Jaký je rozdíl mezi paralelním a sériovým zapojením. Paralelní a sériové zapojení odporů

Vezměme tři konstantní odpory R1, R2 a R3 a zapojme je do obvodu tak, aby konec prvního odporu R1 byl spojen se začátkem druhého odporu R 2, konec druhého - se začátkem třetího R 3 a na začátek prvního odporu a na konec třetího přivedeme vodiče ze zdroje proudu (obr. 1).

Takovému spojení odporů se říká série. Je zřejmé, že proud v takovém obvodu bude ve všech jeho bodech stejný.

Rýže 1

Jak určit celkový odpor obvodu, pokud již známe všechny odpory v něm zahrnuté v sérii? Pomocí polohy, že napětí U na svorkách zdroje proudu je rovno součtu úbytků napětí v úsecích obvodu, můžeme napsat:

U = U1 + U2 + U3

Kde

Ul = IR1, U2 = IR2 a U3 = IR3

nebo

IR = IR1 + IR2 + IR3

Vyjmeme-li rovnost I ze závorek na pravé straně, dostaneme IR = I(R1 + R2 + R3) .

Nyní vydělíme obě strany rovnosti I a nakonec máme R = R1 + R2 + R3

Došli jsme tedy k závěru, že při sériovém zapojení odporů je celkový odpor celého obvodu roven součtu odporů jednotlivých sekcí.

Ověřte si tento závěr na následujícím příkladu. Vezměme tři konstantní odpory, jejichž hodnoty jsou známé (například R1 == 10 ohmů, R2 = 20 ohmů a R3 = 50 ohmů). Zapojíme je do série (obr. 2) a připojíme ke zdroji proudu, jehož EMF je 60 V (zanedbávejte).

Rýže. 2. Příklad sériové připojení tři odpory

Vypočítejme, jaké hodnoty by měla zařízení poskytnout, zapnutá, jak je znázorněno na schématu, pokud je obvod uzavřen. Určíme vnější odpor obvodu: R = 10 + 20 + 50 = 80 ohmů.

Pojďme najít proud v obvodu: 60/80 \u003d 0,75 A

Při znalosti proudu v obvodu a odporu jeho úseků určíme úbytek napětí v každém úseku obvodu U 1 = 0,75x10 = 7,5 V, U 2 = 0,75 x 20 = 15 V, U3 = 0,75 x 50 = 37 0,5 V.

Při znalosti úbytku napětí v sekcích určíme celkový úbytek napětí ve vnějším obvodu, tj. napětí na svorkách zdroje proudu U = 7,5 + 15 + 37,5 = 60 V.

Získali jsme tak, že U = 60 V, tedy neexistující rovnost zdroj emf proudu a jeho napětí. To se vysvětluje tím, že jsme to zanedbali vnitřní odpor aktuální zdroj.

Sepnutím klíčového spínače K můžeme pomocí přístrojů ověřit, že naše výpočty jsou přibližně správné.

Vezměme dva konstantní odpory R1 a R2 a spojíme je tak, aby počátky těchto odporů byly zahrnuty do jednoho společného bodu a a konce - do jiného společného bodu b. Spojením bodů a a b se zdrojem proudu dostaneme uzavřený elektrický obvod. Takovému spojení odporů se říká paralelní zapojení.

Obr. 3. Paralelní zapojení odporů

Pojďme sledovat tok proudu v tomto obvodu. Z kladného pólu zdroje proudu přes spojovací vodič proud dosáhne bodu a. V bodě a se větví, protože zde se samotný obvod větví na dvě samostatné větve: první větev s odporem R1 a druhá s odporem R2. Proudy v těchto větvích označme jako I1 a I 2. Každý z těchto proudů půjde podél své větve do bodu b. V tomto okamžiku se proudy spojí do jednoho společného proudu, který přijde na záporný pól zdroje proudu.

Když jsou tedy odpory zapojeny paralelně, získá se rozvětvený obvod. Podívejme se, jaký bude poměr mezi proudy v obvodu, který jsme sestavili.

Zapneme ampérmetr mezi kladným pólem zdroje proudu (+) a bodem a a zaznamenáme jeho hodnoty. Po zapnutí ampérmetru (zobrazeného na obrázku tečkovanou čarou) v bodě spojení vodiče b se záporným pólem zdroje proudu (-) zjistíme, že zařízení bude ukazovat stejné množství proudu.

