Последовательное и параллельное соединения: Последовательное и параллельное соединение проводников – изучение формул

Содержание

Урок «Последовательное и параллельное соединение проводников»

Класс: 8 Дата: 29.01.2016 г.

Тема урока: Последовательное и параллельное соединение проводников

Цель урока: способствовать изучению новой темы через задания по развитию функциональной грамотности.

Задачи урока:

Образовательная: — изучить и закрепить последовательное и параллельное соединение проводников;

— усвоить закономерности, существующие в цепи с последовательным и параллельным соединениями проводников;

Развивающая: развивать умение анализировать, выделять главное, строить аналогии, сравнивать, обобщать, делать выводы

Воспитательная: воспитывать внимательность, аккуратность, экономить электричество.

Тип урока: изучение новой темы с первичным закреплением.

Методы обучения: словесный, наглядный, практический

Форма урока: Индивидуальная, фронтальная, парная, групповая

Технология: РКМЧП, ИКТ, проблемное обучение, здоровье сберегающее

Ресурсы: — учебник, карточки с индивидуальными заданиями;

Флипчарт, устройства для тестирования Activote, амперметр, вольтметр, соединительные провода, резистор, источник тока, лампочка;

План урока:

I. Орг.момент. – 1 мин

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку.

II. Актуализация знаний. – 6 мин

А) Фронтальный опрос ( 3 мин)

B) видео-вопрос от учащихся 10 классов (3 мин)

III. Проверка домашнего задания –

7 мин

Тест –7 мин

А) Фронтальный опрос ( 3 мин)

Вопросы для учащихся находятся на слайдах презентации:

Учитель: При необходимо учитывать сопротивление проводников скажите пожалуйста……

  1. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

  2. Что называется сопротивлением?

  3. От каких параметров (величин) зависит сопротивление проводника?

В) Видео-вопрос от учащихся 10-х классов – 3 мин

— Перед вами длинный провод, мы согнули его пополам. Вопрос: Как изменилась сопротивление проволоки? (Уменьшилось в 4 раза)

Ответ от учащихся 10 классов: Если проволоку согнуть, сложить пополам и рассматривать как новый проводник, то сопротивление этого проводника уменьшится в 4 раза. Согнув проволоку, мы уменьшили в 2 раза ее длину, сложив вместе две части, мы тем самым увеличили в 2 раза площадь поперечного сечения, поэтому R-уменьшится в 4 раза

III. Проверка домашнего задания – 7 мин

Тест

1. Сила тока в проводнике…

  1. Обратно пропорциональна напряжению на его концах.

  2. Больше напряжения на его концах.

  3. Прямо пропорциональна напряжению на его концах.

  4. Меньше напряжения на его концах.

  5. Равна напряжению на его концах.

2. Как изменится сила тока в цепи, если напряжение не менять, а сопротивление увеличить в 3 раза?

  1. Увеличится в 9 раз.

  2. Увеличится в 3 раза.

  3. Не изменится.

  4. Уменьшится в 9 раз

  5. Уменьшится в 3 раза

3. Через нить лампочки карманного фонаря каждые 20 с, протекает заряд равный 10 Кл. Какова сила тока в лампочке?

A) 5 А B) 0,5 А C) 50 А D) 0,05 A E) 500 A

4. Переведите 5,6 кОм =

А) 560 Ом B) 56 Ом C) 0,056 Ом D) 5600 Ом E) 0,56 Ом

5. Определите по графику чему равно сопротивление в цепи.

A) 2 Ом B) 1 Ом C) 6 Ом D) 3 Ом E) 4 Ом

6. Электродвигатель подключен к сети с напряжением 480 В и имеет сопротивление 60 Ом. Вычислите силу тока в электродвигателе.

А. 0,8 А. В. 80 А. С. 8 А. D. 0,08 А. E. 800 А.

IV. Изучение новой темы – 10 мин

Последовательное и параллельное соединения проводников:

На слайде появляется таблица, учащиеся заполняют данную таблицу месте с учителем

Учитель: Перед вами таблица последовательного и параллельного соединения, вам необходимо прочитать параграф и заполнить таблицу (10 мин)

1 – вариант: читают 1 – способ соединения «Последовательное» (5 мин)

2 вариант: читают 2 – способ соединения «Параллельное» (5 мин)

Последовательное
соединение

Параллельное
соединение

Схема

Сила тока

Напряжение

Сопротивление

Обсуждается последовательное соединение проводников.

Последовательное соединение – соединение, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.

Учитель демонстрирует опыты с цепью с последовательно соединёнными лампочками.

