Prąd w obwodzie elektrycznym przepływa przez przewody od źródła napięcia do obciążenia, czyli do lamp, urządzeń. W większości przypadków jako przewodniki stosuje się druty miedziane. Obwód może mieć kilka elementów o różnych rezystancjach. W obwodzie przyrządu przewody mogą być połączone równolegle lub szeregowo, a także mogą być mieszane.
Element schemat przy rezystancji zwanej rezystorem napięcie danego elementu jest różnicą potencjałów między końcami rezystora. Równoległe i szeregowe połączenie elektryczne przewodów charakteryzuje się jedną zasadą działania, zgodnie z którą prąd płynie odpowiednio od plus do minus, potencjał maleje. Na schematach okablowania opór okablowania przyjmuje się jako 0, ponieważ jest on pomijalny.
Połączenie równoległe zakłada, że elementy obwodu są połączone ze źródłem równolegle i są włączane w tym samym czasie. Połączenie szeregowe oznacza, że przewody oporowe są połączone w ścisłej kolejności jeden po drugim.
Przy obliczaniu stosuje się metodę idealizacji, która znacznie ułatwia zrozumienie. W rzeczywistości w obwodach elektrycznych potencjał stopniowo maleje w procesie przemieszczania się przez przewody i elementy zawarte w połączeniu równoległym lub szeregowym.
Zawartość
Szeregowe połączenie przewodów
Schemat połączenia szeregowego zakłada, że są one włączane w określonej kolejności, jeden po drugim. Co więcej, obecna siła we wszystkich jest równa. Te elementy tworzą łączne napięcie w serwisie. Ładunki nie gromadzą się w węzłach obwodu elektrycznego, ponieważ w przeciwnym razie zaobserwowano by zmianę napięcia i prądu. Przy stałym napięciu prąd jest określany przez wartość rezystancji obwodu, dlatego w obwodzie szeregowym rezystancja zmienia się wraz ze zmianą jednego obciążenia.
Wadą takiego schematu jest to, że w przypadku awarii jednego elementu reszta również traci zdolność do działania, ponieważ obwód jest uszkodzony. Przykładem jest girlanda, która nie działa, jeśli jedna żarówka się wypali. Jest to kluczowa różnica w stosunku do połączenia równoległego, w którym elementy mogą działać indywidualnie.
Obwód szeregowy zakłada, że ze względu na jednopoziomowe połączenie przewodów, ich rezystancja jest równa w dowolnym punkcie sieci. Całkowita rezystancja jest równa sumie redukcji napięcia poszczególnych elementów sieci.
W przypadku tego typu połączenia początek jednego przewodu jest połączony z końcem drugiego. Kluczową cechą połączenia jest to, że wszystkie przewody znajdują się na tym samym przewodzie bez rozgałęzień, a przez każdy z nich przepływa jeden prąd elektryczny. Jednak całkowite napięcie jest równe sumie napięć na każdym. Możesz również rozważyć połączenie z innego punktu widzenia - wszystkie przewodniki są zastąpione jednym równoważnym rezystorem, a prąd na nim jest taki sam, jak całkowity prąd przepływający przez wszystkie rezystory. Równoważne napięcie całkowite to suma wartości napięcia na każdym rezystorze. To jest różnica potencjałów na rezystorze.
Korzystanie z połączenia szeregowego jest przydatne, gdy chcesz włączyć lub wyłączyć określone urządzenie. Na przykład dzwonek elektryczny może dzwonić tylko wtedy, gdy istnieje połączenie ze źródłem napięcia i przyciskiem. Pierwsza zasada mówi, że jeśli nie ma prądu na co najmniej jednym z elementów obwodu, to nie będzie on na reszcie. W związku z tym, jeśli w jednym przewodniku jest prąd, to w innych. Innym przykładem może być latarka zasilana bateryjnie, która świeci tylko wtedy, gdy jest bateria, działająca żarówka i wciśnięty przycisk.
W niektórych przypadkach schemat szeregowy nie jest praktyczny. W mieszkaniu, w którym oświetlenie składa się z wielu lamp, kinkietów, żyrandoli, nie należy organizować tego typu schematu, ponieważ nie ma potrzeby jednoczesnego włączania i wyłączania światła we wszystkich pomieszczeniach. W tym celu lepiej zastosować połączenie równoległe, aby móc zapalić światło w poszczególnych pomieszczeniach.
Równoległe połączenie przewodów
W obwodzie równoległym przewody stanowią zestaw rezystory, których niektóre końce są połączone w jeden węzeł, a drugi - w drugi węzeł. Zakłada się, że napięcie w połączeniu równoległym jest takie samo we wszystkich częściach obwodu. Równoległe odcinki obwodu elektrycznego nazywane są gałęziami i przechodzą między dwoma węzłami łączącymi, mają to samo napięcie. To napięcie jest równe wartości na każdym przewodzie. Suma wskaźników, odwrotność rezystancji gałęzi, jest również odwrotna w stosunku do rezystancji oddzielnego odcinka obwodu równoległego.