To znamená, že před jeho rozvětvením (do bodu a) je rovna síle proudu po rozvětvení obvodu (za bodem b).

Nyní zapneme ampérmetr postupně v každé větvi obvodu a pamatujeme si hodnoty zařízení. Nechte ampérmetr ukázat sílu proudu v první větvi I1 a ve druhé - I 2. Sečtením těchto dvou hodnot ampérmetru dostaneme celkový proud rovný velikosti proudu I na pobočku (k bodu a).

Proto, síla proudu tekoucího do odbočovacího bodu je rovna součtu sil proudů tekoucích z tohoto bodu. I = I1 + I2 Vyjádříme-li to ve vzorci, dostaneme

Tento poměr, který má velký praktický význam, se nazývá zákon rozvětveného řetězce.

Uvažujme nyní, jaký bude poměr mezi proudy ve větvích.

Zapneme voltmetr mezi body a a b a uvidíme, co nám to ukáže. Nejprve voltmetr ukáže napětí zdroje proudu, jak je zapojen, jak je vidět z obr. 3 přímo na svorky zdroje proudu. Za druhé, voltmetr bude ukazovat poklesy napětí U1 a U2 na rezistorech R1 a R2, když je připojen na začátek a konec každého odporu.

Proto, když jsou odpory zapojeny paralelně, napětí na svorkách zdroje proudu se rovná poklesu napětí na každém odporu.

To nám dává právo napsat, že U = U1 = U2 .

kde U je napětí na svorkách zdroje proudu; U1 - úbytek napětí na odporu R1, U2 - úbytek napětí na odporu R2. Připomeňme, že pokles napětí v části obvodu je číselně roven součinu proudu protékajícího touto částí a odporu části U \u003d IR.

Pro každou větev tedy můžete napsat: U1 = I1R1 a U2 = I2R2 , ale protože U1 = U2, pak I1R1 = I2R2 .

Aplikováním pravidla proporcionality na tento výraz získáme I1 / I2 \u003d U2 / U1, tj. proud v první větvi bude tolikrát větší (nebo menší) než proud ve druhé větvi, kolikrát odpor první větev je menší (nebo větší) než odpor druhých větví.

Došli jsme tedy k důležitému závěru, že když jsou odpory zapojeny paralelně, celkový proud obvodu se větví na proudy nepřímo úměrné hodnotám odporu paralelních větví. Jinými slovy, čím větší je odpor větve, tím menší proud jí bude protékat a naopak čím menší odpor větve má, tím více proudu touto větví protéká.

Správnost této závislosti si ověříme na následujícím příkladu. Sestavme obvod sestávající ze dvou paralelně zapojených odporů R1 a R 2 připojených ke zdroji proudu. Nechť R1 = 10 ohmů, R2 = 20 ohmů a U = 3 V.

Nejprve si spočítejme, co nám ukáže ampérmetr obsažený v každé větvi:

I1 = U / R1 = 3 / 10 = 0,3 A = 300 mA

I 2 \u003d U / R 2 \u003d 3 / 20 \u003d 0,15 A \u003d 150 mA

Celkový proud obvodu I = I1 + I2 = 300 + 150 = 450 mA

Náš výpočet potvrzuje, že při paralelním zapojení odporů se proud v obvodu větví nepřímo úměrně k odporům.

Skutečně, R1 == 10 ohmů je polovina R2 = 20 ohmů, zatímco I1 = 300 mA je dvakrát více než I2 = 150 mA. Celkový proud v obvodu I \u003d 450 mA se rozvětvil na dvě části, takže většina z něj (I1 \u003d 300 mA) procházela nižším odporem (R1 \u003d 10 Ohm) a menší částí (R2 \u003d 150 mA ) prošel větším odporem (R 2 = 20 ohmů).

Takové větvení proudu v paralelních větvích je podobné jako při proudění kapaliny potrubím. Představte si trubku A, která se v určitém bodě větví na dvě trubky B a C jiný průměr(obr. 4). Vzhledem k tomu, že průměr potrubí B je větší než průměr potrubí C, projde potrubím B současně více vody než potrubím C, které má větší odpor vůči proudění vody.

Rýže. 4

Uvažujme nyní, čemu se bude rovnat celkový odpor vnějšího obvodu sestávajícího ze dvou paralelně zapojených rezistorů.

Pod tím Celkovým odporem vnějšího obvodu je třeba chápat takový odpor, který by mohl nahradit oba paralelně zapojené odpory při daném napětí obvodu, aniž by došlo ke změně proudu až do rozvětvení. Tento druh odporu se nazývá ekvivalentní odpor.