Учащиеся делают выводы:

  • сила тока в цепи при последовательном соединении проводников в любых частях цепи одинакова: I = I1 = I2

  • общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на каждом участке: U = U1 + U2

Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников?

С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: R = R1 + R2

.

Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n последовательно соединённых одинаковых проводников? R = nR1

Обсуждается параллельное соединение проводников.

Параллельное соединение – соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.

Учитель демонстрирует опыты с цепью с параллельно соединёнными лампочками.

Учащиеся делают выводы:

  • cила тока в неразветвлённой цепи равна сумме токов в разветвлениях: I = I

    1 + I2

  • напряжение на каждом из параллельно соединённых проводников одинаково: U = U1 = U2

Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников?

С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: , .

Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n параллельно соединённых одинаковых проводников? R = 

Преимущества и недостатки соединений.

Пример последовательного соединения: гирлянда.

Пример параллельного соединения: потребители в жилых помещениях.

Преимущества и недостатки соединений:

Последовательное – защита цепей от перегрузок: при увеличении силы тока выходит из строя предохранитель, и цепь автоматически отключается. При выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные.

Параллельное – при выходе из строя одного из элементов соединения, остальные действуют. При включении элемента с меньшим возможным напряжением в цепь элемент перегорит.

Учащиеся заполняют таблицу в тетради с помощью слайда презентации:

V. Физминутка – 1 мин

VI. Закрепление изученного материала – 15 мин

Решение задач на последовательное и параллельное соединения с использованием слайдов презентации.

у доски (ученик A)

Упр. 20 (1): На рисунке дана схема последовательного соединения трех проводников. Падение напряжения на проводнике с сопротивлением R1=36 Ом равно U1=9 В. Определите напряжение на проводнике с сопротивлением R2=64 Ом и сопротивление проводника R3, если напряжение на его концах 120 В

у доски (ученик A)

Упр. 20 (2): На рисунке дана схема параллельного соединения двух проводников. Через проводник с сопротивлением =44 Ом проходит ток = 5 А. Определите сопротивление проводника , если через него проходит ток = 0,8 А.

Самостоятельно на карточках

упр.20 (3)

VII. Домашнее задание – 3 мин

 § 48,49, упр. 22 (1), 23 (1).

VIII. Рефлексия

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться как последовательным, так и параллельным способами.

Определение 1

В условиях последовательного соединения проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

I1 =I2=I.

Рисунок 1.9.1. Последовательное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, можно заявить, что напряжения U1 и U2 на проводниках равняются следующим выражениям:

U1=IR1, U2=IR2.

Общее напряжение U на обоих проводниках эквивалентно сумме напряжений U1 и U2:

U=U1+U2=I(R1+R2)=IR,

где R является электрическим сопротивлением всей цепи.

Из этого следует, что общее сопротивление R равняется сумме сопротивлений на входящих в данную цепь отдельных проводников:

R=R1+R2.

Данный результат применим для любого количества последовательно соединенных проводников.

Параллельное соединение проводников

Определение 2

В условиях параллельного соединения (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках эквивалентны друг другу, из чего следует:

U1=U2=U.

Совокупность существующих в обоих проводниках токов I1+I2 равняется значению тока в неразветвленной цепи, то есть:

I=I1 + I2.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Данный результат исходит из того, что заряды не могут копиться в точках разветвления, то есть в узлах A и B, цепи постоянного тока.

Пример 1

Так, например, узлу A за время Δt сообщается заряд IΔt, а уходит из узла за то же время зарядI1Δt+I2Δt. Таким образом, подтверждается выражение I=I1 + I2.

Рисунок 1.9.2.Параллельное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, запишем для каждой ветви:

I1=UR1, I2=UR2, I=UR,

где R является электрическим сопротивлением всей цепи, получим

1R=1R1+1R2

Определение 3

В условиях параллельного соединения проводников обратная общему сопротивлению цепи величина, равняется сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Полученный вывод может быть применим для любого количества включенных параллельно проводников.

Применение формул для расчета сопротивления сложной цепи

Формулы для последовательного и параллельного соединений проводников дают возможность во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, которая состоит из многих резисторов. На рис. 1.9.3 проиллюстрирована подобная сложная цепь и указана последовательность необходимых для расчета вычислений.

Рисунок 1.9.3. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).

Стоит акцентировать внимание на том факте, что далеко не каждая сложная цепь, состоящая из проводников с разными сопротивлениями, может быть рассчитана с использованием формул для последовательного и параллельного соединений. На рис. 1.9.4 изображена электрическая цепь, которую рассчитать данным методом не получится.

