- послідовне з'єднання
- застосування
- паралельне з'єднання
- застосування
- Робота струму
- потужність струму
- Вплив схеми з'єднання на новорічну гірлянду
- Послідовне і паралельне з'єднання для конденсаторів
- Змішане з'єднання провідників
- Тепер використовуємо формулу розрахунку опору:
Наши партнеры ArtmMisto
В електричних ланцюгах елементи можуть з'єднуватися за різними схемами, в тому числі вони мають послідовне і паралельне з'єднання.
послідовне з'єднання
При такому з'єднанні провідники з'єднуються один з одним послідовно, тобто, початок одного провідника буде з'єднуватися з кінцем іншого. Основна особливість даного з'єднання полягає в тому, що всі провідники належать одному дроту, немає ніяких розгалужень. Через кожен з провідників буде протікати один і той же електричний струм. Але сумарна напруга на провідниках буде дорівнювати разом узятим напруженням на кожному з них.
Розглянемо кілька резисторів, з'єднаних послідовно. Так як немає розгалужень, то кількість проходить заряду через один провідник, буде дорівнює кількості заряду, що пройшов через інший провідник. Сили струму на всіх провідниках будуть однаковими. Це основна особливість даного з'єднання.
Це з'єднання можна розглянути інакше. Всі резистори можна замінити одним еквівалентним резистором.
Струм на еквівалентному резисторі буде збігатися із загальним струмом, що протікає через все резистори. Еквівалентну загальну напругу буде складатися з напруг на кожному резисторі. Це є різницею потенціалів на резисторі.
Якщо скористатися цими правилами і законом Ома, який підходить для кожного резистора, можна довести, що опір еквівалентного загального резистора буде дорівнює сумі опорів. Наслідком перших двох правил буде третє правило.
застосування
Послідовне з'єднання використовується, коли потрібно цілеспрямовано включати або вимикати будь-якої прилад, вимикач з'єднують з ним по послідовній схемі. Наприклад, електричний дзвінок буде дзвеніти тільки тоді, коли він буде послідовно з'єднаний з джерелом і кнопкою. Відповідно до першого правилом, якщо електричний струм відсутній хоча б на одному з провідників, то його не буде і на інших провідниках. І навпаки, якщо струм є хоча б на одному провіднику, то він буде і на всіх інших провідниках. Також працює кишеньковий ліхтарик, в якому є кнопка, батарейка і лампочка. Всі ці елементи необхідно з'єднати послідовно, так як потрібно, щоб ліхтарик світив, коли буде натиснута кнопка.
Іноді послідовне з'єднання не призводить до потрібних цілям. Наприклад, в квартирі, де багато люстр, лампочок та інших пристроїв, що не слід все лампи і пристрої з'єднувати послідовно, так як ніколи не потрібно одночасно включати світло в кожній з кімнат квартири. Для цього послідовне і паралельне з'єднання розглядають окремо, і для підключення освітлювальних приладів в квартирі застосовують паралельний вид схеми.
паралельне з'єднання
У цьому виді схеми все провідники з'єднуються паралельно один з одним. Все початку провідників об'єднані в одну точку, і всі кінці також пов'язані один з одним. Розглянемо кілька однорідних провідників (резисторів), з'єднаних за паралельною схемою.
Цей вид з'єднання є розгалуженим. У кожній гілці міститься по одному резистору. Електричний струм, дійшовши до точки розгалуження, розділяється на кожен резистор, і буде дорівнювати сумі струмів на всіх опорах. Напруга на всіх елементах, з'єднаних паралельно, є однаковим.
Всі резистори можна замінити одним еквівалентним резистором. Якщо скористатися законом Ома, можна отримати вираз опору. Якщо при послідовному з'єднанні опору складалися, то при паралельному будуть складатися величини зворотні їм, як записано у формулі вище.
застосування
Якщо розглядати з'єднання в побутових умовах, то в квартирі лампи освітлення, люстри повинні бути з'єднані паралельно. Якщо їх з'єднати послідовно, то при включенні однієї лампочки ми включимо всі інші. При паралельному ж з'єднанні ми можемо, додаючи відповідний вимикач в кожну з гілок, включати відповідну лампочку в міру бажання. При цьому таке включення однієї лампи не впливає на інші лампи.
Всі електричні побутові пристрої в квартирі з'єднані паралельно в мережу з напругою 220 В, і підключені до розподільного щитка. Іншими словами, паралельне з'єднання використовується при необхідності підключення електричних пристроїв незалежно один від одного. Послідовне і паралельне з'єднання мають свої особливості. Існують також змішані сполуки.
Робота струму
Послідовне і паралельне з'єднання, розглянуте раніше, було справедливо для величин напруги, опору і сили струму, що є основними. Робота струму визначається за формулою:
А = I х U х t, де А - робота струму, t - час перебігу по провіднику.