Vraťme se k obvodu znázorněnému na obr. 3 a podívejte se, jaký bude ekvivalentní odpor dvou paralelně zapojených rezistorů. Aplikováním Ohmova zákona na tento obvod můžeme napsat: I \u003d U / R, kde I je proud ve vnějším obvodu (až do bodu větvení), U je napětí vnějšího obvodu, R je odpor obvodu vnější obvod, tedy ekvivalentní odpor.

Podobně pro každou větev I1 = U1 / R1, I2 = U2 / R2, kde I1 a I2 jsou proudy ve větvích; U1 a U2 - napětí na větvích; R1 a R2 - odpory větví.

Zákon rozvětveného řetězce: I = I1 + I2

Nahrazením hodnot proudů dostaneme U / R = U1 / R1 + U2 / R2

Protože s paralelním připojením U \u003d U1 \u003d U2, můžeme psát U / R \u003d U / R1 + U / R2

Vyjmutím U na pravé straně rovnosti ze závorek dostaneme U / R = U (1 / R1 + 1 / R2 )

Když nyní vydělíme obě části rovnosti U , máme nakonec 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Pamatovat si to vodivost je převrácená hodnota odporu, můžeme říci, že ve výsledném vzorci 1 / R je vodivost vnějšího obvodu; 1 / R1 vodivost první větve; 1 / R2 - vodivost druhé větve.

Na základě tohoto vzorce docházíme k závěru: při paralelním zapojení je vodivost vnějšího obvodu rovna součtu vodivosti jednotlivých větví.

Proto, pro určení ekvivalentního odporu paralelně zapojených odporů je nutné určit vodivost obvodu a vzít hodnotu jeho převrácené hodnoty.

Ze vzorce také vyplývá, že vodivost obvodu je větší než vodivost každé větve, což znamená, že ekvivalentní odpor vnějšího obvodu je menší než nejmenší z paralelně zapojených odporů.

S ohledem na případ paralelního zapojení odporů jsme zvolili nejjednodušší obvod sestávající ze dvou větví. V praxi však mohou nastat případy, kdy se řetězec skládá ze tří nebo více paralelních větví. Co dělat v těchto případech?

Ukazuje se, že všechny vztahy, které jsme získali, zůstávají platné pro obvod sestávající z libovolného počtu paralelně zapojených rezistorů.

Chcete-li to vidět, zvažte následující příklad.

Vezměte tři odpory R1 = 10 ohmů, R2 = 20 ohmů a R3 = 60 ohmů a připojte je paralelně. Určíme ekvivalentní odpor obvodu ( obr. 5).

Rýže. 5. Obvod se třemi paralelně zapojenými rezistory

Použitím vzorce 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 pro tento obvod můžeme napsat 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 a dosazením známých hodnot získáme 1 / R = 1 / 10 + 1 / 20 + 1 / 60

Sečteme tento zlomek: 1/R = 10/60 = 1/6, tj. vodivost obvodu je 1/R = 1/6. ekvivalentní odpor R = 6 ohmů.

Tím pádem, ekvivalentní odpor je menší než nejmenší z paralelně zapojených odporů v obvodu, tedy menší než odpor R1.

Podívejme se nyní, zda je tento odpor skutečně ekvivalentní, tedy takový, který by mohl nahradit paralelně zapojené odpory 10, 20 a 60 ohmů, aniž by se změnila síla proudu před rozvětvením obvodu.

Předpokládejme, že napětí vnějšího obvodu, a tedy napětí na odporech R1, R2, R3, je 12 V. Pak bude síla proudu ve větvích: I1 = U / R1 = 12 / 10 = 1,2 A I 2 = U / R 2 \u003d 12/20 \u003d 1,6 A I 3 \u003d U / R1 \u003d 12/60 \u003d 0,2 A

Celkový proud v obvodu získáme pomocí vzorce I \u003d I1 + I2 + I3 \u003d 1,2 + 0,6 + 0,2 \u003d 2 A.

Zkontrolujme podle vzorce Ohmova zákona, zda v obvodu půjde proud 2 A, pokud místo tří nám známých paralelních odporů bude zahrnut jeden ekvivalentní odpor 6 Ohmů.

I \u003d U / R \u003d 12/6 \u003d 2 A

Jak můžete vidět, odpor R = 6 Ohm, který jsme našli, je skutečně ekvivalentní pro tento obvod.

