Seriellt kopplingsschema. Parallell och seriell anslutning

Resistorer används i stor utsträckning inom elektrisk och elektronisk teknik. De används främst för reglering i ström- och spänningskretsar. Huvudparametrar: elektriskt motstånd (R) mäts i ohm, effekt (W), stabilitet och noggrannhet för deras parametrar under drift. Du kan komma ihåg många fler av dess parametrar - trots allt är detta en vanlig industriprodukt.

seriell anslutning

En seriekoppling är en anslutning där varje efterföljande motstånd är anslutet till det föregående och bildar en okrossbar krets utan grenar. Strömmen I=I1=I2 i en sådan krets kommer att vara densamma vid var och en av dess punkter. Tvärtom kommer spänningen U1, U2 vid sina olika punkter att vara olika, och arbetet med laddningsöverföring genom hela kretsen består av arbetet med laddningsöverföring i var och en av motstånden, U=U1+U2. Spänningen U, enligt Ohms lag, är lika med strömmen gånger resistansen, och det föregående uttrycket kan skrivas som:

där R är kretsens totala resistans. Det vill säga att det på ett enkelt sätt uppstår ett spänningsfall vid resistorernas anslutningspunkter och ju fler anslutna element desto större blir spänningsfallet.

Därav följer det
, bestäms det totala värdet av en sådan anslutning genom att summera resistanserna i serie. Vårt resonemang gäller för hur många seriekopplade delar av kedjan som helst.

Parallellkoppling

Låt oss kombinera början av flera motstånd (punkt A). Vid en annan punkt (B) kommer vi att ansluta alla deras ändar. Som ett resultat får vi en sektion av kretsen, som kallas en parallellkoppling och består av ett visst antal grenar parallella med varandra (i vårt fall, motstånd). I detta fall kommer den elektriska strömmen mellan punkterna A och B att fördelas längs var och en av dessa grenar.

Spänningarna över alla motstånd kommer att vara desamma: U=U1=U2=U3, deras ändar är punkterna A och B.

De laddningar som har passerat varje motstånd per tidsenhet, totalt, bildar laddningen som passerat genom hela blocket. Därför är den totala strömmen genom kretsen som visas i figuren I=I1+I2+I3.

Nu, med hjälp av Ohms lag, omvandlas den sista likheten till denna form:

U/R=U/R1+U/R2+U/R3.

Det följer att för det ekvivalenta motståndet R är det sant:

1/R=1/R1+1/R2+1/R3

eller efter att ha konverterat formeln kan vi få en annan post, så här:
.

Ju fler motstånd (eller andra länkar i en elektrisk krets som har visst motstånd) är parallellkopplade, desto fler banor för strömflödet bildas och desto mindre blir kretsens totala motstånd.

Det bör noteras att resistansens ömsesidighet kallas konduktivitet. Vi kan säga att när kretssektionerna är parallellkopplade läggs konduktiviteterna till dessa sektioner till, och när de är seriekopplade läggs deras resistanser till.

Exempel på användning

Det är tydligt att med en seriekoppling leder brytning av kretsen på ett ställe till att strömmen slutar flyta genom hela kretsen. Till exempel slutar en julgransgirland att lysa om bara en glödlampa brinner ut, det är dåligt.

Men seriekopplingen av glödlampor i en krans gör det möjligt att använda ett stort antal små glödlampor, som var och en är designad för nätspänning (220 V) dividerat med antalet glödlampor.

Seriekoppling av motstånd på exemplet med 3 glödlampor och EMF

Men när en säkerhetsanordning är ansluten i serie, gör dess funktion (bryter den smältbara länken) att du kan avaktivera hela den elektriska kretsen som ligger efter den och ge den önskade säkerhetsnivån, och det är bra. Omkopplaren i strömförsörjningen till den elektriska apparaten är också seriekopplad.

Parallellkoppling används också flitigt. Till exempel en ljuskrona - alla glödlampor är parallellkopplade och är under samma spänning. Om en lampa brinner ut är det inte skrämmande, resten slocknar inte, de förblir under samma spänning.

Parallellkoppling av motstånd med exemplet med 3 glödlampor och en generator

Om det är nödvändigt att öka kretsens förmåga att avleda den termiska kraften som frigörs under strömflödet, används både serie- och parallellkombinationer av motstånd i stor utsträckning. För både seriella och parallella metoder för att ansluta ett visst antal motstånd av samma klassificering är den totala effekten lika med produkten av antalet motstånd och effekten av ett motstånd.

