Vzporedna in serijska povezava. Zaporedna in vzporedna povezava vodnikov

V fiziki je tema vzporednih in serijska povezava, in to ni mogoče samo vodniki, temveč tudi kondenzatorji. Pomembno je, da se ne zmedite, kako si vsak izmed njih ogleda diagram. In šele nato uporabite posebne formule. Mimogrede, jih je treba spomniti na srce.

Kako razlikovati med tema dvema spojinama?

Preberite si diagram. Če so žice predstavljene kot cesta, bodo stroji na njem igrali vlogo uporov. Na cesti brez kakršnih koli posledic se avtomobili vozijo ena za drugo, v verigo. Izgleda tudi kot serijska povezava vodnikov. Cesta v tem primeru ima lahko neomejeno število zavojev, a ne samo eno križišče. Ne glede na to, kako se je cesta (žice) premikala, se stroji (upori) vedno nahajajo ena za drugo, vzdolž ene verige.

To je povsem druga stvar, če razmišljate o vzporedni povezavi. Nato uporovnike primerjamo s športniki na začetku. Vsak je na svoji poti, vendar je smer njihovega gibanja enaka in konča na enem mestu. Resistorji so enaki - vsak ima svojo žico, vendar so vsi povezani v določeni točki.

Formule za tok

Vedno se razpravlja o temi "Električna energija". Vzporedna in serijska povezava na različne načine vpliva na vrednost amperaža v upori. Iz njih izhajajo formule, ki jih je mogoče zapomniti. Toda preprosto zapomnite si pomen, ki je vgrajen v njih.

Tako je tok vedno enak, ko so vodniki povezani v seriji. To pomeni, da v vsaki od njih vrednost trenutne moči ni drugačna. Analogijo lahko naredite, če primerjate žico s cevjo. V njej voda teče vedno enaka. In vse ovire na svoji poti bodo odpravljene z isto silo. Torej z močjo toka. Zato je formula celotnega toka v vezju s serijsko povezavo uporov:

Jaz _skupaj = Jaz ₁ = Jaz ₂

Tu pismo označujem moč trenutnega. To je običajna oznaka, zato jo je treba zapomniti.

Tok pri vzporedni povezavi ne bo več konstantna vrednost. Z enako analogijo z cevjo se izkaže, da se bo voda razdelila v dva toka, če ima glavna cev podružnica. Enak pojav opazimo s tokom, ko se na svoji poti pojavi veja žic. Formula celotnega toka na vzporedna povezava vodnikov:

Jaz _skupaj = Jaz ₁ + Jaz ₂

Če je podružnica sestavljena iz žic, ki so več kot dva, potem je v zgornji formuli več izrazov za isto številko.

Formule za obremenitve

Če upoštevamo vezje, v katerem so vodniki povezani v zaporedju, se napetost po celotnem odseku določi z vsoto teh količin na vsakem specifičnem uporu. To stanje lahko primerjate s ploščami. Če želite obdržati enega od njih, se bo z lahkoto izkazalo za eno osebo, lahko pa ga tudi drugi prevzame, vendar s težavo. Za držanje treh plošč v rokah ene osebe drug poleg drugega ni več mogoče, boste potrebovali pomoč druge. In tako naprej. Prizadevanja ljudi se oblikujejo.

Formula za skupno napetost tokokroga s serijsko povezavo vodnikov je naslednja:

U _skupaj = U ₁ + U ₂, kjer je U oznaka, sprejeta za napetost.

Drug primer se razvije, če vzporedna povezava uporov. Ko so plošče nameščene ena nad drugo, jih lahko še vedno zadrži ena oseba. Zato nič dodati. Enako analogijo opazimo pri vzporedni povezavi vodnikov. Napetost na vsakem od njih je enaka in enaka eni od vseh naenkrat. Splošna formula za stres je:

U _skupaj = U ₁ = U ₂

Formule za električno upornost

Ne morejo jih zapomniti, ampak poznajo formulo Ohmovega zakona in iz njega pridobijo potrebno. Iz tega zakona izhaja, da je napetost enaka produktu toka in upora. To pomeni, da je U = I * R, kjer je R odpornost.

