Parallell och seriell anslutning. Sekventiell och parallell anslutning av ledare

I fysik studeras ämnet för parallell och seriell anslutning, och detta kan inte bara ledare utan även kondensatorer. Det är viktigt att du inte blir förvirrad över hur var och en ser på diagrammet. Och använd endast specifika formler. Förresten måste de komma ihåg av hjärtat.

Hur skiljer man mellan dessa två föreningar?

Se noggrant på diagrammet. Om trådarna presenteras som en väg, kommer maskinerna på den att spela rollen som motstånd. På en rak väg utan förgreningar kör bilarna en efter en, in i en kedja. Det ser också ut som en serieanslutning av ledare. Vägen i detta fall kan ha obegränsat antal varv, men inte ett enda korsning. Oavsett hur vägen (kablarna) väcktes, kommer maskinerna (motstånd) alltid att vara placerade en efter en, längs en enda kedja.

Det är en helt annan fråga om du funderar på en parallell anslutning. Då kan motstånden jämföras med idrottarna i början. De är var och en på sin egen väg, men riktningen för deras rörelse är densamma, och målen på ett ställe. Motståndarna är desamma - var och en har sin egen tråd, men alla är anslutna vid någon tidpunkt.

Formler för strömmen

Det diskuteras alltid i ämnet "Elektricitet". Parallell och seriell anslutning påverkar annorlunda storleken på strömmen i motstånden. För dem erhålls formler som kan komma ihåg. Men det räcker bara för att komma ihåg meningen som är inbäddad i dem.

Således är strömmen alltid densamma när ledarna är anslutna i serie. Det vill säga, i var och en av dem är värdet av den nuvarande styrkan inte annorlunda. Du kan rita en analogi om du jämför tråden med röret. I det strömmar vattnet alltid densamma. Och alla hinder på väg kommer att svepas med samma kraft. Så med strömmen av strömmen. Därför ser formeln för den totala strömmen i kretsen med seriekoppling av motstånden ut så här:

_Totalt = I ₁ = I ₂

Här brevet jag betecknar styrkan av strömmen. Detta är en gemensam beteckning, så det måste komma ihåg.

Strömmen vid parallellkopplingen blir inte längre ett konstant värde. Med samma analogi med röret visar det sig att vattnet delas upp i två strömmar, om huvudröret har en gren. Samma fenomen observeras med en ström när en trådförgrening uppträder på sin väg. Formeln för den totala strömmen med parallell anslutning av ledare :

_Totalt = I ₁ + I ₂

Om filialen består av ledningar som är mer än två, då i ovanstående formel kommer det att finnas flera villkor för samma nummer.

Formler för spänningar

När vi betraktar kretsen där ledarna är anslutna i serie bestäms spänningen över hela sektionen av summan av dessa kvantiteter på varje specifikt motstånd. Du kan jämföra denna situation med tallrikar. Att behålla en av dem kommer enkelt att visa sig vara en person, den andra i närheten kan han också ta, men redan med svårighet. Att hålla tre plattor i händerna på en person bredvid varandra är inte längre möjligt, du behöver hjälp av den andra. Och så vidare. Människans ansträngningar formar sig.

Formeln för den totala kretsspänningen med en serieanslutning av ledare är som följer:

U _total = U ₁ + U ₂ , där U är beteckningen antagen för elspänningen.

En annan situation utvecklas om parallellkoppling av motstånd beaktas. När plattorna placeras ovanpå varandra kan de fortfarande hållas av en person. Därför inget att lägga till. Samma analogi observeras med parallell anslutning av ledare. Spänningen på var och en av dem är densamma och lika med den på alla av dem samtidigt. Den allmänna stressformeln är:

U _totalt = U ₁ = U ₂

Formler för elektrisk resistans

De kan inte redan komma ihåg, men känner till Ohmns lag, och härleda den nödvändiga. Av denna lag följer att spänningen är lika med produkten av strömmen och motståndet. Det vill säga U = I * R, där R är motståndet.

