Conectarea în serie a rezistențelor. Conectarea în paralel a rezistențelor

Nici o singură operațiune în electronică sau inginerie electrică nu este completă fără calcularea rezistenței. În acest caz, numai secțiunea lanțului în care compus mixt rezistențe. Inginerii și fizicienii trebuie să înțeleagă exact cum au loc calculele în astfel de scheme. În total, există mai multe tipuri de conexiuni care sunt utilizate în circuite de complexitate diferită.

Conexiune serială

Există astfel de metode de conectare a rezistențelor: serial, paralel și combinat. La conexiune serială sfârșitul primului rezistor este conectat la începutul celui de-al doilea, iar o parte din acesta la al treilea. Așa funcționează cu toate componentele. Adică, toate componentele lanțului se succed. Un curent electric comun va trece prin ele într-o astfel de conexiune. Pentru astfel de scheme, fizicienii folosesc o formulă în care între punctele A și B există o singură cale pentru ca electronii încărcați să curgă.

Rezistența la curentul electric depinde de numărul de rezistențe conectate. Cu cât sunt mai multe componente, cu atât este mai mare. Se calculează folosind formula: R total = R1+R2+…+Rn, unde:

• R total este suma tuturor rezistențelor;
• R1 - primul rezistor;
• R2 - a doua componentă;
• Rn este ultima componentă a lanțului.

Conexiune în paralel

Conexiunea paralelă implică conectând începutul rezistențelor la un punct, și se termină la celălalt. Componentele în sine sunt situate la aceeași distanță unele de altele, iar numărul lor nu este limitat. Electricitatea circulă prin fiecare componentă separat, alegând una dintre mai multe căi.

Deoarece există mai multe componente și căi de curent în circuit, rezistența este mult mai mică decât în ​​cazul unei conexiuni în serie. Adică, cantitatea totală de contracarare scade proporțional cu creșterea numărului de componente. Formula de determinare a cantității totale de rezistență la energie electrică este: 1/R total = 1/R1+1/R2+…+1/Rn.

În calcule, rezistența totală ar trebui să fie întotdeauna mai mică decât oricare dintre componentele circuitului. Modul de calcul al sumei opoziției pentru un circuit de două rezistențe este ușor diferit: 1/R total = (R1 x R2)/(R1+R2). Dacă componentele din sistem au aceleași valori de rezistență, atunci numărul total va fi egal cu jumătate din una dintre componente.

Opțiune mixtă

Într-o conexiune mixtă de rezistențe, un circuit de conectare în serie și paralel este combinat. În acest caz, mai multe componente sunt conectate într-un fel, iar altele în altul, dar toate sunt incluse într-un singur circuit. În fizică, această metodă de conectare se numește serie-paralelă.

Pentru a calcula cantitatea de rezistență la electricitate, circuitul trebuie împărțit în secțiuni mici în care rezistențele sunt conectate în același mod. Apoi calculele sunt efectuate conform algoritmului:

• într-un circuit cu componente conectate în paralel, calculați rezistența echivalentă;
• după aceasta, opoziția se calculează în secțiunile conectate în serie ale circuitului;
• ilustrația vizuală trebuie redesenată, de obicei se obține un circuit cu rezistențe conectate în serie;
• calculați rezistența în noul circuit folosind una dintre cele două formule.

Un exemplu vă va ajuta să înțelegeți mai bine metodele de calcul. Dacă există doar cinci componente într-un circuit, acestea pot fi aranjate diferit. Începutul primului rezistor este conectat la punctul A, sfârșitul la B. Din acesta provine un circuit separat cu o conexiune combinată. A doua și a treia componentă sunt pe o linie serială, a patra componentă este paralelă cu acestea. Ultimul rezistor vine de la punctul final al acestui circuit - G.

La început calculați suma rezistenței secțiunii seriale a circuitului intern: R2+R3. După aceasta, circuitul este redesenat astfel încât a doua și a treia componentă să fie conectate într-una singură. Ca rezultat, circuitul intern este conectat în paralel. Acum se calculează opoziția sa: (R2.3xR4)/(R2.3+R4). Puteți desena circuitul rezultat a doua oară.

Circuitul va avea trei rezistențe conectate în serie. Mai mult, media include parametrii componentei a doua, a treia și a patra.