Рисунок 1.9.4. Пример электрической цепи, не сводящейся к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников.

Аналогичные иллюстрированной на рисунке 1.9.4 цепи, так же, как и цепи с разветвлениями, содержащие более одного источника, можно рассчитать, используя правила Кирхгофа.

Последовательное и параллельное соединения проводников

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и так далее.

Совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока, называют электрической цепью.

Любая электрическая цепь содержит, во-первых, источник тока, создающий необходимое напряжение, а во-вторых, нагрузку, то есть то устройство, в котором нужно создать ток и использовать одно из его действий. Нагрузкой может быть нагреватель или лампа накаливания (здесь используют тепловое действие тока), электродвигатель или звонок (используется магнитное действие тока), аккумулятор (это проявление химического действия тока). Звеньями же цепи являются соединительные провода и ключ, служащий для удобства и безопасности работы.

Рисунки, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называются электрическими схемами.

Приборы на схемах принято обозначать условными знаками, часть из которых представлена на экране в виде таблицы.

Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного проводника, а из системы различных проводников, которые могут быть соединены между собой по-разному.

Рассмотрим простую цепь, составленную из источника ток, ключа и двух проводников. Обратите внимание на то, что в представленной цепи конец одного проводника соединяется с началом другого, его конец — с началом третьего и так далее. Проще говоря, проводники имеют по одной общей точке. Такое соединение проводников принято называть последовательным соединением.

Как вы уже знаете, в проводниках, по которым течёт постоянный ток, электрический заряд не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время протекает один и тот же заряд. Следовательно, ток во всех частях последовательно соединённой цепи в каждый данный момент времени одинаков:

Напряжение же на концах каждого из проводников будет различно. Покажем это. Пусть I — это сила тока в цепи, R1 и R2 — сопротивления проводников, a U1 и U2 — напряжения на концах этих проводников.

На основании закона Ома мы с вами можем записать, что напряжения на концах проводников пропорциональны силе тока в цепи и их сопротивлениям:

Разделив первое равенство на второе, получим, что при последовательном соединении напряжения на проводниках пропорциональны их сопротивлениям:

Только при таком распределении напряжений и становится возможным один и тот же ток во всех участках цепи.

А полное напряжение на обоих проводниках (или напряжение на полюсах источника тока) равно сумме напряжений на отдельных проводниках:

Это легко проверить, если измерить напряжение на концах обоих проводников и на двух проводниках одновременно.

Также записанное нами равенство вытекает из того, что напряжение есть величина, измеряемая работой, совершаемой при перемещении единицы заряда на данном участке цепи:

Работа же по перемещению заряда во всех последовательно соединённых проводниках равна сумме работ на отдельных проводниках.

Применяя закон Ома для всего участка цепи с последовательным соединением и для каждого проводника в отдельности, нетрудно показать, что полное сопротивление участка цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

Совершенно аналогично можно показать, что в случае п последовательно соединённых проводников общее сопротивление участка цепи, состоящей из нескольких последовательно соединённых проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

Рост сопротивления цепи при добавлении в неё новых проводников объясняется увеличением длины проводящей части. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника.

На практике последовательное соединение нескольких проводников используется очень редко, например, в ёлочной гирлянде. Дело в том, что недостатком такого соединения является то, что в такую цепь можно подключать только тех потребителей, которые рассчитаны на одинаковую силу тока. Кроме того, если в такой цепи выключить ток в одном звене (например, перегорит одна из лампочек в гирлянде), то разрывается вся цепь.

Этих недостатков лишена цепь, в которой потребители соединены параллельно.

Параллельное соединение — это такое соединение проводников, при котором одни их концы соединены в один узел, другие концы — в другой узел.

Узлом принято называть точку разветвлённой цепи, в которой сходятся более двух проводников.

Следствием этого является то, что напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково и равно напряжению на всём участке параллельно соединённых проводников:

При параллельном соединении ток распределяется по проводникам так же, как поток воды, разветвляющийся на два параллельных канала. Количество воды, протекающее ежесекундно через неразвтвлённую часть потока воды, равно сумме количеств воды, протекающих ежесекундно через каждый из каналов.

Аналогично обстоит дело и с прохождением электрических зарядов через параллельно соединённые проводники. Включив амперметры в цепь до разветвления и в каждую ветвь разветвления, можно убедиться, что ток в неразветвлённой части цепи равен сумме токов, текущих в отдельных параллельно соединённых проводниках:

Этот опыт служит лишь подтверждением того, что в случае установившегося тока электрические заряды не скопляются в точках разветвления, а сколько их подходит к точкам разветвления, столько же и уходит.