To lze ověřit i na měřicích přístrojích, sestavíme-li obvod s naměřenými odpory, změříme proud ve vnějším obvodu (před rozvětvením), pak nahradíme paralelně zapojené odpory jedním odporem 6 Ohm a znovu změříme proud. Údaje ampérmetru budou v obou případech přibližně stejné.

V praxi mohou existovat i paralelní zapojení, u kterých je snazší vypočítat ekvivalentní odpor, tj. bez předchozího zjišťování vodivosti okamžitě najít odpor.

Pokud jsou například dva odpory R1 a R2 zapojeny paralelně, lze vzorec 1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2 převést následovně: 1 / R \u003d (R2 + R1) / R1 R2 a, řešení rovnosti vzhledem k R, dostanete R \u003d R1 x R2 / (R1 + R2 ), tzn. když jsou dva odpory zapojeny paralelně, ekvivalentní odpor obvodu se rovná součinu paralelně zapojených odporů děleno jejich součtem.

Témata kodifikátoru USE: paralelní a sériové zapojení vodičů, smíšené zapojení vodičů.

Existují dva hlavní způsoby připojení vodičů k sobě - ​​to je sekvenční A paralelní spojení. Výsledkem jsou různé kombinace sériových a paralelních připojení smíšený připojení vodičů.

Budeme studovat vlastnosti těchto sloučenin, ale nejprve potřebujeme nějaké základní informace.

Říkáme vodič s odporem odpor a znázorněno následovně (obr. 1):

Rýže. 1. Rezistor

Napětí rezistoru je potenciální rozdíl stacionárního elektrické pole mezi konce rezistoru. Mezi kterými konci? Obecně to není důležité, ale obvykle je vhodné sladit rozdíl potenciálů se směrem proudu.

Proud v obvodu teče z „plus“ zdroje do „mínusu“. V tomto směru klesá potenciál stacionárního pole. Znovu si připomeňte, proč tomu tak je.

Nechte kladný náboj procházet obvodem z bodu do bodu a procházet rezistorem ( obr. 2):

Rýže. 2.

Stacionární pole v tomto případě dělá pozitivní práci.

Protože class="tex" alt="q > 0"> и class="tex" alt="A > 0"> , то и !} class="tex" alt="\varphi_a - \varphi_b > 0"> !}, tj. class="tex" alt="(!JAZYK:\varphi_a > \varphi_b"> !}.

Napětí na rezistoru tedy vypočítáme jako rozdíl potenciálů ve směru proudu:.

Odpor olověného drátu je obvykle zanedbatelný; na elektrická schémata považuje se za nulový. Z Ohmova zákona pak vyplývá, že potenciál se podél drátu nemění: vždyť když a , tak . (obr. 3):

Rýže. 3.

Při úvahách o elektrických obvodech tedy používáme idealizaci, která značně zjednodušuje jejich studium. Tomu totiž věříme potenciál stacionárního pole se mění pouze při průchodu jednotlivé prvky obvodu a podél každého spojovacího vodiče zůstává nezměněn. V reálných obvodech potenciál monotónně klesá při přechodu z kladné svorky zdroje na zápornou.

sériové připojení

Při sériovém zapojení vodičů, je konec každého vodiče spojen se začátkem vodiče následujícího za ním.

Uvažujme dva odpory a , zapojené do série a připojené ke zdroji konstantní napětí(obr. 4). Připomeňme, že kladná svorka zdroje je označena delší čarou, takže proud v tomto obvodu teče po směru hodinových ručiček.

Rýže. 4. Sériové připojení

Pojďme formulovat hlavní vlastnosti sériového zapojení a ilustrovat je na tomto jednoduchém příkladu.

1. Když jsou vodiče zapojeny do série, proudová síla v nich je stejná.
Ve skutečnosti stejný náboj projde jakýmkoliv průřezem jakéhokoli vodiče za jednu sekundu. Náboje se totiž nikde nehromadí, neopouštějí okruh venku a nevstupují do okruhu zvenčí.

