Paralelní a sériové zapojení. Sériové a paralelní zapojení vodičů

Vodiče ve stejnosměrných elektrických obvodech mohou být zapojeny do série a paralelně.

Při sériovém zapojení elektrický obvod nemá žádné odbočky, všechny vodiče jsou do obvodu zařazeny postupně jeden po druhém.

Síla proudu ve všech vodičích je stejná, protože elektrický náboj se ve vodičích neakumuluje a stejný náboj projde průřezem vodiče za určitou dobu:

Napětí na koncích této části obvodu je součtem napětí na každém vodiči:

Podle Ohmova zákona pro úsek řetězu:

kde R je celkový odpor části obvodu sériově zapojených vodičů. Z výrazů (1) a (2) získáme: . Tím pádem:

Když jsou vodiče zapojeny do série, jejich celkový elektrický odpor se rovná součtu elektrických odporů všech vodičů.

Ze vztahů (2) vyplývá, že napětí na sériově zapojených vodičích jsou přímo úměrná jejich odporům:

V paralelním zapojení elektrický obvod má větve (bod větvení se nazývá uzel). Začátky a konce vodičů mají společné body připojení ke zdroji proudu.

V tomto případě je napětí na všech vodičích stejné. Intenzita proudu se rovná součtu intenzit proudu ve všech paralelně zapojených vodičích, protože elektrický náboj se v uzlu neakumuluje, náboj vstupující do uzlu za jednotku času se rovná náboji opouštějícímu uzel za stejnou dobu :

Pro všechny paralelně zapojené vodiče na základě Ohmova zákona pro obvodovou část píšeme:

Označení celkového odporu části elektrického obvodu přes R, pro proudovou sílu v nerozvětveném obvodu získáme

Z výrazů (1), (2) a (3) vyplývá:

Pi paralelní zapojení vodičů je celková vodivost obvodu rovna součtu vodivosti všech paralelně zapojených vodičů.

Posunování zařízení. Proud v obvodu se měří ampérmetrem. Odpor ampérmetru je malý, protože je v obvodu zapojen sériově a neměl by významně ovlivňovat hodnotu proudu v obvodu. Pokud je proud I v obvodu větší než maximální proud, který lze změřit ampérmetrem I_Amax, pak se paralelně k ampérmetru připojí bočník, takže část proudu Ish začne protékat bočníkem. Pro výrazné zvýšení rozsahu měření je nutné, aby bočník byl mnohem menší než odpor ampérmetru. Je-li třeba změřit sílu proudu, n krát větší, než lze tímto ampérmetrem změřit, tzn. já/já_AuXNUMXd n, pak byste měli připojit bočník s odporem Rsh uXNUMXd R_A/(n-1). Napětí na různých částech obvodu se měří voltmetrem, který je zapojen paralelně. Hodnoty voltmetru jsou určeny úbytkem napětí na odporu voltmetru Uv = IvRv a rovnají se úbytku napětí na odporu R. Pokud je potřeba změřit napětí větší než je maximální napětí, které tento voltmetr dokáže změřit , pak se k voltmetru připojí sériově další odpor. Pokud potřebujete změřit napětí n krát větší, než je napětí, které dokáže změřit daný voltmetr, tzn. n=U/Uvmax, pak je nutné připojit další odpor R_ext=(n-1)R_v.

Sériové a paralelní zapojení je velmi široce používané v elektronice a elektrotechnice a někdy je dokonce nezbytné pro správnou funkci konkrétní elektronické jednotky. A začněme možná těmi nejjednoduššími součástkami elektronických obvodů – vodiči.

Nejprve si připomeňme, co je to dirigent? Vodič je látka nebo jakýkoli materiál, který dobře vede elektrický proud. Pokud je jakýkoli vodič vynikajícím vodičem elektřiny, pak má v každém případě určitý druh odporu. Odpor vodiče zjistíme podle vzorce:

ρ je měrný odpor, Ohm × m

R – odpor vodiče, Ohm

S – plocha průřezu, m 2

l – délka vodiče, m

Podrobněji jsem o tom psal zde.

Proto je jakýkoli vodič odporem s určitým druhem odporu. Takto lze nakreslit jakýkoli vodič.

Sériové zapojení vodičů

Odpor při sériovém zapojení vodičů

Sériové zapojení vodičů je, když k jednomu vodiči připojíme další vodič a tak dále v řetězci. Jedná se o sériové zapojení vodičů. Mohou být vzájemně propojeny, kolik chcete.

Jaký bude jejich celkový odpor? Ukazuje se, že vše je jednoduché. Bude se rovnat součtu všech odporů vodičů v tomto obvodu.

Ukazuje se, že to lze napsat

příklad

Máme 3 vodiče, které jsou zapojeny do série. Odpor prvního je 3 Ohmy, druhého 5 Ohm, třetího 2 Ohmy. Najděte jejich celkový odpor v obvodu.

rozhodnutí

To znamená, jak vidíte, jednoduše jsme nahradili řetězec 3 rezistorů jedním rezistorem R_AB .

ukázat na reálném příkladu pomocí multimetru
Video, které podrobně popisuje tato připojení:

Proud sériovým zapojením vodičů

Co se stane, když na konce takového rezistoru přivedeme napětí? Bude jím procházet elektrický proud, jehož síla bude vypočtena podle Ohmova zákona I = U/R.