Обозначим сопротивление каждого из разветвлённых участков цепи через R1 и R2, a напряжение во всей цепи через U. Теперь применим к каждой ветви закона Ома для участка цепи:

И выразим из этих формул напряжение.

Так как напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково, то давайте приравняем правые части последних двух равенств:

Отсюда находим, что токи в отдельных ветвях разветвлённой части цепи обратно пропорциональны их сопротивлениям:

Третья закономерность параллельного соединения определяет общее сопротивление разветвлённого участка. Учтём, что сила тока в цепи равна сумме сил токов в ветвях, а напряжение везде одинаково. Тогда, на основании закона Ома, получим, что величина, обратная сопротивлению участка параллельно соединённых проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению отдельных проводников:

При этом общее сопротивление разветвлённой части цепи меньше наименьшего из сопротивлений её ветвей.

Нетрудно показать, что если в разветвление будет включено не два, а несколько проводников, то данная закономерность также будет выполняться:

Из этого равенства следует, что общее сопротивление участка цепи, состоящего из п параллельно соединённых проводников с одинаковым сопротивлением, в п раз меньше сопротивления одного из них:

Параллельное соединение — это основной способ включения в электрическую цепь различных потребителей, так как в одну и ту же электрическую цепь могут быть включены самые различные потребители. Однако следует иметь в виду, что параллельно включаемые в данную цепь потребители должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение, соответствующее напряжению в цепи.

Большинство задач на расчёт цепи сводится к определению токов, текущих в отдельных её участках, по заданному напряжению и по сопротивлениям отдельных проводников.

Для примера рассмотрим цепь, представленную на рисунке.

Пусть нам известно общее напряжение, питающее цепь, и сопротивления включённых в цепь резисторов (сопротивлением амперметра мы пренебрегаем, так как оно очень мало). Пусть нам надо найти силу тока, протекающего по каждому из резисторов.

Прежде всего мы должны установить, из скольких последовательных участков состоит наша цепь. Легко видеть, что таких участков три, причём второй и третий участки представляют собой разветвления. Обозначим сопротивления трёх последовательных участков нашей цепи через RI, RII, RIII.

Тогда всё сопротивление цепи выразится как сумма сопротивлений этих участков:

Общее сопротивление цепи необходимо знать, так как заданное общее напряжение можно отнести только к полному общему сопротивлению цепи. Применяя закон Ома, мы найдём полный ток, текущий в нашей цепи:

Нетрудно увидеть, что сила тока на первом резисторе равна силе тока во всей цепи:

Для того чтобы найти токи в отдельных ветвях, надо предварительно найти напряжение на отдельных участках последовательных цепей. А поможет нам это сделать закон Ома:

Незабываем о том, что RII и RIII — это эквивалентные сопротивления разветвлённых участков. Эти сопротивления мы с вами можем легко найти по закону параллельного соединения

Ну а дальше, зная напряжения на отдельных разветвлениях, найдём и токи в отдельных ветвях используя всё тот же закон Ома (при этом не забываем, что напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же):

Таким образом, задача, поставленная перед нами, полностью решена.

Последовательное и параллельное соединение проводников – УчМет

Урок физики по теме: «Параллельное и последовательное соединения проводников» (8-й класс, базовый курс)

ЦЕЛЬ: экспериментально изучить параллельное и последовательное соединения проводников в электрической цепи.

ЗАДАЧИ:

образовательная – рассмотреть различные способы соединения проводников, получить закономерности, связывающие величины при различных соединениях проводников, формировать навыки применения знаний на практике;
развивающая – расширить познавательный интерес, развивать навыки и умения решения задач на использование полученных закономерностей;
воспитательная – формировать интерес к предмету.

ОБОРУДОВАНИЕ: Физика электричество (виртуальная лаборатория)

ЭПИГРАФ:

Эксперимент — истинный посредник между человеком и природой.

Л. да Винчи

Исследуй все, пусть для тебя на первом месте будет разум; предоставь ему руководить собой.

Пифагор

ЛИТЕРАТУРА:

  1. Перышкин А.В., Физика: учебник для 8-го класса средней школы, М., изд. Дрофа, 2003

  2. Методика преподавания физики в 6–7 классах, под ред. А.В.Усовой

  3. Перышкин А.В. и др. “Преподавание физики в 6–7 классах средней школы”

ХОД УРОКА

I. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

На сегодняшнем уроке мы с Вами будем исследовать соединения проводников и делать для себя маленькие открытия. Пусть помогут нам слова Л. Да Винче «Эксперимент — истинный посредник между человеком и природой.» и Пифагора «Исследуй все, пусть для тебя на первом месте будет разум; предоставь ему руководить собой.»