2. Napětí v sekci sestávající ze sériově zapojených vodičů se rovná součtu napětí na každém vodiči.

Napětí na místě je skutečně dílem pole k přenosu jednotkového náboje z bodu do bodu; napětí na místě je dílem pole k přenosu jednotkového náboje z bodu do bodu. V součtu tyto dvě práce dají práci pole pro přenos jednotkového náboje z bodu do bodu, tedy napětí po celé ploše:

Můžete také formálněji, bez jakýchkoli slovních vysvětlení:

3. Odpor úseku sestávajícího ze sériově zapojených vodičů se rovná součtu odporů každého vodiče.

Nechť je odpor sekce. Podle Ohmova zákona máme:

což je to, co bylo požadováno.

Je možné podat intuitivní vysvětlení pravidla pro sčítání odporů pomocí jednoho konkrétního příkladu. Nechť dva vodiče ze stejné látky a se stejným průřezem, ale s různou délkou a jsou zapojeny do série.

Odpory vodičů jsou:

Tyto dva vodiče tvoří jeden vodič délky a odporu

Ale toto, opakujeme, je pouze konkrétní příklad. Odpory se budou sčítat také v nejobecnějším případě - pokud jsou látky vodičů a jejich průřezy také odlišné.
Důkazem toho je Ohmův zákon, jak je ukázáno výše.
Naše důkazy vlastností sériového zapojení, uvedené pro dva vodiče, přecházejí bez podstatných změn na případ libovolného počtu vodičů.

Paralelní připojení

Na paralelní připojení vodiče, jejich začátky jsou připojeny k jednomu bodu v obvodu a konce k jinému bodu.

Opět uvažujeme dva rezistory, tentokrát zapojené paralelně (obr. 5).

Rýže. 5. Paralelní připojení

Rezistory jsou připojeny ke dvěma bodům: a . Tyto body se nazývají uzly nebo body větvenířetězy. Paralely se také nazývají větví; volá se úsek od do (ve směru proudu). nerozvětvená částřetězy.

Nyní formulujeme vlastnosti paralelního zapojení a dokážeme je pro případ dvou výše vyobrazených rezistorů.

1. Napětí na každé větvi je stejné a rovné napětí na nerozvětvené části obvodu.
Ve skutečnosti se obě napětí a přes odpory rovnají potenciálnímu rozdílu mezi body připojení:

Tato skutečnost je nejvýraznějším projevem potenciálu stacionárního elektrického pole pohybujících se nábojů.

2. Intenzita proudu v nerozvětvené části obvodu se rovná součtu intenzit proudu v každé větvi.
Nechť například náboj dorazí do bodu z nerozvětveného úseku v čase. Během stejné doby náboj opustí bod rezistoru a nabije rezistor.

To je jasné. V opačném případě by se v bodě nahromadil náboj, který by změnil potenciál tohoto bodu, což je nemožné (koneckonců, proud je konstantní, pole pohybujících se nábojů je stacionární a potenciál každého bodu obvodu se nemění s čas). Pak máme:

což je to, co bylo požadováno.

3. Převrácená hodnota odporu sekce paralelního připojení je rovna součtu převrácených hodnot odporů větví.
Nechť je odpor rozvětvené sekce. Napětí na místě je stejné; proud protékající tímto úsekem je . Proto:

Snížením o , dostaneme:

(1)

což je to, co bylo požadováno.

Stejně jako v případě sériového připojení lze podat vysvětlení toto pravidlo na konkrétním příkladu, bez odkazu na Ohmův zákon.
Nechte vodiče ze stejné látky se stejnými délkami, ale různými průřezy a paralelně zapojeny. Pak lze toto spojení považovat za vodič o stejné délce, ale s plochou průřezu. My máme:

Výše uvedené důkazy vlastností paralelního zapojení lze bez podstatných změn přenést na případ libovolného počtu vodičů.

Ze vztahu (1) můžeme zjistit:

(2)

Bohužel v obecném případě paralelně zapojených vodičů se nedosáhne kompaktního analogu vzorce (2) a je třeba se spokojit se vztahem

(3)

Nicméně ze vzorce (3) lze vyvodit jeden užitečný závěr. Totiž nechť jsou odpory všech rezistorů stejné a stejné. Pak:

Vidíme, že odpor části paralelně zapojených stejných vodičů je několikanásobně menší než odpor jednoho vodiče.

smíšené připojení

smíšené připojení vodiče, jak již název napovídá, mohou být kombinací libovolné kombinace sériových a paralelních zapojení, přičemž tato spojení mohou zahrnovat jak jednotlivé odpory, tak i složitější součástky.

Výpočet smíšeného zapojení vychází z již známých vlastností sériových a paralelních zapojení. Tady už není nic nového: stačí jen pečlivě pitvat toto schéma do jednodušších sekcí zapojených sériově nebo paralelně.