Blandad anslutning av motstånd

En blandad anslutning används också ofta. Om det till exempel är nödvändigt att erhålla ett motstånd av ett visst värde, men det inte är tillgängligt, kan du använda en av metoderna som beskrivs ovan eller använda en blandad anslutning.

Härifrån kan vi härleda en formel som ger oss det önskade värdet:

Rgen.=(Rl*R2/Rl+R2)+R3

I vår era av utveckling av elektronik och olika tekniska enheter ligger enkla lagar till grund för alla komplexiteter som ytligt övervägs på den här webbplatsen och jag tror att de kommer att hjälpa dig att framgångsrikt tillämpa dem i ditt liv. Om vi ​​till exempel tar en julgransgirlang, så kopplas glödlamporna ihop efter varandra, d.v.s. Grovt sett är detta ett separat taget motstånd.

För inte så länge sedan började girlanger koppla ihop på ett blandat sätt. I allmänhet, i aggregatet, tas alla dessa exempel med motstånd villkorligt, d.v.s. vilket motståndselement som helst kan vara en ström som passerar genom elementet med spänningsfall och värmealstring.

Detaljer Kategori: Artiklar Skapad: 2017-06-09 19:48

Hur man kopplar ihop flera lampor i ett dockhus

När du tänker på hur man gör belysning i ett dockhus eller rumslåda, där det inte finns en, utan flera lampor, uppstår frågan om hur man ansluter dem, nätverk dem. Det finns två typer av anslutning: seriell och parallell, som vi har hört talas om sedan skolan. Vi kommer att överväga dem i den här artikeln.

Jag kommer att försöka beskriva allt på ett enkelt, tillgängligt språk, så att allt är klart även för de mest humanitärer som inte är bekanta med elektriska krångligheter.

Notera: i den här artikeln kommer vi bara att överväga en krets med glödlampor. LED-belysning är mer komplex och kommer att behandlas i en annan artikel.

För förståelse kommer varje krets att åtföljas av en ritning och, bredvid ritningen, ett elektriskt kopplingsschema.
Tänk först på symbolerna på de elektriska kretsarna.

Elementnamn	Symbol på diagrammet	Bild
batteri / batteri
växla
tråden
trådkorsning (ingen anslutning)
trådanslutning (lödning, vridning)
glödlampa
felaktig lampa
trasig lampa
brinnande lampa

Som redan nämnts finns det två huvudtyper av anslutning: seriell och parallell. Det finns också en tredje, blandad: serieparallell, som kombinerar båda. Låt oss börja med sekventiell, som enklare.

Seriell anslutning

Det ser ut så här.

Glödlampor är ordnade efter varandra, som i en runddans som håller varandra i handen. Enligt denna princip gjordes gamla sovjetiska girlander.

Fördelar- enkel anslutning.
nackdelar- om minst en glödlampa brinner ut, fungerar inte hela kretsen.

Det kommer att bli nödvändigt att sortera igenom, kontrollera varje glödlampa för att hitta den felaktiga. Detta kan vara tråkigt med ett stort antal glödlampor. Dessutom måste glödlamporna vara av samma typ: spänning, effekt.

Med denna typ av anslutning adderas spänningarna på glödlamporna. Spänningen anges med bokstaven U, mätt i volt V. Strömförsörjningens spänning måste vara lika med summan av spänningarna för alla glödlampor i kretsen.

Exempel #1: Du vill ansluta 3 1,5V-lampor i en seriekrets. Strömförsörjningsspänningen som krävs för driften av en sådan krets är 1,5 + 1,5 + 1,5 \u003d 4,5V.

Normala AA-batterier har en spänning på 1,5V. För att få en spänning på 4,5V från dem måste de också anslutas i en seriekrets, deras spänningar kommer att läggas upp.
Läs mer om hur du väljer en strömkälla i den här artikeln.

Exempel #2: du vill ansluta en 6V glödlampa till en 12V strömkälla. 6+6=12v. Du kan ansluta 2 av dessa glödlampor.

Exempel #3: du vill ansluta 2 3V glödlampor i en krets. 3+3=6V. En 6V strömförsörjning krävs.

För att sammanfatta: seriekoppling är lätt att tillverka, du behöver glödlampor av samma typ. Nackdelar: om en glödlampa går sönder, tänds inte alla. Du kan bara slå på och av kretsen som helhet.