II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Итак, на прошлых занятиях мы с вами познакомились с такими электрическими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление, познакомились с приборами для измерения силы тока и напряжения; экспериментально установили закон Ома для участка цепи, а также научились собирать простейшую электрическую цепь, которая состояла из:

В этой цепи мы использовали лишь один потребитель электрической энергии – электрическую лампочку. Но на практике такие электрические цепи встречаются редко.

Перед Вами лежат электрические цепи состоящие из большого числа потребителей электроэнергии, причем они по разному соединены между собой.

Мы с вами уже встречались с разными способами соединения проводников в электрической цепи, но сегодня на уроке мы изучим и исследуем эти соединения более подробно.

Последовательное соединение – соединение, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.

Параллельное соединение – соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.

Теперь мы с Вами экспериментальным путем исследуем как ведет себя сила тока, напряжение, сопротивление.

Учащиеся выполняют эксперимент по группам.

После заполняется таблица на доске и в тетрадях:

Записав на доске все полученные выражения, вместе с учащимися проводим следующие аналогии между электрическим током и током воды в водопроводе и реке:

Аналогия 1

Сколько воды втекает в водопроводную трубу, столько и вытекает из неё, вода нигде не накаливается. Аналогично, при последовательном соединении проводников сила тока во всех участках цепи одинакова.

Аналогия 2

Поток воды в реке, встречая на своём пути препятствие, распределяется по двум направлениям, которые затем сходятся вместе. Аналогично сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках.

Итог урока:

Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников?

С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: R = R1 + R2.

Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n последовательно соединённых одинаковых проводников? R = nR1

Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников?

С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: , .

Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n параллельно соединённых одинаковых проводников? R =

Параллельное и последовательное соединение проводников свертывания. Виды соединения проводников

Содержание:

Как известно, соединение любого элемента схемы, независимо от его назначения, может быть двух видов — параллельное подключение и последовательное. Также возможно и смешанное, то есть последовательно параллельное соединение. Все зависит от назначения компонента и выполняемой им функции. А значит, и резисторы не избежали этих правил. Последовательное и параллельное сопротивление резисторов это по сути то же самое, что и параллельное и последовательное подключение источников света. В параллельной цепи схема подключения подразумевает вход на все резисторы из одной точки, а выход из другой. Попробуем разобраться, каким образом выполняется последовательное соединение, а каким — параллельное. И главное, в чем состоит разница между подобными соединениями и в каких случаях необходимо последовательное, а в каких параллельное соединение. Также интересен и расчет таких параметров, как общее напряжение и общее сопротивление цепи в случаях последовательного либо параллельного соединения. Начать следует с определений и правил.

Способы подключения и их особенности

Виды соединения потребителей или элементов играют очень важную роль, ведь именно от этого зависят характеристики всей схемы, параметры отдельных цепей и тому подобное. Для начала попробуем разобраться с последовательным подключением элементов к схеме.

Последовательное соединение

Последовательное подключение — это такое соединение, где резисторы (равно, как и другие потребители или элементы схем) подключаются друг за другом, при этом выход предыдущего подключается на вход следующего. Подобный вид коммутации элементов дает показатель, равный сумме сопротивлений этих элементов схемы. То есть если r1 = 4 Ом, а r2 = 6 Ом, то при подключении их в последовательную цепь, общее сопротивление составит 10 Ом. Если мы добавим последовательно еще один резистор на 5 Ом, сложение этих цифр даст 15 Ом — это и будет общее сопротивление последовательной цепи. То есть общие значения равны сумме всех сопротивлений. При его расчете для элементов, которые подключены последовательно, никаких вопросов не возникает — все просто и ясно. Именно поэтому не стоит даже останавливаться более серьезно на этой.

Совершенно по другим формулам и правилам производится расчет общего сопротивления резисторов при параллельном подключении, вот на нем имеет смысл остановиться поподробнее.

Параллельное соединение

Параллельным называется соединение, при котором все входы резисторов объединены в одной точке, а все выходы — во второй. Здесь главное понять, что общее сопротивление при подобном подключении будет всегда ниже, чем тот же параметр резистора, имеющего наименьшее.

