mạch riêng lẻ, v.v. phụ thuộc vào điều này. Đầu tiên, chúng ta hãy thử tìm ra kết nối nối tiếp của các phần tử với mạch điện.
Kết nối nối tiếp
Kết nối nối tiếp là kết nối trong đó các điện trở (cũng như các thiết bị tiêu thụ hoặc phần tử mạch khác) được kết nối lần lượt với đầu ra của kết nối trước đó với đầu vào của kết nối tiếp theo. Kiểu chuyển đổi các phần tử này cho một chỉ báo bằng tổng điện trở của các phần tử mạch này. Nghĩa là, nếu r1 = 4 Ohms và r2 = 6 Ohms, thì khi chúng được mắc thành mạch nối tiếp, tổng điện trở sẽ là 10 Ohms. Nếu chúng ta thêm một điện trở 5 ohm khác nối tiếp, việc cộng các số này sẽ cho 15 ohm - đây sẽ là tổng điện trở của mạch nối tiếp. Nghĩa là, tổng các giá trị bằng tổng của tất cả các điện trở. Khi tính toán cho các phần tử được kết nối thành chuỗi, không có câu hỏi nào phát sinh - mọi thứ đều đơn giản và rõ ràng. Đó là lý do tại sao không cần phải suy nghĩ nghiêm túc hơn về vấn đề này.
Các công thức và quy tắc hoàn toàn khác nhau được sử dụng để tính tổng điện trở của các điện trở khi mắc song song, do đó, việc nghiên cứu nó chi tiết hơn sẽ rất hợp lý.
Kết nối song song
Kết nối song song là kết nối trong đó tất cả các đầu vào điện trở được kết hợp tại một điểm và tất cả các đầu ra ở điểm thứ hai. Điều chính cần hiểu ở đây là tổng điện trở có kết nối như vậy sẽ luôn thấp hơn cùng thông số của điện trở có giá trị nhỏ nhất.
Sẽ rất hợp lý khi phân tích một tính năng như vậy bằng một ví dụ, khi đó sẽ dễ hiểu hơn nhiều. Có hai điện trở 16 ohm, nhưng chỉ cần 8 ohm để lắp đặt mạch đúng cách. Trong trường hợp này, khi sử dụng cả hai, khi chúng được mắc song song với mạch, sẽ thu được 8 ohms cần thiết. Chúng ta hãy cố gắng hiểu những phép tính công thức nào có thể thực hiện được. Tham số này có thể được tính như sau: 1/Rtotal = 1/R1+1/R2 và khi thêm các phần tử, tổng có thể tiếp tục vô thời hạn.
Hãy thử một ví dụ khác. 2 điện trở mắc song song, có điện trở lần lượt là 4 và 10 ohm. Khi đó tổng sẽ là 1/4 + 1/10, bằng 1:(0,25 + 0,1) = 1:0,35 = 2,85 ohms. Như bạn có thể thấy, mặc dù các điện trở có điện trở đáng kể nhưng khi chúng được mắc song song, giá trị tổng thể trở nên thấp hơn nhiều.
Bạn cũng có thể tính tổng điện trở của bốn điện trở mắc song song, có giá trị danh định là 4, 5, 2 và 10 ohm. Các phép tính, theo công thức, sẽ như sau: 1/Rtotal = 1/4+1/5+1/2+1/10, sẽ bằng 1:(0,25+0,2+0,5+0,1)= 1/1,5 = 0,7 Ôm.
Đối với dòng điện chạy qua các điện trở mắc song song, ở đây cần tham khảo định luật Kirchhoff, trong đó nêu “cường độ dòng điện trong một mắc song song rời khỏi mạch bằng cường độ dòng điện đi vào mạch”. Vì vậy, ở đây các định luật vật lý quyết định mọi thứ cho chúng ta. Trong trường hợp này, tổng chỉ số dòng điện được chia thành các giá trị tỷ lệ nghịch với điện trở của nhánh. Nói một cách đơn giản, giá trị điện trở càng cao thì dòng điện đi qua điện trở này càng nhỏ nhưng nhìn chung dòng điện đầu vào vẫn sẽ ở đầu ra. Trong kết nối song song, điện áp ở đầu ra cũng giữ nguyên như ở đầu vào. Sơ đồ kết nối song song được hiển thị dưới đây.
Kết nối song song nối tiếp
Kết nối song song nối tiếp là khi mạch kết nối nối tiếp chứa các điện trở song song. Trong trường hợp này, tổng điện trở của chuỗi sẽ bằng tổng của các điện trở chung song song riêng lẻ. Phương pháp tính toán tương tự trong các trường hợp liên quan.
Tóm tắt
Tóm tắt tất cả những điều trên, chúng ta có thể rút ra kết luận sau:
- Khi mắc nối tiếp các điện trở, không cần có công thức đặc biệt nào để tính tổng điện trở. Bạn chỉ cần cộng tất cả các chỉ số của các điện trở - tổng sẽ là tổng điện trở.
- Khi mắc song song các điện trở, tổng điện trở được tính theo công thức 1/Rtot = 1/R1+1/R2…+Rn.
- Điện trở tương đương trong kết nối song song luôn nhỏ hơn giá trị tương tự tối thiểu của một trong các điện trở có trong mạch.
- Dòng điện cũng như điện áp trong kết nối song song không thay đổi, nghĩa là điện áp trong kết nối nối tiếp giống nhau ở cả đầu vào và đầu ra.
- Kết nối song song nối tiếp trong quá trình tính toán phải tuân theo các luật tương tự.
Trong mọi trường hợp, dù kết nối thế nào thì cũng cần phải tính toán rõ ràng tất cả các chỉ số của các phần tử, vì các thông số đóng vai trò rất quan trọng khi lắp đặt mạch điện. Và nếu bạn mắc lỗi ở chúng, thì mạch sẽ không hoạt động hoặc các phần tử của nó sẽ bị cháy do quá tải. Trên thực tế, quy tắc này áp dụng cho mọi mạch điện, ngay cả trong hệ thống lắp đặt điện. Rốt cuộc, mặt cắt ngang của dây cũng được chọn dựa trên nguồn điện và điện áp. Và nếu bạn đặt một bóng đèn có điện áp định mức 110 volt vào mạch điện có điện áp 220, thì rất dễ hiểu rằng nó sẽ cháy ngay lập tức. Điều tương tự cũng xảy ra với các bộ phận điện tử vô tuyến. Vì vậy, sự chú ý và tỉ mỉ trong tính toán là chìa khóa để mạch hoạt động chính xác.