Baserat på detta är det lämpligt att ansluta högst 2-3 glödlampor i serie för att lysa upp dockhuset. Till exempel i en behå. För att ansluta fler glödlampor måste du använda en annan typ av anslutning - parallell.

Läs även relaterade artiklar:

• Översikt över miniatyrglödlampor
• Dioder eller glödlampor

Parallellkoppling av glödlampor

Så här ser parallellkopplingen av glödlampor ut.

I denna typ av anslutning har alla glödlampor och nätaggregatet samma spänning. Det vill säga, med en 12v strömkälla måste var och en av glödlamporna också ha en spänning på 12V. Och antalet lökar kan vara olika. Och om du till exempel har 6V-lampor, då måste du ta en 6V-strömkälla.

När en glödlampa går sönder fortsätter de andra att brinna.

Glödlampor kan tändas oberoende av varandra. För att göra detta måste var och en sätta sin egen switch.

Enligt denna princip är elektriska apparater anslutna i våra stadslägenheter. Alla enheter har samma spänning på 220V, de kan slås på och av oberoende av varandra, kraften hos elektriska apparater kan vara annorlunda.

Produktion: med många lampor i ett dockhus är parallellkoppling optimal, även om det är något mer komplicerat än seriellt.

Överväg en annan typ av anslutning som kombinerar seriell och parallell.

Kombinerad anslutning

Ett exempel på en kombinerad anslutning.

Tre seriekretsar kopplade parallellt

Och här är ett annat alternativ:

Tre parallella kretsar kopplade i serie.

Delar av en sådan krets, kopplade i serie, beter sig som en seriell anslutning. Och parallella sektioner är som en parallellkoppling.

Exempel

Med ett sådant schema kommer utbränningen av en glödlampa att inaktivera hela sektionen ansluten i serie, och de andra två seriella kretsarna kommer att förbli i drift.

Följaktligen kan sektioner slås på och av oberoende av varandra. För att göra detta måste varje seriell krets sätta sin egen switch.

Men du kan inte tända en enda glödlampa.

Med en parallellseriekoppling, om en glödlampa går sönder, kommer kretsen att bete sig så här:

Och i händelse av överträdelse i ett sekventiellt avsnitt, så här:

Exempel:

Det finns 6 glödlampor på 3V anslutna i 3 seriekretsar med 2 glödlampor. Kretsarna är i sin tur parallellkopplade. Vi delar upp det i 3 på varandra följande avsnitt och beräknar detta avsnitt.

I seriesektionen summeras glödlampornas spänningar, 3v + 3V = 6V. Varje seriekrets har en spänning på 6V. Eftersom kretsarna är parallellkopplade räcker inte deras spänning ihop, vilket betyder att vi behöver en 6V strömförsörjning.

Exempel

Vi har 6 glödlampor på 6V. Glödlampor är anslutna i 3 delar i en parallell krets, och kretsarna är i sin tur anslutna i serie. Vi delar upp systemet i tre parallella kretsar.

I en parallellkrets är spänningen för varje glödlampa 6V, eftersom spänningen inte går ihop, då har hela kretsen en spänning på 6V. Och själva kretsarna är redan seriekopplade och deras spänningar har redan lagts till. Det visar sig 6V + 6V = 12V. Så du behöver en 12V strömförsörjning.

Exempel

För dockskåp kan du använda en sådan blandad anslutning.

Anta att det finns en lampa i varje rum, alla lampor är parallellkopplade. Men själva lamporna har ett annat antal glödlampor: två har en glödlampa vardera, det finns en tvåarmad lampett gjord av två glödlampor och en trearmad ljuskrona. I ljuskronan och lampetten är glödlamporna seriekopplade.

Varje lampa har sin egen strömbrytare. Strömförsörjning 12V spänning. Enstaka glödlampor som är parallellkopplade måste ha en spänning på 12V. Och för de som är seriekopplade läggs spänningen till kretsens sektion
. Följaktligen, för en lampettsektion av två glödlampor 12V (total spänning) dividerar vi med 2 (antalet glödlampor), vi får 6V (spänning av en glödlampa).
För ljuskronasektionen 12V:3=4V (spänning för en ljuskronalampa).
Fler än tre glödlampor i en lampa bör inte seriekopplas.