W przypadku połączeń równoległych i szeregowych system obliczania rezystancji poszczególnych przewodów jest inny. W przypadku obwodu równoległego prąd przepływa przez gałęzie, co zwiększa przewodność obwodu i zmniejsza rezystancję całkowitą. Gdy kilka rezystorów o podobnych wartościach jest połączonych równolegle, całkowita rezystancja takiego obwodu elektrycznego będzie mniejsza niż jeden rezystor kilka razy równą liczbie rezystorów w obwodzie.
Każda gałąź ma jeden rezystor, a prąd elektryczny, gdy osiągnie punkt rozgałęzienia, jest dzielony i rozbiegany do każdego rezystora, jego końcowa wartość jest równa sumie prądów na wszystkich rezystancjach. Wszystkie rezystory zostały zastąpione jednym równoważnym rezystorem. Stosując prawo Ohma, wartość rezystancji staje się jasna - w obwodzie równoległym sumuje się wartości odwrotności rezystancji na opornikach.
W tym obwodzie wartość prądu jest odwrotnie proporcjonalna do wartości rezystancji. Prądy w rezystorach nie są ze sobą połączone, więc wyłączenie jednego z nich w żaden sposób nie wpłynie na pozostałe. Z tego powodu taki schemat jest stosowany w wielu urządzeniach.
Biorąc pod uwagę możliwości wykorzystania obwodu równoległego w życiu codziennym, warto zwrócić uwagę na system oświetlenia mieszkania. Wszystkie lampy i żyrandole muszą być połączone równolegle, w takim przypadku włączanie i wyłączanie jednej z nich nie ma wpływu na działanie pozostałych lamp. W ten sposób dodając przełącznik każdą żarówkę w gałęzi obwodu można w razie potrzeby włączać i wyłączać odpowiednią lampę. Wszystkie inne lampy działają niezależnie.
Wszystkie urządzenia elektryczne są podłączone równolegle do sieci energetycznej 220 V, a następnie są podłączone do rozdzielnicy. Oznacza to, że wszystkie urządzenia są połączone niezależnie od połączenia innych urządzeń.
Zasady szeregowego i równoległego łączenia przewodów
Dla szczegółowego zrozumienia w praktyce obu typów związków, przedstawiamy wzory wyjaśniające prawa tych typów związków. Obliczanie mocy dla połączenia równoległego i szeregowego jest inne.
W obwodzie szeregowym prąd jest taki sam we wszystkich przewodach:
I = I1 = I2.
Zgodnie z prawem Ohma, tego typu połączenia przewodów są różnie wyjaśniane w różnych przypadkach. Tak więc w przypadku obwodu szeregowego napięcia są sobie równe:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Ponadto całkowite napięcie jest równe sumie napięć poszczególnych przewodów:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Całkowita rezystancja obwodu elektrycznego jest obliczana jako suma aktywnych rezystancji wszystkich przewodników, niezależnie od ich liczby.
W przypadku obwodu równoległego całkowite napięcie obwodu jest zbliżone do napięcia poszczególnych elementów:
U1 = U2 = U.
Całkowitą siłę prądu elektrycznego oblicza się jako sumę prądów dostępnych we wszystkich przewodach umieszczonych równolegle:
I = I1 + I2.
Aby zapewnić maksymalną wydajność sieci elektrycznych, konieczne jest zrozumienie istoty obu rodzajów połączeń i odpowiednie ich zastosowanie, posługując się prawami i kalkulując racjonalność praktycznej realizacji.
Mieszane połączenie przewodów
W razie potrzeby można połączyć szeregowe i równoległe połączenia rezystancyjne w jednym obwodzie elektrycznym. Na przykład dozwolone jest łączenie równoległych rezystorów szeregowo z innym rezystorem lub ich grupą, ten typ jest uważany za połączony lub mieszany.
W takim przypadku rezystancję całkowitą oblicza się, biorąc sumę wartości dla połączenia równoległego w układzie i połączenia szeregowego. Najpierw musisz obliczyć równoważną rezystancję rezystorów szeregowych, a następnie elementy równoległe. Połączenie szeregowe jest uważane za priorytet, a obwody tego typu kombinowanego są często używane w urządzeniach gospodarstwa domowego i urządzeniach.
Biorąc więc pod uwagę rodzaje połączeń przewodów w obwodach elektrycznych i na podstawie praw ich funkcjonowania, można w pełni zrozumieć istotę organizacji obwodów większości domowych urządzeń elektrycznych. W przypadku połączeń równoległych i szeregowych obliczanie wskaźników rezystancji i natężenia prądu jest inne. Znając zasady obliczeń i formuły, możesz kompetentnie wykorzystać każdy rodzaj organizacji obwodów, aby połączyć elementy w najlepszy sposób i z maksymalną wydajnością.
Podobne artykuły:
