Паралелна и серийна връзка. Последователно и паралелно свързване на проводници

Във физиката, темата за паралелно и серийна връзка, и това може да бъде не само проводници, но и кондензатори. Тук е важно да не се бъркате как всеки от тях изглежда на диаграмата. И едва след това се прилагат конкретни формули. Между другото, те трябва да бъдат запомнени със сърце.

Как да разграничаваме тези две съединения?

Погледнете добре диаграмата. Ако проводниците са представени като път, тогава машините върху тях ще играят ролята на резистори. На прав път без каквито и да е последствия, автомобилите се движат един след друг, в една верига. Изглежда също така серийна връзка на проводници. Пътят в този случай може да има неограничен брой завои, но не и едно пресичане. Независимо от това, как пътят (проводниците) се влачи, машините (резисторите) винаги ще бъдат разположени един след друг, по една верига.

Това е съвсем друг въпрос, ако обмисляте паралелна връзка. Тогава резисторите могат да бъдат сравнени с атлети в началото. Те са по пътя си, но посоката на тяхното движение е една и съща, а финалът на едно място. Резисторите са еднакви - всеки има свой собствен проводник, но всички са свързани в някакъв момент.

Формули за тока

Винаги се обсъжда в темата "Електричество". Паралелната и серийната връзка по различен начин влияят върху стойността ток в резистори. За тях се получават формули, които могат да бъдат запомнени. Но просто помнете смисъла, който е включен в тях.

Така токът винаги е същият, когато проводниците са свързани последователно. Това означава, че във всяка от тях стойността на сегашната сила не е различна. Можете да нарисувате аналогия, ако сравнявате тел с тръба. В него водата тече винаги една и съща. И всички препятствия по пътя му ще бъдат пометени със същата сила. Така че със силата на тока. Ето защо формулата на общия ток във верига със серийно свързване на резистори изглежда така:

аз _{общество} = I ₁ = I ₂

Тук писмото I обозначава силата на тока. Това е общо предназначение, така че трябва да се помни.

Токът в паралелната връзка вече няма да бъде постоянна стойност. Със същата аналогия с тръбата се оказва, че водата ще се раздели на два потока, ако основната тръба има клон. Същото явление се наблюдава и при тока, когато на неговия път се появи клон на жиците. Формулата на общия ток при паралелно свързване на проводници:

аз _{общество} = I ₁ + аз ₂

Ако клонът е съставен от кабели, които са повече от две, тогава в горната формула ще има повече термини за един и същ номер.

Формули за напрежения

Когато разглеждаме веригата, в която проводниците са свързани последователно, напрежението в цялата секция се определя от сумата от тези количества на всеки специфичен резистор. Можете да сравните тази ситуация с чиниите. Задържането на един от тях лесно ще се окаже един човек, а вторият може да бъде поеман от него, но трудно. За да държите три плочи в ръцете на един човек един до друг вече не е възможно, ще ви е необходима помощта на втория. И така нататък. Усилията на хората се оформят.

Формулата за общото напрежение на веригата със серийно свързване на проводниците е, както следва:

U _{общество} = U ₁ + U ₂, където U е наименованието, прието за напрежение.

Друга ситуация се развива, ако паралелно свързване на резистори. Когато плочите се поставят един върху друг, те все още могат да бъдат държани от един човек. Ето защо нищо не трябва да се добави. Същата аналогия се наблюдава при паралелно свързване на проводници. Напрежението на всеки от тях е еднакво и равно на това на всички едновременно. Общата формула на стреса е:

U _{общество} = U ₁ = U ₂

Формули за електрическо съпротивление

Те вече не могат да бъдат запомнени, но знаят формулата на омския закон и извличат от него необходимия. От този закон следва, че напрежението е равно на продукцията на тока и съпротивлението. Това означава, че U = I * R, където R е съпротивлението.

След това формулата, с която трябва да работите, зависи от това как са свързани проводниците:

• следователно, трябва равенство за напрежението - аз_{общество} * R_{общество} = I₁ * R₁ + аз₂ * R_2-
• паралелно е необходимо да се използва формулата за текущата - U_{общество} / R_{общество} = U₁ / R₁ + U₂ / R₂ .

Следват прости трансформации, които се основават на факта, че в първото уравнение всички настоящи силни стойности имат еднаква стойност, а във втория - напреженията са равни. Следователно те могат да бъдат намалени. Това означава, че тези изрази са:

1. R _{общество} = R ₁ + R ₂ (за серийно свързване на проводници).
2. 1 / R _{общество} = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ (с паралелно свързване).

Тъй като броят на резисторите, които са включени в мрежата, се увеличава, броят на термините в тези изрази се променя.

Струва си да се отбележи, че паралелното и серийно свързване на проводниците по различни начини влияят на общото съпротивление. Първият от тях намалява съпротивлението на веригата. И това е по-малко от най-малката от използваните резистори. При серийна връзка всичко е логично: стойностите се добавят, така че общият брой винаги ще бъде най-големият.

Текуща работа

Предходните три величини формират законите на паралелно свързване и последващото подреждане на проводници във верига. Затова те трябва да знаят. За работата и властта просто трябва да запомните основната формула. Написано е следното: А = I * U * t, където А е текущата работа, t е времето, през което минава през проводника.

За да се определи цялостната работа в серийна връзка, напрежението трябва да бъде заменено в оригиналния израз. Получаваме равенство A = I * (U ₁ + U ₂) * t, разкривайки скобите, в които се оказва, че работата по целия раздел е равна на сумата им за всеки конкретен настоящ потребител.

По същия начин има разсъждение, ако разгледаме схемата на паралелна връзка. Заменяйте само тока. Но резултатът ще бъде същият: A = A ₁ + А ₂.