Uvažujme příklad smíšeného zapojení vodičů ( obr. 6).

Rýže. 6. Smíšené zapojení

Nechť V, Om, Om, Om, Om, Om. Najděte proud v obvodu a v každém z rezistorů.

Náš řetěz se skládá ze dvou sériově spojených sekcí a . Odpor sekce:

Ohm.

Sekce je paralelní zapojení: dva rezistory zapojené do série a paralelně připojené k rezistoru. Pak:

Ohm.

Odpor obvodu:

Ohm.

Nyní najdeme sílu proudu v obvodu:

Abychom našli proud v každém rezistoru, vypočítáme napětí v obou částech:

(Všimněte si mimochodem, že součet těchto napětí se rovná V, tj. napětí v obvodu, jak by to mělo být při sériovém zapojení.)

Oba rezistory a jsou pod napětím, proto:

(Celkem máme A, jak by to mělo být s paralelním připojením.)

Síla proudu v rezistorech a je stejná, protože jsou zapojeny do série:

Rezistorem tedy protéká proud A.

Potřebujete vypočítat odpor sériového, paralelního nebo kombinovaného obvodu? Potřebné, pokud nechcete desku spálit! Tento článek vám prozradí, jak na to. Před čtením prosím pochopte, že rezistory nemají žádný „začátek“ a žádný „konec“. Tato slova jsou zavedena pro usnadnění porozumění prezentovanému materiálu.

Kroky

Odpor sériového obvodu

Odpor větveného obvodu

Kombinovaný odpor obvodu

Některá fakta

1. Každý elektricky vodivý materiál má nějaký odpor, což je odpor materiálu vůči elektrickému proudu.
2. Odpor se měří v ohmech. Symbol jednotky pro Ohm je Ω.
3. Různé materiály mít různé významy odpor.
   • Například odpor mědi je 0,0000017 Ohm / cm3
   • Odpor keramiky cca 10 14 Ohm/cm 3
4. Čím větší je hodnota odporu, tím vyšší je odpor vůči elektrickému proudu. Měď, která se často používá v elektrických drátech, má velmi malý odpor. Na druhou stranu je odolnost keramiky velmi vysoká, což z ní dělá vynikající izolant.
5. Činnost celého obvodu závisí na tom, jaký typ zapojení zvolíte pro připojení rezistorů v tomto obvodu.
6. U=IR. Toto je Ohmův zákon, který založil Georg Ohm na počátku 19. století. Vzhledem k jakýmkoli dvěma z těchto proměnných můžete snadno najít třetí.
   • U=IR: Napětí (U) je výsledkem násobení proudu (I) * odporu (R).
   • I=U/R: Proud je napětí (U) ÷ odpor (R).
   • R=U/I: Odpor je podíl napětí (U) ÷ proudu (I).

• Pamatujte, že v paralelním zapojení existuje několik cest pro proudění proudu obvodem, takže celkový odpor v takovém obvodu bude menší než odpor každého jednotlivého odporu. V sériovém zapojení protéká proud každým rezistorem v obvodu, takže odpor každého jednotlivého rezistoru se přidává k celkovému odporu.
• Celkový odpor v paralelním obvodu je vždy menší než odpor jednoho odporu s nejnižším odporem v tomto obvodu. Celkový odpor v sériový obvod vždy větší než odpor jediného nejvyššího odporu v tomto obvodu.

Při řešení problémů je zvykem přetvořit obvod tak, aby byl co nejjednodušší. Za tímto účelem podejte žádost ekvivalentní transformace. Ekvivalentní transformace se nazývají takové transformace části obvodu elektrický obvod, při kterém zůstávají proudy a napětí v jeho nepřeměněné části nezměněny.

Existují čtyři hlavní typy připojení vodičů: sériové, paralelní, smíšené a můstkové.

sériové připojení

sériové připojení- jedná se o zapojení, ve kterém je síla proudu v celém obvodu stejná. Pozoruhodným příkladem sériového zapojení je stará girlanda na vánoční stromeček. Tam jsou žárovky zapojeny do série, jedna po druhé. Nyní si představte, že jedna žárovka vyhořela, obvod je přerušený a zbytek žárovek zhasne. Selhání jednoho prvku vede k vypnutí všech ostatních, to je značná nevýhoda sériového zapojení.

Při sériovém zapojení se odpory prvků sečtou.

Paralelní připojení

Paralelní připojení- jedná se o zapojení, ve kterém je napětí na koncích části obvodu stejné. Paralelní zapojení je nejčastější především proto, že všechny prvky jsou pod stejným napětím, proud je rozložen jinak a když jeden z prvků odejde, všechny ostatní pokračují v práci.

Při paralelním zapojení je ekvivalentní odpor:

V případě dvou paralelně zapojených rezistorů

V případě tří paralelně zapojených rezistorů:

smíšené připojení

smíšené připojení- spojení, které je kombinací po sobě jdoucích a paralelní připojení. Chcete-li najít ekvivalentní odpor, musíte obvod „složit“ střídáním transformace paralelních a sériových částí obvodu.

Nejprve najdeme ekvivalentní odpor pro paralelní část obvodu a poté k němu přidáme zbývající odpor R 3. Mělo by být zřejmé, že po převodu jsou ekvivalentní odpor R1R2 a rezistor R3 zapojeny do série.

Zbývá tedy nejzajímavější a nejobtížnější spojení vodičů.

Mostový okruh

Schéma zapojení mostu je znázorněno na obrázku níže.

Aby se zhroutil mostový obvod, jeden z trojúhelníků mostu je nahrazen ekvivalentní hvězdou.

A najdou odpory R 1, R 2 a R 3.

Jak připojit několik lamp v domečku pro panenky

Když přemýšlíte o tom, jak udělat osvětlení v domečku pro panenky nebo pokojovém boxu, kde není jedna, ale několik lamp, vyvstává otázka, jak je propojit, propojit. Existují dva typy připojení: sériové a paralelní, o kterých slýcháme už od školy. Budeme je zvažovat v tomto článku.

Pokusím se to zjednodušit srozumitelným jazykem aby bylo vše jasné i těm nejhumanitářům, kteří nejsou obeznámeni s elektrickými spletitostmi.

Poznámka: v tomto článku budeme uvažovat pouze obvod s žárovkami. LED osvětlení je složitější a bude se mu věnovat v jiném článku.

Pro pochopení bude ke každému obvodu připojen výkres a vedle výkresu schéma elektrického zapojení.
Nejprve zvažte konvence na elektrických schématech.

Jak již bylo zmíněno, existují dva hlavní typy připojení: sériové a paralelní. Existuje také třetí, smíšený: sériově paralelní, kombinující oba. Začněme sekvenčním, jednodušším.

Sériové připojení

Vypadá to takhle.

Žárovky jsou uspořádány jedna po druhé, jako při kulatém tanci, který se drží za ruce. Podle tohoto principu byly vyrobeny staré sovětské girlandy.

Výhody- snadné připojení.
Nedostatky- pokud se spálí alespoň jedna žárovka, pak nebude fungovat celý obvod.

Bude nutné protřídit, zkontrolovat každou žárovku, abyste našli tu vadnou. To může být únavné, když ve velkém počtužárovky. Také žárovky musí být stejného typu: napětí, výkon.

Při tomto typu zapojení se napětí žárovek sčítá. Napětí je označeno písmenem U, měřeno ve voltech PROTI. Napětí zdroje se musí rovnat součtu napětí všech žárovek v obvodu.

Příklad #1: Chcete zapojit 3 1,5V žárovky do sériového obvodu. Napájecí napětí potřebné pro provoz takového obvodu je 1,5 + 1,5 + 1,5 \u003d 4,5 V.

Obyčejný AA baterie napětí 1,5V. Abyste z nich dostali napětí 4,5V, je také potřeba je zapojit do sériového obvodu, jejich napětí se budou sčítat.
Přečtěte si více o tom, jak vybrat zdroj energie v tomto článku.

Příklad č. 2: chcete připojit 6V žárovku ke zdroji 12V. 6+6=12v. Můžete připojit 2 tyto žárovky.

Příklad č. 3: chcete zapojit 2 3V žárovky do obvodu. 3+3=6V. Je vyžadován 6V napájecí zdroj.

Abych to shrnul: sériové zapojení je snadné na výrobu, potřebujete žárovky stejného typu. Nevýhody: pokud jedna žárovka selže, nesvítí všechny. Okruh můžete zapnout a vypnout pouze jako celek.

Na základě toho je vhodné zapojit do série ne více než 2-3 žárovky pro osvětlení domečku pro panenky. Například v podprsence. Chcete-li se připojit velké množstvížárovky, musíte použít jiný typ zapojení - paralelní.