Имеет смысл разобрать подобную особенность на примере, тогда понять это будет намного проще. Существует два резистора по 16 Ом, но при этом для правильного монтажа схемы требуется лишь 8 Ом. В данном случае при задействовании их обеих, при их параллельном включении в схему, как раз и получатся необходимые 8 Ом. Попробуем понять, по какой формуле возможны вычисления. Рассчитать этот параметр можно так: 1/Rобщ = 1/R1+1/R2, причем при добавлении элементов сумма может продолжаться до бесконечности.

Попробуем еще один пример. Параллельно соединены 2 резистора, с сопротивлением 4 и 10 Ом. Тогда общее будет равно 1/4 + 1/10, что будет равным 1:(0.25 + 0.1) = 1:0.35 = 2.85 Ом. Как видим, хотя резисторы и имели значительное сопротивление, при подключении их параллельнообщий показатель стал намного ниже.

Так же можно рассчитать общее сопротивление четырех параллельно подключенных резисторов, с номиналом 4, 5, 2 и 10 Ом. Вычисления, согласно формуле, будут такими: 1/Rобщ = 1/4+1/5+1/2+1/10, что будет равным 1:(0.25+0.2+0.5+0.1)=1/1.5 = 0.7 Ом.

Что же касается тока, протекающего через параллельно соединенные резисторы, то здесь необходимо обратиться к закону Кирхгофа, который гласит «сила тока при параллельном соединении, выходящего из цепи, равна току, входящему в цепь». А потому здесь законы физики решают все за нас. При этом общие показатели тока разделяются на значения, которые являются обратно пропорциональными сопротивлению ветки. Если сказать проще, то чем больше показатель сопротивления, тем меньшие токи будут проходить через этот резистор, но в общем, все же ток входа будет и на выходе. При параллельном соединении напряжение также остается на выходе таким же, как и на входе. Схема параллельного соединения указана ниже.

Последовательно-параллельное соединение

Последовательно-параллельное соединение — это когда схема последовательного соединения содержит в себе параллельные сопротивления. В таком случае общее последовательное сопротивление будет равно сумме отдельно взятых общих параллельных. Метод вычислений одинаковый в соответствующих случаях.

Подведем итог

Подводя итог всему вышеизложенному можно сделать следующие выводы:

  1. При последовательном соединении резисторов не требуется особых формул для расчета общего сопротивления. Необходимо лишь сложить все показатели резисторов — сумма и будет общим сопротивлением.
  2. При параллельном соединении резисторов, общее сопротивление высчитывается по формуле 1/Rобщ = 1/R1+1/R2…+Rn.
  3. Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении всегда меньше минимального подобного показателя одного из резисторов, входящих в схему.
  4. Ток, равно как и напряжение в параллельном соединении остается неизменным, то есть напряжение при последовательном соединении равно как на входе, так и на выходе.
  5. Последовательно-параллельное соединение при подсчетах подчиняется тем же законам.

В любом случае, каким бы ни было подключение, необходимо четко рассчитывать все показатели элементов, ведь параметры имеют очень важную роль при монтаже схем. И если ошибиться в них, то либо схема не будет работать, либо ее элементы просто сгорят от перегрузки. По сути, это правило применимо к любым схемам, даже в электромонтаже. Ведь провод по сечению подбирают также исходя из мощности и напряжения. А если поставить лампочку номиналом в 110 вольт в цепь с напряжением 220, несложно понять, что она моментально сгорит. Так же и с элементами радиоэлектроники. А потому — внимательность и скрупулезность в расчетах — залог правильной работы схемы.

Темы кодификатора ЕГЭ : параллельное и последовательное соединение проводников, смешанное соединение проводников.

Есть два основных способа соединения проводников друг с другом — это последовательное и параллельное соединения. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений приводят к смешанному соединению проводников.

Мы будем изучать свойства этих соединений, но сначала нам понадобится некоторая вводная информация.

Проводник, обладающий сопротивлением , мы называем резистором и изображаем следующим образом (рис. 1 ):

Рис. 1. Резистор

Напряжение на резисторе — это разность потенциалов стационарного электрического поля между концами резистора. Между какими именно концами? В общем-то, это неважно, но обычно удобно согласовывать разность потенциалов с направлением тока.

Ток в цепи течёт от «плюса» источника к «минусу». В этом направлении потенциал стационарного поля убывает. Напомним ещё раз, почему это так.

Пусть положительный заряд перемещается по цепи из точки в точку , проходя через резистор (рис. 2 ):

Рис. 2.

Стационарное поле совершает при этом положительную работу .