Текуща мощност

Когато извеждаме формулата за мощността (обозначението "P") на верижния сегмент, отново е необходимо да използваме една формула: P = U * I. След тези аргументи се оказва, че паралелната и серийната връзка е описана от такава формула за власт: P = P ₁ + P ₂.

Това означава, че независимо от начина на изготвяне на схемите, общата мощност ще бъде съставена от тези, които участват в работата. Това обяснява факта, че е невъзможно да се включат много мощни устройства в жилищната мрежа по едно и също време. Просто не може да понесе това натоварване.

Как връзката на проводниците влияе върху ремонта на новогодишния венец?

Веднага след изгарянето на една от електрическите крушки, става ясно, че са свързани помежду си. При серийна връзка никой от тях няма да светне. Това се дължи на факта, че лампата, която е станала неизползваема, създава празнина в схемата. Следователно, трябва да проверите всичко, за да определите кое изгорено е, да го замените - и венецът ще работи.

Ако той използва паралелна връзка, той не спира да работи, ако една от крушките не успее. В края на краищата веригата няма да бъде напълно разкъсана, а само една успоредна част. За да поправите такъв венец, не е нужно да проверявате всички елементи на веригата, но само тези, които не блестят.

Какво се случва с веригата, ако това включва кондензатори, а не резистори?

Когато те са свързани в серия, ситуацията е следната: зарядите от положителното захранване идват само към външните пластини на крайните кондензатори. Тези, които са между тях, просто прехвърлят тази такса по веригата. Това обяснява факта, че на всички табели има идентични такси, но има различни знаци. Следователно, електрическото зареждане на всеки свързан в серия кондензатор може да бъде написано, както следва:

р _{общество} = q ₁ = q ₂.

За да определите напрежението на всеки кондензатор, трябва да знаете формулата: U = q / С. В него C е капацитетът на кондензатора.

Общото напрежение е предмет на същия закон, който е валиден за резистори. Ето защо, замествайки напрежението във формулата на капацитета със сума, получаваме, че общият капацитет на устройствата трябва да бъде изчислен по формулата:

C = q / (U. ₁ + U ₂).

За да опростите тази формула, можете да завъртите фракциите и да замените съотношението на напрежението към капацитета на зареждане. Оказва се следното равенство: 1 / С = 1 / С ₁ + 1 / С ₂.

Ситуацията, при която свързването на кондензаторите е паралелно, е малко по-различно. Тогава общото натоварване се определя от сумата от всички такси, които се натрупват върху плочите на всички инструменти. И стойността на напрежението все още се определя от общите закони. Следователно, формулата за общия капацитет на паралелни кондензатори е, както следва:

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

Тоест, тази стойност се счита за сумата на всеки от инструментите, използвани във връзката:

С = С ₁ + C _2.

Как да се определи общото съпротивление на произволна връзка на проводници?

Това означава, че последователните секции се заменят с паралелни и обратното. За тях всички описани закони са все още валидни. Прилагайте ги само на етапи.

На първо място е необходимо психическото разгръщане на схемата. Ако е трудно да си представим, тогава е необходимо да се направи това, което се получава. Обяснението става по-ясно, ако го разгледаме с конкретен пример (вижте фигурата).

Удобно е да започнете да рисувате от точките Б и Б. Те трябва да бъдат разположени на известно разстояние един от друг и от краищата на листа. Има само един проводник отляво на точка В, а две са насочени надясно. Точка В, от друга страна, има два клона вляво и след това има една жица.

Сега трябва да запълнете пространството между тези точки. На горния проводник трябва да уредите три резистора с коефициенти 2, 3 и 4, а отдолу идва и този с индекс равен на 5. Първите три са свързани последователно. С петия резистор те са успоредни.

Останалите два резистора (първи и шести) са свързани последователно с разглежданата област на BV. Следователно, чертежът може просто да бъде завършен с два правоъгълника от двете страни на избраните точки. Остава да се прилагат формулите за изчисляване на съпротивлението:

• първата, която е показана за серийна връзка;
• след това за успоредно;
• и отново за последователни.

По същия начин можете да разполагате с всякакви, дори и много сложни схеми.

Задачата на серийна връзка на проводници

Състояние. В схемата са свързани два лампи и един резистор един след друг. Общото напрежение е 110 V, а токът е 12 А. Каква е съпротивлението на резистора, ако всяка лампа е проектирана за напрежение от 40 V?

Решението. Тъй като се има предвид серийна връзка, формулите на нейните закони са известни. Трябва просто да ги приложите правилно. За начало разберете стойността на напрежението, което се прилага към резистора. За да направите това, от общото, трябва да извадите напрежението на една лампа два пъти. Оказва се 30 V.

Сега, когато са известни от двете стойности, U и I (вторият от които е даден в състоянието, тъй като общият ток е токът във всеки последователен потребителите), е възможно да се изчисли съпротивлението на резистора според закона на Ом. Тя е равна на 2,5 ома.

Отговор. Съпротивлението на резистора е 2,5 ома.

Задачата в свързване на кондензатори, паралелно и последователно

Състояние. Има три кондензатора с капацитет от 20, 25 и 30 μF. Определете техния общ капацитет за серийни и паралелни връзки.

Решението. По-лесно е да започнете паралелна връзка. В тази ситуация просто трябва да добавите всичките три стойности. Така общият капацитет е равен на 75 μF.

Изчисленията ще бъдат малко по-сложни, когато кондензаторите са свързани последователно. В края на краищата, първо трябва да намерите съотношението на един към всеки от тези контейнери и след това да ги добавите заедно. Оказва се, че единицата, разделена на общия капацитет, е 37/300. Тогава изискваната стойност е приблизително 8 μF.

Отговор. Общият капацитет в серийната връзка е 8 mkF, като паралелната връзка е 75 mkF.