Acum puteți afla cantitatea totală de rezistență. Pentru a face acest lucru, adăugați rezistența la indicatorii de electricitate a primei, a cincea și a altor componente. Formula va arăta astfel: R1+(R2.3xR4)/(R2.3+R4)+R5. Puteți înlocui imediat toți parametrii componente în el.

În practică, metodele de conectare în serie și paralelă sunt rar utilizate, deoarece circuitele din dispozitive sunt de obicei complexe. Prin urmare, rezistențele din circuite sunt adesea conectate într-un mod combinat. Rezistența în astfel de cazuri este calculată pas cu pas.

Dacă afișați imediat numerele în formula generala, puteți face o greșeală și puteți obține rezultate incorecte. Acest lucru poate afecta negativ funcționarea aparatului electric.

La rezolvarea problemelor, se obișnuiește să se transforme circuitul astfel încât să fie cât mai simplu posibil. Pentru a face acest lucru, se folosesc transformări echivalente. Echivalente sunt acele transformări ale unei părți a unui circuit de circuit electric în care curenții și tensiunile din partea netransformată rămân neschimbate.

Există patru tipuri principale de conexiuni de conductor: în serie, paralel, mixt și punte.

Conexiune serială

Conexiune serială- aceasta este o conexiune în care puterea curentului în întregul circuit este aceeași. Un exemplu izbitor de conexiune în serie este o ghirlandă veche de pom de Crăciun. Acolo becurile sunt conectate în serie, unul după altul. Acum imaginați-vă că un bec se arde, circuitul este rupt și restul becurilor se sting. Eșecul unui element duce la oprirea tuturor celorlalte; acesta este un dezavantaj semnificativ al unei conexiuni seriale.

Când sunt conectate în serie, rezistențele elementelor sunt însumate.

Conexiune în paralel

Conexiune în paralel- aceasta este o conexiune în care tensiunea la capetele secțiunii circuitului este aceeași. Conexiunea în paralel este cea mai comună, în principal pentru că toate elementele sunt sub aceeași tensiune, curentul este distribuit diferit și când unul dintre elemente iese, toate celelalte continuă să funcționeze.

Într-o conexiune paralelă, rezistența echivalentă se găsește ca:

În cazul a două rezistențe conectate în paralel

În cazul a trei rezistențe conectate în paralel:

Compus mixt

Compus mixt– o conexiune, care este o colecție de conexiuni seriale și paralele. Pentru a găsi rezistența echivalentă, trebuie să „restrângeți” circuitul transformând alternativ secțiunile paralele și seriale ale circuitului.

Mai întâi, să găsim rezistența echivalentă pentru secțiunea paralelă a circuitului și apoi să adăugăm la aceasta rezistența R 3 rămasă. Trebuie înțeles că după conversie, rezistența echivalentă R1R2 și rezistența R3 sunt conectate în serie.

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

Circuit de punte

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

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

Și găsiți rezistențele R1, R2 și R3.

În circuitele electrice, elementele pot fi conectate în diverse moduri, inclusiv conexiuni seriale și paralele.

Conexiune serială

Cu această conexiune, conductoarele sunt conectate între ele în serie, adică începutul unui conductor va fi conectat la sfârșitul celuilalt. Principala caracteristică a acestei conexiuni este că toți conductorii aparțin unui singur fir, nu există ramuri. Același curent electric va circula prin fiecare dintre conductori. Dar tensiunea totală pe conductori va fi egală cu tensiunile combinate de pe fiecare dintre ele.

Luați în considerare un număr de rezistențe conectate în serie. Deoarece nu există ramuri, cantitatea de sarcină care trece printr-un conductor va fi egală cu cantitatea de sarcină care trece prin celălalt conductor. Puterea curentului pe toți conductorii va fi aceeași. Aceasta este caracteristica principală a acestei conexiuni.

Această conexiune poate fi văzută diferit. Toate rezistențele pot fi înlocuite cu un rezistor echivalent.

Curentul prin rezistența echivalentă va fi același cu curentul total care curge prin toate rezistențele. Tensiunea totală echivalentă va fi suma tensiunilor de pe fiecare rezistor. Aceasta este diferența de potențial între rezistor.

Dacă utilizați aceste reguli și legea lui Ohm, care se aplică fiecărui rezistor, puteți demonstra că rezistența rezistenței comune echivalente va fi egală cu suma rezistențelor. Consecința primelor două reguli va fi a treia regulă.