Då beror formeln att arbeta med på hur ledarna är anslutna:

• Därför behöver vi likvärdighet för spänningen - _totalt * R _totalt = I ₁ * R ₁ + I ₂ * R _2;
• Parallellt är det nödvändigt att använda formeln för den aktuella styrkan - U _totalt / R _totalt = U ₁ / R ₁ + U ₂ / R ₂ .

Följ sedan enkla transformationer, som bygger på det faktum att alla nuvarande styrkor har samma värde i den första ekvationen, och i den andra är spänningarna lika. Därför kan de minskas. Det vill säga dessa uttryck är:

1. R _totalt = R ₁ + R ₂ (för serieanslutning av ledare).
2. 1 / R _totalt = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ (med parallell anslutning).

Eftersom antalet motstånd som ingår i nätverket ökar, förändras antalet villkor i dessa uttryck.

Det är värt att notera att parallell och seriell anslutning av ledare på olika sätt påverkar det övergripande motståndet. Den första av dem minskar kretsens motstånd. Och det är mindre än det minsta av de använda motstånden. Med en seriell anslutning är allt logiskt: värdena läggs till, så det totala antalet kommer alltid att vara det största.

Aktuell operation

De föregående tre värdena är lagarna för parallell anslutning och det efterföljande arrangemanget av ledare i kretsen. Därför behöver de veta. Om arbete och makt behöver du bara komma ihåg den grundläggande formeln. Det är skrivet enligt följande: A = I * U * t , där A - nuvarande arbete, tiden för dess passage genom ledaren.

För att bestämma den övergripande operationen för en serieanslutning måste spänningen ersättas i originaluttrycket. Vi får jämlikheten: A = I * (U ₁ + U ₂ ) * t, vilket öppnar parenteserna där det visar sig att arbetet på hela sektionen är lika med summan på varje enskild nuvarande konsument.

På samma sätt finns det resonemang om vi betraktar systemet för parallell anslutning. Byt bara strömmen. Men resultatet blir detsamma: A = A ₁ + A ₂ .

Nuvarande effekt

När vi tar fram formeln för effekten (beteckningen "P") i kretssegmentet behöver vi enbart använda en enda formel: P = U * I. Efter liknande resonemang visar det sig att parallell och seriell anslutning beskrivs med en sådan formel för effekt: P = P ₁ + P ₂ .

Det är, oavsett hur systemen utformades, kommer den totala makten att bestå av de som är involverade i arbetet. Detta förklarar det faktum att det är omöjligt att inkludera många kraftfulla enheter samtidigt i lägenhetsnätverket. Det kan bara inte stå för denna belastning.

Hur påverkar ledarnas sammankoppling reparationen av det nya årets krans?

Omedelbart efter att en av glödlamporna brinner ut blir det tydligt hur de var anslutna. Med en seriell anslutning kommer ingen av dem att lysa. Detta beror på att lampan som har blivit oanvändbar skapar ett gap i kretsen. Därför måste du kolla allt för att bestämma vilken bränd ut, ersätta den - och kransen kommer att fungera.

Om den använder en parallellanslutning, slutar den inte fungera när en av lamporna misslyckas. När allt kommer omkring kommer kedjan inte att vara helt riven, men endast en parallelldel. För att reparera en sådan krans behöver du inte kontrollera alla element i kedjan, men bara de som inte lyser.

Vad händer med kretsen om den inte innehåller resistanser men kondensatorer?

När de är anslutna i serie är situationen som följer: laddningarna från strömförsörjningens plusser kommer endast till ytterkondensatorernas yttre plattor. De som är mellan dem överför bara denna avgift längs en kedja. Detta förklarar det faktum att på alla tallrikar finns identiska avgifter, men med olika tecken. Därför kan den elektriska laddningen för varje kondensator ansluten i serie skrivas enligt följande:

Q _totalt = q ₁ = q ₂ .

För att bestämma spänningen på varje kondensator måste du veta formeln: U = q / C. I den är C kapacitansen hos kondensatorn.

Den totala spänningen är föremål för samma lag som gäller för motstånd. Därför får vi ersätta spänningen i kapacitansens formel med en summa, att den totala kapaciteten hos enheterna måste beräknas med formeln:

C = q / (Ui + U2).