Formula, s katero morate delati, je odvisna od tega, kako so povezani vodniki:

• zato potrebujete enakost napetosti - Jaz_skupaj * R_skupaj = Jaz₁ * R₁ + Jaz₂ * R_2-
• vzporedno je treba uporabiti formulo za trenutni - U_skupaj / R_skupaj = U₁ / R₁ + U₂ / R₂ .

Nato sledimo preprostim transformacijam, ki temeljijo na dejstvu, da imajo v prvi enačbi vse trenutne jakosti enako vrednost, v drugi pa enake napetosti. Zato jih je mogoče zmanjšati. To pomeni, da so ti izrazi:

1. R _skupaj = R ₁ + R ₂ (za serijsko povezavo vodnikov).
2. 1 / R _skupaj = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ (z vzporedno povezavo).

Ker se število uporov, vključenih v omrežje, povečuje, se število izrazov v teh izrazih spremeni.

Treba je omeniti, da vzporedna in serijska povezava vodnikov na različne načine vpliva na splošno upornost. Prvi izmed njih zmanjša odpornost vezja. In to je manj kot najmanjši od rabljenih uporov. Z serijsko povezavo je vse logično: vrednosti so dodane, zato bo skupno število vedno največje.

Trenutna operacija

Prejšnje tri količine tvorijo zakone vzporedne povezave in naknadno razporeditev prevodnikov v vezje. Zato morajo vedeti. O delu in moči se morate spomniti osnovne formule. Tako je napisano: A = I * U * t, kjer je A trenutno delo, t je čas, ki ga prehaja skozi prevodnik.

Za določitev celotnega delovanja v serijski povezavi je treba napetost v prvotnem izrazu zamenjati. Dobimo enačbo A = I * (U ₁ + U ₂) * t, ki razkriva oklepaj, v katerem se izkaže, da je delo na celotnem odseku enako njihovi vsoti vsakemu posameznemu trenutnemu potrošniku.

Podobno obstaja tudi razlogovanje, če upoštevamo shemo vzporedne povezave. Zamenjajte samo tok. Toda rezultat bo enak: A = A ₁ + A ₂.

Trenutna moč

Pri izračunu moči (oznaka "P") segmenta verige je treba ponovno uporabiti eno formulo: P = U * I. Po takih argumentih se izkaže, da je vzporedna in serijska povezava opisana s to formulo za moč: P = P ₁ + P ₂.

To je, ne glede na to, kako so bile pripravljene sheme, celotno moč bodo sestavljali tisti, ki so vključeni v delo. To pojasnjuje dejstvo, da je v omrežju apartmaja nemogoče vključiti veliko močnih naprav hkrati. Te obremenitve preprosto ne morejo stati.

Kako povezava vodnikov vpliva na popravilo novoletnega venca?

Takoj, ko ena od žarnic izgori, postane jasno, kako so bili povezani. Z serijsko povezavo noben od njih ne bo zasvetil. To je posledica dejstva, da svetilka, ki je postala neuporabna, ustvari vrzel v tokokrogu. Zato morate vse, kar morate ugotoviti, ugotoviti, kdo je izgorel, ga zamenjajte - in venci bo deloval.

Če uporablja vzporedno povezavo, ne preneha delovati, če ena od žarnic ne uspe. Navsezadnje veriga ne bo popolnoma ločena, temveč samo en vzporedni del. Če želite popraviti takšno venci, vam ni treba preverjati vseh elementov verige, temveč le tiste, ki ne sijaju.

Kaj se zgodi s tokokrogom, če gre za kondenzatorje in ne kot upori?

Ko so povezani v seriji, je situacija naslednja: stroški iz pozitivnega napajalnika pridejo samo na zunanje plošče ekstremnih kondenzatorjev. Tisti, ki so med njimi, preprosto prenesejo to dajatev vzdolž verige. To pojasnjuje dejstvo, da so na vseh ploščah enaki stroški, vendar imajo različne znake. Zato je lahko električni naboj vsakega kondenzatorja, povezanega v seriji, zapisan takole:

q _skupaj = q ₁ = q ₂.

Za določitev napetosti na vsakem kondenzatorju morate poznati formulo: U = q / C. V njej je C kapacitivnost kondenzatorja.