Aplicație

O conexiune serială este utilizată atunci când trebuie să porniți sau să opriți în mod intenționat un dispozitiv; comutatorul este conectat la acesta într-un circuit în serie. De exemplu, un sonerie electric va suna doar atunci când este conectat în serie cu o sursă și un buton. Conform primei reguli, dacă nu există curent electric pe cel puțin unul dintre conductori, atunci nu va exista curent electric pe ceilalți conductori. Și invers, dacă există curent pe cel puțin un conductor, atunci acesta va fi pe toți ceilalți conductori. Merge si o lanterna de buzunar, care are buton, baterie si bec. Toate aceste elemente trebuie conectate în serie, deoarece lanterna trebuie să strălucească atunci când este apăsat butonul.

Uneori, o conexiune în serie nu atinge obiectivele dorite. De exemplu, într-un apartament în care există multe candelabre, becuri și alte dispozitive, nu trebuie să conectați toate lămpile și dispozitivele în serie, deoarece nu trebuie niciodată să aprindeți luminile în fiecare dintre camerele apartamentului în același timp. timp. În acest scop, conexiunile seriale și paralele sunt luate în considerare separat, iar un tip de circuit paralel este utilizat pentru a conecta corpurile de iluminat din apartament.

Conexiune în paralel

În acest tip de circuit, toți conductorii sunt conectați în paralel unul cu celălalt. Toate începuturile conductoarelor sunt conectate la un punct, iar toate capetele sunt, de asemenea, legate între ele. Să luăm în considerare un număr de conductoare omogene (rezistoare) conectate într-un circuit paralel.

Acest tip de conexiune este ramificat. Fiecare ramură conține un rezistor. Electricitate, după ce a ajuns la punctul de ramificare, este împărțit în fiecare rezistor și va fi egal cu suma curenților la toate rezistențele. Tensiunea la toate elementele conectate în paralel este aceeași.

Toate rezistențele pot fi înlocuite cu un rezistor echivalent. Dacă utilizați legea lui Ohm, puteți obține o expresie pentru rezistență. Dacă, cu o conexiune în serie, au fost adăugate rezistențele, atunci cu o conexiune în paralel, se vor adăuga valorile inverse ale acestora, așa cum este scris în formula de mai sus.

Aplicație

Dacă luăm în considerare conexiunile în condiții casnice, atunci într-un apartament, lămpile și candelabrele ar trebui conectate în paralel. Dacă le conectăm în serie, atunci când se aprinde un bec, le aprindem pe toate celelalte. Cu o conexiune paralelă, putem, adăugând întrerupătorul corespunzător la fiecare dintre ramuri, să aprindem după dorință becul corespunzător. În acest caz, aprinderea unei lămpi în acest fel nu afectează celelalte lămpi.

Toate dispozitivele electrice de uz casnic din apartament sunt conectate în paralel la o rețea cu o tensiune de 220 V și conectate la panoul de distribuție. Cu alte cuvinte, conexiunea paralelă este utilizată atunci când este necesară conectarea dispozitivelor electrice independent unele de altele. Conexiunile seriale și paralele au propriile lor caracteristici. Există și compuși amestecați.

Munca curenta

Conexiunile în serie și paralelă discutate mai devreme au fost valabile pentru valorile tensiunii, rezistenței și curentului fiind cele fundamentale. Lucrul curentului este determinat de formula:

A = I x U x t, Unde A- munca curenta, t– timpul de curgere de-a lungul conductorului.

Pentru a determina funcționarea cu un circuit de conectare în serie, este necesar să înlocuiți tensiunea în expresia originală. Primim:

A=I x (U1 + U2) x t

Deschidem parantezele și constatăm că în întreaga diagramă, munca este determinată de cantitatea la fiecare sarcină.

Luăm în considerare, de asemenea, un circuit de conectare în paralel. Doar că nu schimbăm tensiunea, ci curentul. Rezultatul este:

A = A1+A2

Puterea curentă

Când luați în considerare formula pentru puterea unei secțiuni de circuit, este din nou necesar să folosiți formula:

P=U x I

După un raționament similar, rezultatul este că conexiunile în serie și paralele pot fi determinate prin următoarea formulă de putere:

P=P1 + P2

Cu alte cuvinte, pentru orice circuit, puterea totală este egală cu suma tuturor puterilor din circuit. Acest lucru poate explica faptul că nu este recomandat să porniți simultan mai multe dispozitive electrice puternice într-un apartament, deoarece cablurile ar putea să nu reziste la o astfel de putere.