Nu har du lärt dig alla knep för att koppla ihop glödlampor på olika sätt. Och jag tror att det inte kommer att vara svårt att göra belysning i ett dockhus med många glödlampor, oavsett komplexitet. Om något annat är svårt för dig, läs artikeln om det enklaste sättet att göra ljus i ett dockskåp, de mest grundläggande principerna. Lycka till!

Nästan alla som var inblandade i el var tvungna att lösa frågan om parallell- och seriekoppling av kretselement. Vissa människor löser problemen med parallell- och seriekoppling av ledare med "poke" -metoden, för många är en "brandsäker" krans ett oförklarligt, men välbekant axiom. Ändå är alla dessa och många andra liknande frågor lätt lösta med den metod som föreslogs i början av 1800-talet av den tyske fysikern Georg Ohm. De lagar som upptäckts av honom är fortfarande i kraft idag, och nästan alla kan förstå dem.

Grundläggande elektriska storheter för kretsen

För att ta reda på hur den här eller den anslutningen av ledare kommer att påverka kretsens egenskaper, är det nödvändigt att bestämma de kvantiteter som kännetecknar varje elektrisk krets. Här är de viktigaste:

Ömsesidigt beroende av elektriska storheter

Nu måste du bestämma dig, eftersom alla ovanstående kvantiteter beror på varandra. Beroenderegler är enkla och kokas ner till två grundläggande formler:

• I=U/R.
• P=I*U.

Här är I strömmen i kretsen i ampere, U är spänningen som tillförs kretsen i volt, R är kretsens resistans i ohm, P är kretsens elektriska effekt i watt.

Antag att vi har framför oss den enklaste elektriska kretsen, bestående av en kraftkälla med spänning U och en ledare med motstånd R (belastning).

Eftersom kretsen är sluten flyter ström I genom den. Vilket värde blir det? Baserat på ovanstående formel 1, för att beräkna det, måste vi känna till spänningen som utvecklas av strömförsörjningen och belastningsmotståndet. Om vi ​​till exempel tar ett lödkolv med ett spolemotstånd på 100 ohm och ansluter det till ett belysningsuttag med en spänning på 220 V, kommer strömmen genom lödkolven att vara:

220/100 = 2,2 A.

Vad är kraften i denna lödkolv? Låt oss använda formel 2:

2,2 * 220 = 484W.

Det visade sig vara en bra lödkolv, kraftfull, troligen tvåhands. På samma sätt, med dessa två formler och omvandlar dem, kan du ta reda på strömmen genom kraft och spänning, spänning genom ström och motstånd, etc. Hur mycket, till exempel, förbrukar en 60W-lampa i din skrivbordslampa:

60 / 220 = 0,27 A eller 270 mA.

Lampspolens motstånd i driftläge:

220 / 0,27 = 815 ohm.

Kretsar med flera ledare

Alla ovanstående fall är enkla - en källa, en belastning. Men i praktiken kan det finnas flera belastningar, och de är också kopplade på olika sätt. Det finns tre typer av lastanslutning:

1. Parallell.
2. Sekventiell.
3. Blandad.

Parallellkoppling av ledare

Ljuskronan har 3 lampor, vardera 60 watt. Hur mycket förbrukar en ljuskrona? Det stämmer, 180 watt. Vi beräknar snabbt strömmen genom ljuskronan först:

180/220 = 0,818 A.

Och så hennes motstånd:

220 / 0,818 = 269 ohm.

Innan dess beräknade vi resistansen för en lampa (815 ohm) och strömmen genom den (270 mA). Ljuskronans motstånd visade sig vara tre gånger lägre och strömmen - tre gånger högre. Och nu är det dags att titta på schemat för den trearmade lampan.

Alla lampor i den är parallellkopplade och anslutna till nätverket. Det visar sig att med en parallellkoppling av tre lampor minskade det totala belastningsmotståndet med en faktor tre? I vårt fall, ja, men det är privat - alla lampor har samma motstånd och kraft. Om var och en av lasterna kommer att ha sitt eget motstånd, är det inte tillräckligt att beräkna det totala värdet av en enkel division med antalet laster. Men även här finns det en väg ut - använd bara denna formel:

1/Rtot. = 1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn.

För enkel användning kan formeln enkelt omvandlas:

Rtot. = (Rl*R2*…Rn) / (Rl+R2+…Rn).

Här Rtot. - kretsens totala motstånd när lasten är parallellkopplad. R1 ... Rn - resistans för varje last.