Přečtěte si také související články:

• Přehled miniaturních žárovek
• Diody nebo žárovky

Paralelní zapojení žárovek

Takhle to vypadá paralelní připojenížárovky.

V tomto typu zapojení mají všechny žárovky a napájecí zdroj stejné napětí. To znamená, že u zdroje 12V musí mít každá ze žárovek také napětí 12V. A počet žárovek může být různý. A pokud máte například 6V žárovky, musíte vzít 6V zdroj.

Když jedna žárovka selže, ostatní pokračují v hoření.

Žárovky lze rozsvítit nezávisle na sobě. K tomu musí každý umístit svůj vlastní přepínač.

Podle tohoto principu jsou v našich městských bytech zapojeny elektrické spotřebiče. Všechna zařízení mají stejné napětí 220V, lze je zapínat a vypínat nezávisle na sobě, výkon elektrospotřebičů může být různý.

Závěr: se spoustou lampiček v domečku pro panenky je optimální paralelní zapojení, i když je o něco složitější než sériové.

Zvažte jiný typ připojení, který kombinuje sériové a paralelní připojení.

Kombinované připojení

Příklad kombinovaného zapojení.

Tři sériové obvody zapojené paralelně

A tady je další možnost:

Tři paralelní obvody zapojené do série.

Sekce takového obvodu zapojené do série se chovají jako sériové zapojení. A paralelní sekce jsou jako paralelní spojení.

Příklad

Při takovém schématu vyhoření jedné žárovky vyřadí z provozu celou sekci zapojenou do série a další dva sériové obvody zůstanou funkční.

V souladu s tím lze sekce zapínat a vypínat nezávisle na sobě. K tomu musí mít každý sériový obvod svůj vlastní spínač.

Ale nemůžete rozsvítit jedinou žárovku.

Při paralelním sériovém zapojení, pokud jedna žárovka selže, obvod se bude chovat takto:

A v případě porušení v sekvenční sekci, jako je tato:

Příklad:

Je zde zapojeno 6 3V žárovek ve 3 sériových obvodech po 2 žárovkách. Obvody jsou zase zapojeny paralelně. Rozdělíme jej na 3 po sobě jdoucí úseky a tento úsek vypočítáme.

V sériové části se napětí žárovek sčítají, 3v + 3V = 6V. Každý sériový obvod má napětí 6V. Jelikož jsou obvody zapojeny paralelně, jejich napětí se nesčítá, což znamená, že potřebujeme 6V zdroj.

Příklad

Máme 6 žárovek 6V. Žárovky jsou zapojeny po 3 kusech v paralelním obvodu a obvody jsou zase zapojeny do série. Systém rozdělíme na tři paralelní okruhy.

V jednom paralelním obvodu je napětí pro každou žárovku 6V, jelikož se napětí nesčítá, pak má celý obvod napětí 6V. A samotné obvody jsou již zapojeny do série a jejich napětí se již sčítají. Ukazuje se 6V + 6V = 12V. Potřebujete tedy 12V zdroj.

Příklad

U domečků pro panenky můžete použít takové smíšené spojení.

Předpokládejme, že v každé místnosti je jedna lampa, všechny lampy jsou zapojeny paralelně. Ale v samotných lampách jiná částkažárovky: ve dvou - po jedné žárovce je dvouramenné svítidlo ze dvou žárovek a tříramenný lustr. V lustru a nástěnném svítidle jsou žárovky zapojeny do série.

Každá lampa má svůj vypínač. Napájecí napětí 12V. Jednotlivé paralelně zapojené žárovky musí mít napětí 12V. A u těch, které jsou zapojeny do série, se napětí přidá k části obvodu
. Podle toho pro nástěnnou část dvou žárovek 12V (celkové napětí) děleno 2 (počet žárovek) dostaneme 6V (napětí jedné žárovky).
Pro lustrovou sekci 12V:3=4V (napětí jedné lustrové žárovky).
Více než tři žárovky v jedné lampě by neměly být zapojeny do série.

Nyní jste se naučili všechny triky připojování žárovek různé způsoby. A myslím, že nebude těžké vyrobit osvětlení v domečku pro panenky s mnoha žárovkami, ať už je to jakkoli složité. Pokud je pro vás obtížné něco jiného, ​​přečtěte si článek o nejjednodušším způsobu, jak udělat světlo v domečku pro panenky, nejvíce základní principy. Hodně štěstí!