Influența diagramei de conectare asupra ghirlandei de Anul Nou

După ce se stinge o lampă dintr-o ghirlandă, puteți determina tipul de diagramă de conectare. Dacă circuitul este secvenţial, atunci nici un bec nu se va aprinde, deoarece un bec ars întrerupe circuitul comun. Pentru a afla ce bec s-a ars, trebuie să verificați totul. Apoi, înlocuiți lampa defectă, ghirlanda va funcționa.

Când utilizați un circuit de conexiune paralelă, ghirlanda va continua să funcționeze chiar dacă una sau mai multe lămpi s-au ars, deoarece circuitul nu este complet întrerupt, ci doar o mică secțiune paralelă. Pentru a restabili o astfel de ghirlandă, este suficient să vedeți ce lămpi nu sunt aprinse și să le înlocuiți.

Conexiune în serie și paralelă pentru condensatoare

Cu un circuit în serie, apare următoarea imagine: sarcinile de la polul pozitiv al sursei de alimentare merg numai la plăcile exterioare ale condensatoarelor exterioare. , situat între ele, transferă sarcina de-a lungul circuitului. Aceasta explică apariția sarcinilor egale cu semne diferite pe toate plăcile. Pe baza acestui fapt, sarcina oricărui condensator conectat într-un circuit în serie poate fi exprimată prin următoarea formulă:

q total = q1 = q2 = q3

Pentru a determina tensiunea pe orice condensator, aveți nevoie de formula:

Unde C este capacitatea. Tensiunea totală este exprimată prin aceeași lege care este potrivită pentru rezistențe. Prin urmare, obținem formula capacității:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Pentru a simplifica această formulă, puteți inversa fracțiile și puteți înlocui raportul dintre diferența de potențial și sarcina de pe condensator. Ca rezultat obținem:

1/C= 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

Conexiunea paralelă a condensatoarelor este calculată puțin diferit.

Sarcina totală este calculată ca suma tuturor sarcinilor acumulate pe plăcile tuturor condensatoarelor. Și valoarea tensiunii este calculată și de legi generale. În acest sens, formula capacității totale într-un circuit de conexiune paralelă arată astfel:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Această valoare este calculată ca suma fiecărui dispozitiv din circuit:

C=C1 + C2 + C3

Conexiune mixtă a conductoarelor

ÎN schema electrica secțiunile circuitului pot avea atât conexiuni seriale, cât și paralele, împletite între ele. Dar toate legile discutate mai sus pt specii individuale conexiunile sunt încă valabile și sunt utilizate în etape.

Mai întâi trebuie să descompuneți mental diagrama în părți separate. Pentru o mai bună reprezentare, se desenează pe hârtie. Să ne uităm la exemplul nostru folosind diagrama prezentată mai sus.

Cel mai convenabil este să-l descrii pornind de la puncte BȘi ÎN. Sunt așezate la o oarecare distanță unul de celălalt și de marginea foii de hârtie. Din partea stângă până la punct B un fir este conectat și două fire ies spre dreapta. Punct ÎN dimpotrivă, are două ramuri în stânga, iar un fir se desprinde după vârf.

În continuare, trebuie să descrii spațiul dintre puncte. De-a lungul conductorului superior există 3 rezistențe cu valori convenționale 2, 3, 4. De jos va exista un curent cu indice 5. Primele 3 rezistențe sunt conectate în serie în circuit, iar al cincilea rezistor este conectat în paralel. .

Celelalte două rezistențe (prima și a șasea) sunt conectate în serie cu secțiunea pe care o luăm în considerare B-C. Prin urmare, completăm diagrama cu 2 dreptunghiuri pe laturile punctelor selectate.

Acum folosim formula pentru calcularea rezistenței:

• Prima formulă pentru conexiunea în serie.
• Apoi, pentru circuitul paralel.
• Și în sfârșit pentru circuitul secvenţial.

Într-un mod similar, puteți descompune orice circuit complex, inclusiv conexiuni nu numai ale conductoarelor sub formă de rezistențe, ci și ale condensatoarelor. Pentru a învăța cum să calculezi folosind tipuri diferite scheme, trebuie să exersați în practică realizând mai multe sarcini.