Varför strömmen ökade när man tände tre lampor parallellt istället för en är lätt att förstå - eftersom det beror på spänningen (den förblev oförändrad) dividerat med motståndet (den minskade). Uppenbarligen kommer effekten i parallellkoppling att öka i proportion till ökningen av strömmen.

seriell anslutning

Nu är det dags att ta reda på hur kretsparametrarna kommer att förändras om ledarna (i vårt fall lamporna) är seriekopplade.

Beräkningen av motståndet i en seriekoppling av ledare är extremt enkel:

Rtot. = R1 + R2.

Samma tre sextiowatts lampor kopplade i serie kommer redan att uppgå till 2445 ohm (se beräkningar ovan). Vilka blir konsekvenserna av att öka resistansen i kretsen? Enligt formlerna 1 och 2 blir det ganska tydligt att effekten och strömstyrkan kommer att sjunka när ledarna seriekopplas. Men varför är alla lampor svaga nu? Detta är en av de mest intressanta egenskaperna hos seriekopplingen av ledare, som används mycket. Låt oss titta på en girland av tre som är bekanta för oss, men seriekopplade lampor.

Den totala spänningen som applicerades på hela kretsen förblev 220 V. Men den delades mellan var och en av lamporna i proportion till deras resistans! Eftersom vi har samma lampeffekt och resistans delas spänningen lika: U1 = U2 = U3 = U/3. Det vill säga att var och en av lamporna nu förses med tre gånger mindre spänning, varför de lyser så svagt. Ta fler lampor - deras ljusstyrka sjunker ännu mer. Hur beräknar man spänningsfallet över var och en av lamporna om de alla har olika motstånd? För detta räcker de fyra formlerna ovan. Beräkningsalgoritmen kommer att vara följande:

1. Mät resistansen för varje lampa.
2. Beräkna kretsens totala resistans.
3. Beräkna strömmen i kretsen baserat på den totala spänningen och resistansen.
4. Baserat på lampornas totala ström och resistans, beräkna spänningsfallet över var och en av dem.

Vill du befästa dina kunskaper? Lös ett enkelt problem utan att titta på svaret i slutet:

Till ditt förfogande finns det 15 miniatyrlampor av samma typ, designade för en spänning på 13,5 V. Är det möjligt att göra en julgransgirland av dem som är ansluten till ett vanligt uttag, och i så fall hur?

blandad anslutning

Naturligtvis har du lätt räknat ut parallell- och seriekopplingen av ledare. Men tänk om du har något sådant här framför dig?

Blandad anslutning av ledare

Hur bestämmer man det totala motståndet för en krets? För att göra detta måste du bryta kretsen i flera sektioner. Ovanstående konstruktion är ganska enkel och det kommer att finnas två sektioner - R1 och R2, R3. Först beräknar du det totala motståndet för de parallellkopplade elementen R2, R3 och hittar Rtot.23. Beräkna sedan det totala motståndet för hela kretsen, bestående av R1 och Rtot.23 kopplade i serie:

• Rgen.23 = (R2*R3)/(R2+R3).
• Rkedja = R1 + Rgen.23.

Problemet är löst, allt är väldigt enkelt. Och nu är frågan något mer komplicerad.

Komplex anslutning med blandat motstånd

Hur ska man vara här? På samma sätt behöver du bara visa lite fantasi. Motstånd R2, R4, R5 är seriekopplade. Vi beräknar deras totala motstånd:

Rgen.245 = R2+R4+R5.

Nu kopplar vi R3 parallellt till Rtot.245:

Rtot.2345 = (R3* Rtot.245) / (R3+ Rtot.245).

Rkedja \u003d R1 + Rgen.2345 + R6.

Det är allt!

Svaret på julgransgirlangproblemet

Lamporna har en driftspänning på endast 13,5 V, och uttaget är 220 V, så de måste slås på i serie.

Eftersom lamporna är av samma typ kommer nätspänningen att delas lika mellan dem och varje lampa kommer att ha 220/15 = 14,6 V. Lamporna är designade för en spänning på 13,5 V, så en sådan krans kommer att fungera, men det kommer att brinna ut väldigt snabbt. För att förverkliga idén behöver du minst 220 / 13,5 = 17, och helst 18-19 glödlampor.