Для визначення роботи при послідовній схемі з'єднання, необхідно замінити в первісному вираженні напруга. отримуємо:
А = I х (U1 + U2) х t
Розкриваємо дужки і отримуємо, що на всій схемі робота визначається сумою на кожній навантаженні.
Точно також розглядаємо паралельну схему з'єднання. Тільки міняємо вже не напруга, а силу струму. Виходить результат:
А = А1 + А2
потужність струму
При розгляді формули потужності ділянки кола знову необхідно користуватися формулою:
Р = U х I
Після аналогічних міркувань виходить результат, що послідовне і паралельне з'єднання можна визначити наступною формулою потужності:
Р = Р1 + Р2
Іншими словами, при будь-яких схемах загальна потужність дорівнює сумі всіх потужностей в схемі. Цим можна пояснити, що не рекомендується включати в квартирі відразу кілька потужних електричних пристроїв, так як проводка може не витримати такої потужності.
Вплив схеми з'єднання на новорічну гірлянду
Після перегорання однієї лампи в гірлянді можна визначити вид схеми з'єднання. Якщо схема послідовна, то не горітиме жодної лампочки, так як згоріла лампочка розриває загальну ланцюг. Щоб з'ясувати, яка саме лампочка згоріла, потрібно перевіряти всі підряд. Далі, замінити несправну лампу, гірлянда буде функціонувати.
При застосуванні паралельної схеми з'єднання гірлянда буде продовжувати працювати, навіть якщо одна або кілька ламп згоріли, так як що ланцюг не розірвана повністю, а тільки один невеликий паралельний ділянку. Для відновлення такої гірлянди досить побачити, які лампи не горять, і замінити їх.
Послідовне і паралельне з'єднання для конденсаторів
При послідовній схемі виникає така картина: заряди від позитивного полюса джерела живлення йдуть тільки на зовнішні пластини крайніх конденсаторів. конденсатори , Що знаходяться між ними, передають заряд по ланцюгу. Цим пояснюється поява на всіх пластинах рівних зарядів з різними знаками. Виходячи з цього, заряд будь-якого конденсатора, сполученого з послідовною схемою, можна виразити такою формулою:
Qобщ = q1 = q2 = q3
Для визначення напруги на будь-якому конденсаторі, необхідна формула:
U = q / С
Де С - ємність. Сумарна напруга виражається таким же законом, який підходить для опорів. Тому отримуємо формулу ємності:
З = q / (U1 + U2 + U3)
Щоб зробити цю формулу простіше, можна перевернути дроби і замінити відношення різниці потенціалів до заряду ємності. В результаті отримуємо:
1 / С = 1 / С1 + 1 / С2 + 1 / C3
Трохи інакше розраховується паралельне з'єднання конденсаторів.
Загальний заряд обчислюється як сума всіх зарядів, накопичених на пластинах всіх конденсаторів. А величина напруги також обчислюється за загальними законами. У зв'язку з цим формула сумарною ємності при паралельній схемі з'єднання виглядає так:
С = (q1 + q2 + q3) / U
Це значення розраховується як сума кожного приладу в схемі:
С = С1 + С2 + С3
Змішане з'єднання провідників
В електричній схемі ділянки ланцюга можуть мати і послідовне і паралельне з'єднання, що переплітаються між собою. Але всі закони, розглянуті вище для окремих видів з'єднань, справедливі і раніше, і використовуються за етапами.
Спочатку потрібно подумки розкласти схему на окремі частини. Для кращого уявлення її малюють на папері. Розглянемо наш приклад по зображеної вище схемою.
Найзручніше її зобразити, починаючи з точок Б і В. Вони розставляються на деякій відстані між собою і від краю аркуша паперу. З лівого боку до точки Б підключається один провід, а справа відходять два дроти. Точка В навпаки, зліва має дві гілки, а після точки відходить один провід.
Далі потрібно зобразити простір між точками. По верхньому провіднику розташовані 3 опору з умовними значеннями 2, 3, 4. Знизу буде йти струм з індексом 5. Перші 3 опору включені в схему послідовно, а п'ятий резистор підключений паралельно.
Решта два опору (перший і шостий) підключені послідовно з даним нами ділянкою Б-В. Тому схему доповнюємо 2-мя прямокутниками по боках від обраних точок.
Тепер використовуємо формулу розрахунку опору:
- Перша формула для послідовного виду з'єднання.
- Далі, для паралельної схеми.
- І остаточно для послідовної схеми.
Аналогічним чином можна розкласти на окремі схеми будь-яку складну схему, включаючи з'єднання не тільки провідників у вигляді опорів, а й конденсаторів. Щоб навчитися володіти прийомами розрахунку з різних видів схем, необхідно потренуватися на практиці, виконавши кілька завдань.