Conţinut:

Fluxul de curent într-un circuit electric se realizează prin conductori, în direcția de la sursă la consumatori. Cele mai multe dintre aceste scheme folosesc fire de cupruȘi receptoare electriceîntr-o cantitate dată, având rezistență diferită. În funcție de sarcinile efectuate, circuitele electrice folosesc conexiuni seriale și paralele ale conductorilor. În unele cazuri, pot fi utilizate ambele tipuri de conexiuni, atunci această opțiune va fi numită mixtă. Fiecare circuit are propriile caracteristici și diferențe, astfel încât acestea trebuie luate în considerare în prealabil la proiectarea circuitelor, repararea și întreținerea echipamentelor electrice.

Conectarea în serie a conductoarelor

În inginerie electrică mare importanță are o conexiune serială și paralelă a conductoarelor dintr-un circuit electric. Printre acestea, este adesea folosită o schemă de conectare în serie a conductoarelor, care presupune aceeași conexiune a consumatorilor. În acest caz, includerea în circuit se realizează una după alta, în ordinea priorității. Adică începutul unui consumator este conectat la capătul altuia folosind fire, fără ramuri.

Proprietățile unui astfel de circuit electric pot fi luate în considerare folosind exemplul de secțiuni ale unui circuit cu două sarcini. Curentul, tensiunea și rezistența pe fiecare dintre ele ar trebui desemnate, respectiv, ca I1, U1, R1 și I2, U2, R2. Ca urmare, s-au obținut relații care exprimă relația dintre mărimi astfel: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Datele obținute sunt confirmate în practică prin luarea de măsurători cu un ampermetru și un voltmetru a secțiunilor corespunzătoare.

Astfel, conexiunea în serie a conductoarelor are următoarele caracteristici individuale:

• Puterea curentului în toate părțile circuitului va fi aceeași.
• Tensiunea totală a circuitului este suma tensiunilor din fiecare secțiune.
• Rezistența totală include rezistența fiecărui conductor individual.

Aceste rapoarte sunt potrivite pentru orice număr de conductori conectați în serie. Valoarea rezistenței totale este întotdeauna mai mare decât rezistența oricărui conductor individual. Acest lucru se datorează unei creșteri a lungimii lor totale atunci când sunt conectate în serie, ceea ce duce și la o creștere a rezistenței.

Dacă conectați elemente identice în seria n, obțineți R = n x R1, unde R este rezistența totală, R1 este rezistența unui element și n este numărul de elemente. Tensiunea U, dimpotrivă, este împărțită în părți egale, fiecare dintre acestea fiind de n ori mai mică decât valoarea totală. De exemplu, dacă 10 lămpi de aceeași putere sunt conectate în serie la o rețea cu o tensiune de 220 volți, atunci tensiunea în oricare dintre ele va fi: U1 = U/10 = 22 volți.

Conductoarele conectate în serie au o trăsătură distinctivă caracteristică. Dacă cel puțin unul dintre ele eșuează în timpul funcționării, fluxul de curent se oprește în întregul circuit. Cel mai un exemplu strălucitor este atunci când un bec ars într-un circuit în serie duce la defecțiunea întregului sistem. Pentru a identifica un bec ars, va trebui să verificați întreaga ghirlanda.

Conectarea în paralel a conductoarelor

ÎN retelelor electrice conductoarele pot fi conectate căi diferite: secvenţial, paralel şi combinat. Printre acestea, o conexiune paralelă este o opțiune atunci când conductoarele de la punctele de început și de sfârșit sunt conectate între ele. Astfel, începuturile și sfârșitul sarcinilor sunt conectate împreună, iar sarcinile în sine sunt situate paralel între ele. Un circuit electric poate conține doi, trei sau mai mulți conductori conectați în paralel.

Dacă luăm în considerare o conexiune în serie și paralelă, puterea curentului în aceasta din urmă poate fi studiată folosind următorul circuit. Luați două lămpi cu incandescență care au aceeași rezistență și sunt conectate în paralel. Pentru control, fiecare bec este conectat la al său. În plus, un alt ampermetru este utilizat pentru a monitoriza curentul total din circuit. Circuitul de testare este completat de o sursă de alimentare și o cheie.

După închiderea cheii, trebuie să monitorizați citirile instrumentelor de măsurare. Ampermetrul de pe lampa nr. 1 va indica curentul I1, iar pe lampa nr. 2 curentul I2. Ampermetrul general arată valoarea curentă, egal cu suma curenți ai circuitelor individuale, conectate în paralel: I = I1 + I2. Spre deosebire de o conexiune în serie, dacă unul dintre becuri se arde, celălalt va funcționa normal. Prin urmare, conectarea în paralel a dispozitivelor este utilizată în rețelele electrice de acasă.