Parallell- och seriekoppling av ledare - metoder för att byta en elektrisk krets. Elektriska kretsar av vilken komplexitet som helst kan representeras med dessa abstraktioner.

Definitioner

Det finns två sätt att ansluta ledare, det blir möjligt att förenkla beräkningen av en krets med godtycklig komplexitet:

• Änden av föregående ledare ansluts direkt till början av nästa - anslutningen kallas seriell. En kedja bildas. För att slå på nästa länk måste du bryta den elektriska kretsen genom att sätta in en ny ledare där.
• Ledarnas början är förbundna med en punkt, ändarna med en annan, anslutningen kallas parallell. En länk kallas en gren. Varje enskild ledare bildar en gren. Vanliga punkter kallas noder i det elektriska nätverket.

I praktiken är en blandad anslutning av ledare vanligare, vissa är seriekopplade, vissa är parallellkopplade. Du måste bryta kedjan i enkla segment, lösa problemet för varje separat. En godtyckligt komplex elektrisk krets kan beskrivas genom en parallell seriekoppling av ledare. Så går det till i praktiken.

Användning av parallell- och seriekoppling av ledare

Termer som tillämpas på elektriska kretsar

Teori är grunden för bildandet av gedigen kunskap, få människor vet hur spänning (potentialskillnad) skiljer sig från spänningsfall. I fysik, kallas en intern krets en strömkälla, som är utanför - kallas extern. Avgränsningen hjälper till att korrekt beskriva fältets fördelning. Strömmen fungerar. I det enklaste fallet värmeutveckling enligt Joule-Lenz lagen. Laddade partiklar, som rör sig mot en lägre potential, kolliderar med kristallgittret, avger energi. Motstånden värms upp.

För att säkerställa rörelse är det nödvändigt att upprätthålla en potentialskillnad vid ledarens ändar. Detta kallas kretssektionens spänning. Om du helt enkelt placerar en ledare i fältet längs kraftlinjerna kommer strömmen att flyta, den blir mycket kortlivad. Processen kommer att sluta med början av jämvikt. Det externa fältet kommer att balanseras av sitt eget fält av avgifter i motsatt riktning. Strömmen kommer att stanna. För att processen ska bli kontinuerlig behövs en yttre kraft.

En sådan drivning för rörelse av en elektrisk krets är en strömkälla. För att behålla potentialen jobbar man inom. Kemisk reaktion, som i en galvanisk cell, mekaniska krafter - en hydroelektrisk generator. Laddningarna inuti källan rör sig i motsatt riktning mot fältet. Detta görs av externa krafter. Du kan omformulera ovanstående uttalanden för att säga:

• Den yttre delen av kretsen där laddningarna rör sig, bärs med av fältet.
• Den inre delen av en krets där laddningarna rör sig mot spänning.

Generatorn (strömkällan) är utrustad med två poler. Den med mindre potential kallas negativ, den andra kallas positiv. Vid växelström vänds polerna kontinuerligt. Laddningarnas rörelseriktning är inte konstant. Ström flyter från den positiva polen till den negativa. Rörelsen av positiva laddningar går i riktning mot minskande potential. Enligt detta faktum introduceras begreppet potentiell droppe:

En minskning av potentialen för en sektion av en krets är en minskning av potentialen inom ett segment. Formellt är detta spänning. Samma sak för parallella kretsgrenar.

Under spänningsfallet förstås och något annat. Värdet som kännetecknar värmeförlusterna är numeriskt lika med produkten av strömmen och sektionens aktiva motstånd. Ohms och Kirchhoffs lagar som behandlas nedan är formulerade för detta fall. I elmotorer, transformatorer kan potentialskillnaden skilja sig avsevärt från spänningsfallet. Det senare kännetecknar förlusterna på det aktiva motståndet, medan det förra tar hänsyn till den nuvarande källans fulla arbete.

När man löser fysiska problem, för förenkling, kan motorn inkludera en EMF i sin sammansättning, vars riktning är motsatt effektkällan. Faktumet av energiförlust genom den reaktiva delen av impedansen beaktas. Skolans och universitetets fysikkurs kännetecknas av sin isolering från verkligheten. Det är därför eleverna med munnen öppen lyssnar på de fenomen som utspelar sig inom elektrotekniken. Under perioden före den industriella revolutionens era upptäcktes huvudlagarna, vetenskapsmannen måste kombinera rollen som en teoretiker och en begåvad experimenterare. Detta står öppet i förorden till Kirchhoffs verk (Georg Ohms verk har inte översatts till ryska). Lärare bokstavligen lockade människor med ytterligare föreläsningar smaksatta med visuella, fantastiska experiment.

Ohms och Kirchhoffs lagar tillämpade på serie- och parallellkoppling av ledare

Ohms och Kirchhoffs lagar används för att lösa verkliga problem. Den första härledde jämlikhet på ett rent empiriskt sätt - experimentellt - den andra började med en matematisk analys av problemet, kontrollerade sedan gissningarna med övning. Här är lite information för att lösa problemet:

Beräkna resistansen för element i serie- och parallellkoppling

Algoritmen för att beräkna verkliga kretsar är enkel. Här är några av teserna om det aktuella ämnet:

1. Vid seriekopplade summeras resistanserna vid parallellkopplade - konduktivitet:
   1. För motstånd skrivs lagen om i oförändrad form. Med en parallell anslutning är slutmotståndet lika med produkten av originalet, dividerat med den totala mängden. När sekventiell - valörerna summeras.
   2. Induktansen fungerar som reaktans (j * ω * L), beter sig som ett vanligt motstånd. När det gäller att skriva är formeln inte annorlunda. Nyansen, för varje rent imaginär impedans, är att du måste multiplicera resultatet med operatorn j, den cirkulära frekvensen ω (2 * Pi * f). När induktorer är seriekopplade, summeras valörerna, vid parallellkopplade läggs de ömsesidiga värdena till.
   3. Den imaginära kapacitansresistansen skrivs som: -j/ω*С. Det är lätt att se: genom att addera värdena för seriekopplingen får vi formeln, precis som för motstånd och induktanser det var med parallell. För kondensatorer är det tvärtom. Vid parallellkopplade summeras värdena, vid seriekopplade summeras de ömsesidiga värdena.

Avhandlingar utvidgas lätt till godtyckliga fall. Spänningsfallet över två exponerade kiseldioder är lika med summan. I praktiken är det 1 volt, det exakta värdet beror på typen av halvledarelement, egenskaper. Strömkällor betraktas på ett liknande sätt: när de är seriekopplade, summeras värdena. Parallell finns ofta i transformatorstationer där transformatorer placeras på rad. Spänningen kommer att vara en (styrd av utrustningen), uppdelad mellan grenarna. Omvandlingsförhållandet är strikt lika, vilket blockerar förekomsten av negativa effekter.

För vissa är fallet svårt: två batterier av olika valörer är parallellkopplade. Fallet beskrivs av den andra Kirchhoffs lag, fysiken kan inte utgöra några svårigheter. Om värdena för de två källorna inte är lika, tas det aritmetiska medelvärdet om det interna motståndet för båda källorna försummas. Annars löses Kirchhoff-ekvationerna för alla konturer. De okända kommer att vara strömmar (tre totalt), vars totala antal är lika med antalet ekvationer. För en fullständig förståelse tillhandahölls en bild.

Ett exempel på att lösa Kirchhoffs ekvationer

Låt oss titta på bilden: enligt problemets tillstånd är källan E1 starkare än E2. Riktningen av strömmarna i kretsen är hämtad från sunda överväganden. Men om de lägger ner det fel, efter att ha löst problemet skulle man visa sig med ett negativt tecken. Bör då ändra riktning. Uppenbarligen flyter ström i den externa kretsen, som visas i figuren. Vi komponerar Kirchhoffs ekvationer för tre kretsar, detta är vad som följer:

1. Arbetet med den första (starka) källan ägnas åt att skapa en ström i den externa kretsen och övervinna grannens svaghet (ström I2).
2. Den andra källan utför inte användbart arbete i lasten, den kämpar med den första. Du kommer inte säga något annat.

Att inkludera batterier med olika klassificeringar parallellt är säkert skadligt. Vad observeras vid transformatorstationen vid användning av transformatorer med olika överföringsförhållanden. De cirkulerande strömmarna gör inget användbart arbete. Olika batterier kopplade parallellt kommer att börja fungera effektivt när en stark sjunker till nivån på en svag.

En av pelarna som många koncept inom elektronik bygger på är konceptet serie- och parallellkoppling av ledare. Det är helt enkelt nödvändigt att känna till de viktigaste skillnaderna mellan dessa typer av anslutningar. Utan detta är det omöjligt att förstå och läsa ett enda diagram.

Grundläggande principer

Elektrisk ström rör sig längs ledaren från källan till konsumenten (belastning). Oftast väljs en kopparkabel som ledare. Detta beror på kravet som ställs på ledaren: den måste lätt släppa ut elektroner.

Oavsett anslutningsmetod rör sig den elektriska strömmen från plus till minus. Det är i denna riktning som potentialen minskar. Det är värt att komma ihåg att tråden genom vilken strömmen flyter också har motstånd. Men dess värde är mycket litet. Det är därför de försummas. Ledarresistansen antas vara noll. I händelse av att ledaren har motstånd är det vanligt att kalla det ett motstånd.

Parallellkoppling

I detta fall är elementen som ingår i kedjan sammankopplade av två noder. De har inga kopplingar till andra noder. Delar av kedjan med en sådan anslutning kallas grenar. Parallellkopplingsschemat visas i figuren nedan.

Om man talar på ett mer förståeligt språk, är i det här fallet alla ledarna anslutna i ena änden i en nod och den andra - i den andra. Detta leder till att den elektriska strömmen är uppdelad i alla element. Detta ökar ledningsförmågan för hela kretsen.

När du ansluter ledare till en krets på detta sätt kommer spänningen för var och en av dem att vara densamma. Men strömstyrkan för hela kretsen kommer att bestämmas som summan av strömmarna som flyter genom alla elementen. Med hänsyn till Ohms lag, genom enkla matematiska beräkningar, erhålls ett intressant mönster: den reciproka av den totala resistansen för hela kretsen definieras som summan av de reciproka av resistanserna för varje enskilt element. Endast parallellkopplade element beaktas.

Seriell anslutning

I det här fallet är alla element i kedjan anslutna på ett sådant sätt att de inte bildar en enda nod. Denna anslutningsmetod har en betydande nackdel. Det ligger i det faktum att om en av ledarna misslyckas, kommer alla efterföljande element inte att kunna fungera. Ett slående exempel på en sådan situation är en vanlig krans. Om en av lökarna i den brinner ut, slutar hela girlanden att fungera.

Seriekopplingen av element är annorlunda genom att strömstyrkan i alla ledare är lika. När det gäller kretsens spänning är den lika med summan av de enskilda elementens spänningar.

I denna krets ingår ledarna i sin tur i kretsen. Och detta betyder att resistansen för hela kretsen kommer att vara summan av de individuella resistanserna som är karakteristiska för varje element. Det vill säga kretsens totala resistans är lika med summan av resistanserna för alla ledare. Samma beroende kan också härledas matematiskt med hjälp av Ohms lag.

blandade system

Det finns situationer när du på samma krets kan se både seriell och parallell anslutning av element. I det här fallet talar vi om ett blandat samband. Beräkningen av sådana scheman utförs separat för var och en av gruppen av ledare.

Så, för att bestämma det totala motståndet, är det nödvändigt att lägga till resistansen för de parallellkopplade elementen och resistansen för elementen kopplade i serie. I det här fallet är den seriella anslutningen dominant. Det vill säga att det är beräknat i första hand. Och först efter det bestäms resistansen hos element med parallell anslutning.

Anslutning av lysdioder

Genom att känna till grunderna för de två typerna av anslutningselement i en krets kan du förstå principen för att skapa kretsar för olika elektriska apparater. Tänk på ett exempel. beror till stor del på strömkällans spänning.

Med låg nätspänning (upp till 5 V) är lysdioderna seriekopplade. I det här fallet kommer en genomströmningskondensator och linjära motstånd att hjälpa till att minska nivån av elektromagnetisk störning. Konduktiviteten hos lysdioderna ökas genom användning av systemmodulatorer.

Med en nätspänning på 12 V kan både seriella och parallella nätanslutningar användas. Vid seriell anslutning används switchade strömförsörjningar. Om en krets med tre lysdioder är monterad, kan en förstärkare undvaras. Men om kretsen kommer att innehålla fler element, behövs en förstärkare.

I det andra fallet, det vill säga med en parallell anslutning, är det nödvändigt att använda två öppna motstånd och en förstärkare (med en bandbredd över 3 A). Dessutom är det första motståndet installerat framför förstärkaren och det andra - efter.

Med en hög nätspänning (220 V) tillgriper de en seriell anslutning. I detta fall används dessutom operationsförstärkare och nedtrappade strömförsörjningar.