Так как alt=»q > 0″> и alt=»A > 0″> , то и alt=»\varphi_a — \varphi_b > 0″> , т. е. alt=»\varphi_a > \varphi_b»> .

Поэтому напряжение на резисторе мы вычисляем как разность потенциалов в направлении тока: .

Сопротивление подводящих проводов обычно пренебрежимо мало; на электрических схемах оно считается равным нулю. Из закона Ома следует тогда, что потенциал не меняется вдоль провода: ведь если и , то . (рис. 3 ):

Рис. 3.

Таким образом, при рассмотрении электрических цепей мы пользуемся идеализацией, которая сильно упрощает их изучение. А именно, мы считаем, что потенциал стационарного поля изменяется лишь при переходе через отдельные элементы цепи, а вдоль каждого соединительного провода остаётся неизменным . В реальных цепях потенциал монотонно убывает при движении от положительной клеммы источника к отрицательной.

Последовательное соединение

При последовательном соединении проводников конец каждого проводника соединяется с началом следующего за ним проводника.

Рассмотрим два резистора и , соединённых последовательно и подключённых к источнику постоянного напряжения (рис. 4 ). Напомним, что положительная клемма источника обозначается более длинной чертой, так что ток в данной схеме течёт по часовой стрелке.

Рис. 4. Последовательное соединение

Сформулируем основные свойства последовательного соединения и проиллюстрируем их на этом простом примере.

1. При последовательном соединении проводников сила тока в них одинакова.
В самом деле, через любое поперечное сечение любого проводника за одну секунду будет проходить один и тот же заряд. Ведь заряды нигде не накапливаются, из цепи наружу не уходят и не поступают в цепь извне.

2. Напряжение на участке, состоящем из последовательно соединённых проводников, равно сумме напряжений на каждом проводнике .

Действительно, напряжение на участке — это работа поля по переносу единичного заряда из точки в точку ; напряжение на участке — это работа поля по переносу единичного заряда из точки в точку . Складываясь, эти две работы дадут работу поля по переносу единичного заряда из точки в точку , то есть напряжение на всём участке:

Можно и более формально, без всяких словесных объяснений:

3. Сопротивление участка, состоящего из последовательно соединённых проводников, равно сумме сопротивлений каждого проводника.

Пусть — сопротивление участка . По закону Ома имеем:

что и требовалось.

Можно дать интуитивно понятное объяснение правила сложения сопротивлений на одном частном примере. Пусть последовательно соединены два проводника из одинакового вещества и с одинаковой площадью поперечного сечения , но с разными длинами и .

Сопротивления проводников равны:

Эти два проводника образуют единый проводник длиной и сопротивлением

Но это, повторяем, лишь частный пример. Сопротивления будут складываться и в самом общем случае — если различны также вещества проводников и их поперечные сечения.
Доказательство этого даётся с помощью закона Ома, как показано выше.
Наши доказательства свойств последовательного соединения, приведённые для двух проводников, переносятся без существенных изменений на случай произвольного числа проводников.

Параллельное соединение

При параллельном соединении проводников их начала подсоединяются к одной точке цепи, а концы — к другой точке.

Снова рассматриваем два резистора, на сей раз соединённые параллельно (рис. 5 ).

Рис. 5. Параллельное соединение

Резисторы подсоединены к двум точкам: и . Эти точки называются узлами или точками разветвления цепи. Параллельные участки называются также ветвями ; участок от к (по направлению тока) называется неразветвлённой частью цепи.

Теперь сформулируем свойства параллельного соединения и докажем их для изображённого выше случая двух резисторов.

1. Напряжение на каждой ветви одинаково и равно напряжению на неразветвлённой части цепи.
В самом деле, оба напряжения и на резисторах и равны разности потенциалов между точками подключения:

Этот факт служит наиболее отчётливым проявлением потенциальности стационарного электрического поля движущихся зарядов.

2. Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в каждой ветви.
Пусть, например, в точку за время из неразветвлённого участка поступает заряд . За это же время из точки к резистору уходит заряд , а к резистору — заряд .

Ясно, что . В противном случае в точке накапливался бы заряд, меняя потенциал данной точки, что невозможно (ведь ток постоянный, поле движущихся зарядов стационарно, и потенциал каждой точки цепи не меняется со временем). Тогда имеем:

что и требовалось.

3. Величина, обратная сопротивлению участка параллельного соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям ветвей.
Пусть — сопротивление разветвлённого участка . Напряжение на участке равно ; ток, текущий через этот участок, равен . Поэтому:

Сокращая на , получим:

(1)

что и требовалось.