För att förenkla denna formel kan du vända fraktionerna och ersätta förhållandet mellan spänning och laddningskapacitet. Resultatet är följande: 1 / C = 1 / C ₁ + 1 / C ₂ .

Situationen när anslutningen av kondensatorer är parallell är något annorlunda. Då bestäms den totala laddningen av summan av alla avgifter som ackumuleras på plattorna på alla enheter. Och spänningsvärdet bestäms fortfarande av allmänna lagar. Därför är formeln för den totala kapacitansen hos parallella kondensatorer följande:

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

Det vill säga detta värde betraktas som summan av vart och ett av de instrument som används i anslutningen:

C = Cl + C2 _.

Hur bestämmer man det totala motståndet hos en godtycklig anslutning av ledare?

Det vill säga i vilka successiva sektioner ersätts av parallella och vice versa. För dem är alla lagar som beskrivs fortfarande giltiga. Applicera dem bara i steg.

Först är det tänkt att använda systemet ordentligt. Om det är svårt att föreställa sig det är det nödvändigt att rita vad som erhålls. Förklaringen blir tydligare om vi anser det med ett visst exempel (se figuren).

Det är bekvämt att börja ritning från punkterna B och B. De måste placeras på något avstånd från varandra och från arkets kanter. På vänster till punkt B finns det bara en tråd, och till höger finns det redan två. Punkt B har å andra sidan två grenar till vänster, och därefter finns en tråd.

Nu behöver du fylla utrymmet mellan dessa punkter. På den övre ledningen måste du ordna tre motstånd med koefficienterna 2, 3 och 4, och underifrån går en med ett index på 5. De tre första är anslutna i serie. Med det femte motståndet är de parallella.

De återstående två motstånden (första och sjätte) är anslutna i serie med BV: s övervägda område. Därför kan ritningen helt enkelt kompletteras med två rektanglar på vardera sidan av de valda punkterna. Det är fortfarande att använda formlerna för beräkning av resistansen:

• Den första som visas för seriell anslutning;
• Sedan för parallell;
• Och igen för sekventiell.

På samma sätt kan du distribuera något, till och med ett mycket komplext schema.

Uppgiften att ansluta ledare serievis

Tillstånd. I kretsen är två lampor och ett motstånd anslutna efter varandra. Den totala spänningen är 110 V och strömstyrkan är 12 A. Vilken är motståndets resistans, om varje lampa är konstruerad för en spänning på 40 V?

Lösningen. Eftersom en seriell anslutning är övervägd, är formlerna i dess lagar kända. Du behöver bara tillämpa dem på rätt sätt. Till att börja med, ta reda på värdet på spänningen som appliceras på motståndet. För att göra detta, av totalt, måste du subtrahera spänningen av en lampa två gånger. Det visar sig att 30 V.

Nu, när två kvantiteter är kända, U och I (den andra av dem ges i tillståndet, eftersom den totala strömmen är lika med strömmen i varje konsekutiv konsument), är det möjligt att beräkna motståndet hos motståndet enligt Ohms lag. Det visar sig vara 2,5 ohm.

Svar. Motståndets motstånd är 2,5 ohm.

Uppgiften att koppla kondensatorer, parallell och seriell

Tillstånd. Det finns tre kondensatorer med kapacitet på 20, 25 och 30 μF. Bestäm deras totala kapacitet för seriella och parallella anslutningar.

Lösningen. Det är lättare att börja med en parallell anslutning. I så fall måste alla tre värden helt enkelt läggas till. Således är den totala kapacitansen 75 μF.

Beräkningarna blir något mer komplicerade när dessa kondensatorer är anslutna i serie. När allt kommer omkring måste du först hitta förhållandet mellan en till var och en av dessa behållare och sedan lägga till dem ihop. Det visar sig att enheten dividerad med den totala kapaciteten är 37/300. Då är det önskade värdet ca 8 μF.

Svar. Den totala kapacitansen för seriell anslutning är 8 mkF, medan parallellkapacitansen är 75 mkF.