Skupna napetost velja za isti zakon, ki velja za upore. Zato zamenjamo napetost v formuli kapacitivnosti za vsoto, ugotovimo, da je treba skupno zmogljivost naprav izračunati po formuli:

C = q / (U ₁ + U ₂).

Za poenostavitev te formule lahko preklopite dele in nadomestite razmerje med napetostjo in zmogljivostjo polnjenja. Izkaza se naslednja enakost: 1 / C = 1 / C ₁ + 1 / C ₂.

Stanje vzporedne povezave kondenzatorjev je nekoliko drugačno. Potem se celotni naboj določi z vsoto vseh stroškov, ki se nabirajo na ploščah vseh instrumentov. In vrednost napetosti še vedno določajo splošni zakoni. Zato je formula za skupno kapacitivnost vzporednih kondenzatorjev naslednja:

C = (q 1 + q 2) / U.

To pomeni, da se ta vrednost šteje za vsoto vsakega od instrumentov, ki se uporabljajo v povezavi:

C = C ₁ + C _2.

Kako določiti celoten odpor arbitrarne povezave vodnikov?

To je, v katerem zaporednih delov nadomestijo vzporedne in obratno. Za njih so vsi opisani zakoni še vedno veljavni. Uporabljajte jih samo v etapah.

Najprej je treba miselno uporabiti shemo. Če je težko predstavljati, je treba črpati, kaj je pridobljeno. Razlaga postane jasnejša, če jo obravnavamo s posebnim primerom (glej sliko).

Primerno je, da začnete risati iz točk B in B. Treba jih je postaviti na neko razdaljo med seboj in z robov listov. Na levi točki B je le ena žica, dve pa sta usmerjeni v desno. Točka B ima na drugi strani dve veji, nato pa en žico.

Zdaj morate zapolniti prostor med temi točkami. Na zgornji žici morate urediti tri upore s koeficienti 2, 3 in 4, od spodaj pa tisti z indeksom, ki je enak 5. Prve tri so povezane v seriji. S petim uporom so vzporedni.

Preostali dve upori (prvi in ​​šesti) sta povezana serijsko z obravnavanim območjem BV. Zato lahko risbo preprosto izpolnite z dvema pravokotnika na obeh straneh izbranih točk. Še naprej je treba uporabiti formule za izračun odpornosti:

• prvi, ki je prikazan za serijsko povezavo;
• nato vzporedno;
• in spet za zaporedno.

Podobno lahko uporabite celo zelo kompleksno shemo.

Naloga serijske povezave vodnikov

Pogoj. V tokokrogu sta dve svetilki in uporovnik povezani ena za drugo. Skupna napetost je 110 V in tok je 12 A. Kakšna je upornost upora, če je vsaka svetilka zasnovana za napetost 40 V?

Rešitev. Ker se upošteva serijska povezava, so formule njenih zakonov znane. Morate jih pravilno uporabiti. Najprej poiščite vrednost napetosti, ki se nanaša na upor. Če želite to narediti, od vsega, morate dvakrat odšteti napetost ene svetilke. Izkazalo se je 30 V.

Zdaj, ko sta znani dve količini, sta U in I (druga od njih je podana v pogojih, ker je skupni tok enak vsakemu zaporednemu potrošniku), je mogoče izračunati upor upora po Ohmovem zakonu. To je enako 2,5 oma.

Odgovor. Odpornost uporov je 2,5 oma.

Naloga v priključitev kondenzatorjev, vzporedno in zaporedno

Pogoj. Obstajajo trije kondenzatorji z zmogljivostjo 20, 25 in 30 μF. Določite njihovo skupno zmogljivost za serijske in vzporedne povezave.

Rešitev. Lažje je začeti vzporedna povezava. V tem primeru morate dodati vse tri vrednosti. Tako je skupna kapacitivnost enaka 75 μF.

Izračuni bodo nekoliko bolj zapleteni, če bodo kondenzatorji povezani v seriji. Navsezadnje morate najprej določiti razmerje med posameznimi kontejnerji in jih nato dodati skupaj. Izkazalo se je, da je enota, deljena s skupno zmogljivostjo, 37/300. Potem je zahtevana vrednost približno 8 μF.

Odgovor. Skupna kapacitivnost serijske povezave je 8 mkF, z vzporedno povezavo - 75 mkF.