Folosind același circuit, puteți seta valoarea rezistenței echivalente. În acest scop, la circuitul electric se adaugă un voltmetru. Acest lucru vă permite să măsurați tensiunea într-o conexiune paralelă, în timp ce curentul rămâne același. Există, de asemenea, puncte de trecere pentru conductorii care leagă ambele lămpi.

Ca rezultat al măsurătorilor, tensiunea totală pentru o conexiune în paralel va fi: U = U1 = U2. După aceasta, puteți calcula rezistența echivalentă, care înlocuiește condiționat toate elementele dintr-un circuit dat. Cu o conexiune paralelă, în conformitate cu legea lui Ohm I = U/R, se obține următoarea formulă: U/R = U1/R1 + U2/R2, în care R este rezistența echivalentă, R1 și R2 sunt rezistențele ambelor becuri, U = U1 = U2 este valoarea tensiunii indicată de voltmetru.

De asemenea, ar trebui să țineți cont de faptul că curenții din fiecare circuit se adună la puterea totală a curentului întregului circuit. În forma sa finală, formula care reflectă rezistența echivalentă va arăta astfel: 1/R = 1/R1 + 1/R2. Pe măsură ce numărul de elemente din astfel de lanțuri crește, crește și numărul de termeni din formulă. Diferența dintre parametrii de bază distinge sursele de curent unele de altele, permițându-le să fie utilizate în diferite circuite electrice.

O conexiune paralelă a conductorilor se caracterizează printr-o valoare echivalentă a rezistenței destul de scăzute, astfel încât puterea curentului va fi relativ mare. Acest factor trebuie luat în considerare atunci când un număr mare de aparate electrice sunt conectate la prize. În acest caz, curentul crește semnificativ, ceea ce duce la supraîncălzirea liniilor de cablu și la incendii ulterioare.

Legile conexiunii în serie și paralelă a conductoarelor

Aceste legi privind ambele tipuri de conexiuni ale conductorilor au fost parțial discutate mai devreme.

Pentru o înțelegere și o percepție mai clară în sens practic, conexiunea în serie și paralelă a conductorilor, formulele trebuie luate în considerare într-o anumită secvență:

• O conexiune în serie presupune același curent în fiecare conductor: I = I1 = I2.
• Conectarea în paralel și în serie a conductorilor este explicată în fiecare caz în mod diferit. De exemplu, cu o conexiune în serie, tensiunile de pe toate conductoarele vor fi egale între ele: U1 = IR1, U2 = IR2. În plus, cu o conexiune în serie, tensiunea este suma tensiunilor fiecărui conductor: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
• Rezistența totală a unui circuit într-o conexiune în serie constă din suma rezistențelor tuturor conductorilor individuali, indiferent de numărul acestora.
• Cu o conexiune paralelă, tensiunea întregului circuit este egală cu tensiunea de pe fiecare dintre conductori: U1 = U2 = U.
• Curentul total măsurat în întregul circuit este egal cu suma curenților care circulă prin toate conductoarele conectate în paralel: I = I1 + I2.

Pentru a proiecta mai eficient rețelele electrice, trebuie să aveți o bună cunoaștere a conexiunii în serie și paralelă a conductorilor și a legilor acesteia, găsind cea mai rațională aplicație practică pentru acestea.

Conexiune mixtă a conductoarelor

În rețelele electrice se folosește de obicei conexiunea serială paralelă și mixtă a conductorilor, destinată conditii specifice Operațiune. Cu toate acestea, cel mai adesea se acordă preferință celei de-a treia opțiuni, care este un set de combinații constând din diferite tipuri de compuși.

Astfel de scheme mixte Sunt utilizate în mod activ conexiunile seriale și paralele ale conductorilor, ale căror avantaje și dezavantaje trebuie luate în considerare la proiectarea rețelelor electrice. Aceste conexiuni constau nu numai din rezistențe individuale, ci și din secțiuni destul de complexe care includ multe elemente.

Conexiunea mixtă se calculează în funcție de proprietățile cunoscute ale conexiunilor în serie și paralele. Metoda de calcul constă în descompunerea circuitului în componente mai simple, care sunt calculate separat și apoi însumate unele cu altele.

Atunci când mai multe receptoare de putere sunt conectate simultan la aceeași rețea, aceste receptoare pot fi considerate cu ușurință pur și simplu ca elemente ale unui singur circuit, fiecare dintre ele având propria rezistență.

În unele cazuri, această abordare se dovedește a fi destul de acceptabilă: lămpile incandescente, încălzitoarele electrice etc. pot fi percepute ca rezistențe. Adică, dispozitivele pot fi înlocuite cu rezistențele lor și este ușor să calculați parametrii circuitului.

Metoda de conectare a receptorilor de putere poate fi una dintre următoarele: tip de conexiune serială, paralelă sau mixtă.

Conexiune serială

Când mai multe receptoare (rezistoare) sunt conectate într-un circuit în serie, adică al doilea terminal al primului este conectat la primul terminal al celui de-al doilea, al doilea terminal al celui de-al doilea este conectat la primul terminal al celui de-al treilea, al doilea terminalul celui de-al treilea este conectat la primul terminal al celui de-al patrulea etc., apoi atunci când un astfel de circuit este conectat la sursa de alimentare, un curent I de aceeași mărime va circula prin toate elementele circuitului. Această idee este ilustrată de figura următoare.

După ce am înlocuit dispozitivele cu rezistențele lor, transformăm desenul într-un circuit, apoi rezistențele R1 la R4, conectate în serie, vor prelua fiecare anumite tensiuni, care în total vor da valoarea EMF la bornele sursei de alimentare. . Pentru simplitate, în continuare vom descrie sursa sub forma unui element galvanic.

După ce am exprimat căderile de tensiune prin curent și prin rezistență, obținem o expresie pentru rezistența echivalentă a unui circuit în serie de receptoare: rezistența totală a unei conexiuni în serie de rezistențe este întotdeauna egală cu suma algebrică a tuturor rezistențelor care alcătuiesc acest circuit. . Și deoarece tensiunile de pe fiecare secțiune a circuitului pot fi găsite din legea lui Ohm (U = I*R, U1 = I*R1, U2 = I*R2 etc.) și E = U, atunci pentru circuitul nostru obținem:

Tensiunea la bornele de alimentare este egală cu suma căderilor de tensiune la fiecare dintre receptorii conectați în serie care alcătuiesc circuitul.

Deoarece curentul circulă prin întregul circuit de aceeași valoare, este corect să spunem că tensiunile de pe receptoarele (rezistoare) conectate în serie sunt legate între ele proporțional cu rezistențele. Și cu cât rezistența este mai mare, cu atât tensiunea aplicată receptorului va fi mai mare.

Pentru o conexiune în serie de n rezistențe cu aceeași rezistență Rk, rezistența totală echivalentă a întregului circuit va fi de n ori mai mare decât fiecare dintre aceste rezistențe: R = n*Rk. În consecință, tensiunile aplicate fiecăruia dintre rezistențele din circuit vor fi egale între ele și vor fi de n ori mai mici decât tensiunea aplicată întregului circuit: Uk = U/n.

Conexiunea în serie a receptoarelor de putere este caracterizată de următoarele proprietăți: dacă modificați rezistența unuia dintre receptoarele din circuit, tensiunile la receptoarele rămase din circuit se vor modifica; daca unul dintre receptoare se rupe curentul se va opri in intregul circuit, in toate celelalte receptoare.

Datorită acestor caracteristici, conexiunea în serie este rară și este utilizată numai acolo unde tensiunea rețelei este mai mare decât tensiunea nominală a receptoarelor, în absența alternativelor.

De exemplu, cu o tensiune de 220 de volți puteți alimenta două lămpi conectate în serie de putere egală, fiecare dintre acestea fiind proiectată pentru o tensiune de 110 volți. Dacă aceste lămpi au o putere nominală diferită la aceeași tensiune nominală de alimentare, atunci una dintre ele va fi supraîncărcată și cel mai probabil se va arde instantaneu.

Conexiune în paralel

Conectarea în paralel a receptoarelor presupune conectarea fiecăruia dintre ele între o pereche de puncte dintr-un circuit electric, astfel încât acestea să formeze ramuri paralele, fiecare dintre acestea fiind alimentată de tensiunea sursei. Pentru claritate, să le înlocuim din nou receptorii rezistențe electrice pentru a obține o diagramă convenabilă pentru calcularea parametrilor.

După cum sa menționat deja, în cazul unei conexiuni în paralel, fiecare dintre rezistențe experimentează aceeași tensiune. Și în conformitate cu legea lui Ohm avem: I1=U/R1, I2=U/R2, I3=U/R3.

Aici I este sursa curentului. Prima lege a lui Kirchhoff pentru un circuit dat ne permite să scriem o expresie pentru curentul din partea sa neramificată: I = I1+I2+I3.

Prin urmare, rezistența totală pentru conectarea în paralel a elementelor circuitului poate fi găsită din formula:

Reciproca rezistenței se numește conductivitate G, iar formula pentru conductivitatea unui circuit format din mai multe elemente conectate în paralel se mai poate scrie: G = G1 + G2 + G3. Conductivitatea unui circuit în cazul unei conexiuni paralele a rezistențelor care îl formează este egală cu suma algebrică a conductivităților acestor rezistențe. În consecință, atunci când receptoare paralele (rezistoare) sunt adăugate la circuit, rezistența totală a circuitului va scădea, iar conductivitatea totală va crește în mod corespunzător.

Curenții dintr-un circuit format din receptoare conectate în paralel sunt distribuiți între ei în mod direct proporțional cu conductivitățile lor, adică invers proporțional cu rezistențele lor. Aici putem da o analogie din hidraulic, unde fluxul de apă este distribuit prin conducte în conformitate cu secțiunile lor transversale, atunci o secțiune transversală mai mare este similară cu o rezistență mai mică, adică o conductivitate mai mare.

Dacă un circuit este format din mai multe (n) rezistențe identice conectate în paralel, atunci rezistența totală a circuitului va fi de n ori mai mică decât rezistența unuia dintre rezistențe, iar curentul prin fiecare dintre rezistențe va fi de n ori mai mic decât curentul total: R = R1/ n; I1 = I/n.

Un circuit constând din receptoare conectate în paralel conectate la o sursă de energie este caracterizat prin aceea că fiecare dintre receptori este alimentat de sursa de alimentare.

Pentru sursa ideala electricitate, următoarea afirmație este adevărată: atunci când rezistențele sunt conectate sau deconectate paralel cu sursa, curenții din rezistențele conectate rămase nu se vor schimba, adică dacă unul sau mai multe receptoare din circuitul paralel eșuează, restul va continua să funcționeze în același mod.

Datorită acestor caracteristici, o conexiune paralelă are un avantaj semnificativ față de o conexiune serială și, din acest motiv, este cea mai comună conexiune în paralel în rețelele electrice. De exemplu, toate aparatele electrice din casele noastre sunt proiectate pentru conectarea în paralel la rețeaua casnică, iar dacă opriți una, restul nu va dăuna deloc.

Compararea circuitelor serie și paralele

Prin conexiune mixtă a receptoarelor înțelegem o astfel de conexiune atunci când o parte sau mai multe dintre ele sunt conectate între ele în serie, iar cealaltă parte sau mai multe sunt conectate în paralel. În acest caz, întregul lanț poate fi format din diferite conexiuni ale unor astfel de părți între ele. De exemplu, luați în considerare diagrama:

Trei rezistențe conectate în serie sunt conectate la sursa de alimentare, încă două sunt conectate în paralel la unul dintre ele, iar al treilea este conectat în paralel la întregul circuit. Pentru a găsi rezistența totală a circuitului, acestea trec prin transformări succesive: un circuit complex este redus secvenţial la o formă simplă, calculând secvenţial rezistenţa fiecărei legături, şi astfel se găseşte rezistenţa echivalentă totală.

Pentru exemplul nostru. Mai întâi, găsiți rezistența totală a două rezistențe R4 și R5 conectate în serie, apoi rezistența conexiunii lor paralele cu R2, apoi adăugați R1 și R3 la valoarea rezultată și apoi calculați valoarea rezistenței întregului circuit, inclusiv paralela. ramura R6.

Diverse metode de conectare a receptoarelor de putere sunt utilizate în practică în diverse scopuri pentru a rezolva probleme specifice. De exemplu, o conexiune mixtă poate fi găsită în circuitele de încărcare netede în surse de alimentare puternice, unde sarcina (condensatorii după puntea de diode) primește mai întâi putere în serie printr-un rezistor, apoi rezistorul este manevrat de contactele releului, iar sarcina este conectat la puntea de diode în paralel.

Andrei Povny