Ukazuje se, že přes rezistor R_AB teče tedy určitý proud, rozložíme-li náš rezistor na složky R₁ , R₂ , R₃ , ukazuje se, že jimi protéká stejný proud, jaký protékal rezistorem R_AB .

Ukazuje se, že když jsou vodiče zapojeny do série, proud, který protéká každým vodičem, je stejný. Tedy přes odpor R₁ teče stejný proud jako rezistorem R₂ a stejný proud protéká rezistorem R₃ .

Napětí v sériovém zapojení vodičů

Podívejme se ještě jednou na obvod se třemi odpory.

Jak již víme, při sériovém zapojení protéká každým rezistorem stejný proud. Ale co se stane s napětím na každém rezistoru a jak ho zjistit?

Ukazuje se, že vše je docela jednoduché. K tomu si musíte znovu vzpomenout na zákon strýčka Ohma a jednoduše vypočítat napětí na libovolném rezistoru. Pojďme to udělat.

Mějme obvod s těmito parametry.

Nyní víme, že síla proudu v takovém obvodu bude všude stejná. Jaká je ale jeho hodnota? Tady je šmrnc. Pro začátek musíme tento řetězec převést do této podoby.

Ukazuje se, že v tomto případě R_AB =R₁ + R₂ + R₃ u2d 3 + 5 + 10 u10d 10 ohmů. Odtud již najdeme aktuální sílu podle Ohmova zákona I u1d U / R uXNUMXd XNUMX/XNUMX uXNUMXd XNUMX ampér.

Polovina práce je hotová. Nyní zbývá zjistit, jaké napětí klesá na každém rezistoru. To znamená, že musíme najít hodnoty U_R1 , NEBO_R2 , NEBO_R3 . Ale jak to udělat?

Ano, všechno je stejné, podle Ohmova zákona. Víme, že každým rezistorem prochází proud 1 ampér, tuto hodnotu jsme již vypočítali. Ohmův zákon říká I=U/R, takže dostaneme U=IR.

Nyní začíná zábava. Pokud sečtete všechny poklesy napětí na rezistorech, můžete získat . napětí zdroje! Máme to rovných 10 voltů.

Máme nejjednodušší dělič napětí.

Závěr: součet úbytků napětí v sériovém zapojení je roven napájecímu napětí.

Paralelní připojení vodičů

Paralelní zapojení vodičů vypadá takto.

No, myslím, že začneme odporem.

Odpor při paralelním zapojení vodičů

Označme svorky jako A a B

V tomto případě je celkový odpor R_AB bude podle vzorce

Pokud máme paralelně zapojeny pouze dva vodiče

Pak v tomto případě můžete zjednodušit dlouhý nepohodlný vzorec a bude mít podobu této formy.

Napětí při paralelním zapojení vodičů

Tady si myslím, že není co hádat. Protože jsou všechny vodiče zapojeny paralelně, bude napětí pro všechny stejné.

Ukazuje se, že napětí na R1 bude stejné jako na R2, stejně jako na R3 a na Rn

Proudová síla při paralelním zapojení vodičů

Pokud je vše jasné s napětím, pak se silou proudu mohou být mírné potíže. Jak si pamatujete, při sériovém zapojení byl proud každým vodičem stejný. Tady je to úplně naopak. Přes každého dirigenta poteče proud. Jak to vypočítat? Budeme se muset znovu uchýlit k Ohmovu zákonu.

Opět, abychom to měli jednodušší, podívejme se na celou věc na reálném příkladu. Na obrázku níže vidíme paralelní zapojení tří rezistorů připojených ke zdroji U.

Jak již víme, každý rezistor má stejné napětí U. Bude ale proud stejný jako v celém obvodu? Ne. Proto musíme pro každý rezistor vypočítat naši aktuální sílu podle Ohmova zákona I uXNUMXd U / R. Ve výsledku to dostáváme

Pokud bychom měli paralelně zapojené i rezistory, tak pro ně

V tomto případě bude proud v obvodu roven:

Úkol

Vypočítejte proud procházející každým rezistorem a proud v obvodu, pokud jsou známy hodnoty napájecího napětí a rezistoru.

rozhodnutí

Použijme výše uvedené vzorce.

Pokud bychom měli paralelně zapojené i rezistory, tak pro ně

Dále použijeme vzorec

zjistit sílu proudu, který protéká obvodem

2. způsob, jak najít I

Chcete-li najít R_společný musíme použít vzorec

Abyste se nekoupali s výpočty, existují online kalkulačky. Zde je jeden z nich – “kalkulátor rezistorů”. Už jsem vám vše spočítal. Paralelní připojení 3 rezistorů s nominální hodnotou 2, 5 a 10 ohmů se rovná 1,25 ohmů, to znamená R_společný = 1,25 Ohm.

I=U/R_společný u10d 1,25 / 8 uXNUMXd XNUMX ampérů.

Paralelní zapojení rezistorů v elektronice se také nazývá dělič proudu, protože rezistory rozdělují proud mezi ně.

No a tady je pro vás jako bonus vysvětlení, jaké je sériové a paralelní zapojení vodičů od nejlepšího učitele v Rusku.

Podrobné video vysvětlení:

Skvělá sada amatérského rádia na odkazu

Podobné články související s “sériovým a paralelním připojením”