Как и в случае последовательного соединения, можно дать объяснение данного правила на частном примере, не обращаясь к закону Ома.
Пусть параллельно соединены проводники из одного вещества с одинаковыми длинами , но разными поперечными сечениями и . Тогда это соединение можно рассматривать как проводник той же длины , но с площадью сечения . Имеем:

Приведённые доказательства свойств параллельного соединения без существенных изменений переносятся на случай любого числа проводников.

Из соотношения (1) можно найти :

(2)

К сожалению, в общем случае параллельно соединённых проводников компактного аналога формулы (2) не получается, и приходится довольствоваться соотношением

(3)

Тем не менее, один полезный вывод из формулы (3) сделать можно. Именно, пусть сопротивления всех резисторов одинаковы и равны . Тогда:

Мы видим, что сопротивление участка из параллельно соединённых одинаковых проводников в раз меньше сопротивления одного проводника.

Смешанное соединение

Смешанное сединение проводников, как следует из названия, может являться совокупностью любых комбинаций последовательного и параллельного соединений, причём в состав этих соединений могут входить как отдельные резисторы, так и более сложные составные участки.

Расчёт смешанного соединения опирается на уже известные свойства последовательного и параллельного соединений. Ничего нового тут уже нет: нужно только аккуратно расчленить данную схему на более простые участки, соединённые последовательно или параллельно.

Рассмотрим пример смешанного соединения проводников (рис. 6 ).

Рис. 6. Смешанное соединение

Пусть В, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом. Найдём силу тока в цепи и в каждом из резисторов.

Наша цепь состоит из двух последовательно соединённых участков и . Сопротивление участка :

Ом.

Участок является параллельным соединением: два последовательно включённых резистора и подключены параллельно к резистору . Тогда:

Ом.

Сопротивление цепи:

Ом.

Теперь находим силу тока в цепи:

Для нахождения тока в каждом резисторе вычислим напряжения на обоих участках:

(Заметим попутно, что сумма этих напряжений равна В, т. е. напряжению в цепи, как и должно быть при последовательном соединении.)

Оба резистора и находятся под напряжением , поэтому:

(В сумме имеем А, как и должно быть при параллельном соединении.)

Сила тока в резисторах и одинакова, так как они соединены последовательно:

Стало быть, через резистор течёт ток A.

Одним из китов, на котором держатся многие понятия в электронике, является понятие последовательного и параллельного подключения проводников. Знать основные отличия указанных типов подключения просто необходимо. Без этого нельзя понять и прочитать ни одной схемы.

Основные принципы

Электрический ток движется по проводнику от источника к потребителю (нагрузке). Чаще всего в качестве проводника выбирается медный кабель. Связано это с требованием, которое предъявляется к проводнику: он должен легко высвобождать электроны.

Независимо от способа подключения, электрический ток двигается от плюса к минусу. Именно в этом направлении убывает потенциал. При этом стоит помнить, что провод, по котору идет ток, также обладает сопротивлением. Но его значение очень мало. Именно поэтому им пренебрегают. Сопротивление проводника принимают равным нулю. В том случае, если проводник обладает сопротивлением, его принято называть резистором.

Параллельное подключение

В данном случае элементы, входящие в цепь, объединены между собой двумя узлами. С другими узлами у них связей нет. Участки цепи с таким подключением принято называть ветвями. Схема параллельного подключения представлена на рисунке ниже.

Если говорить более понятным языком, то в данном случае все проводники одним концом соединены в одном узле, а вторым — во втором. Это приводит к тому, что электрический ток разделяется на все элементы. Благодаря этому увеличивается проводимость всей цепи.

При подключении проводников в цепь данным способом напряжение каждого из них будет одинаково. А вот сила тока всей цепи будет определяться как сумма токов, протекающих по всем элементам. С учетом закона Ома путем нехитрых математических расчетов получается интересная закономерность: величина, обратная общему сопротивлению всей цепи, определяется как сумма величин, обратных сопротивлениям каждого отдельного элемента. При этом учитываются только элементы, подключенные параллельно.

Последовательное подключение

В данном случае все элементы цепи соединены таким образом, что они не образуют ни одного узла. При данном способе подключения имеется один существенный недостаток. Он заключается в том, что при выходе из строя одного из проводников все последующие элементы работать не смогут. Ярким примером такой ситуации является обычная гирлянда. Если в ней перегорает одна из лампочек, то вся гирлянда перестает работать.

Последовательное подключение элементов отличается тем, что сила тока во всех проводниках равна. Что касается напряжения цепи, то оно равно сумме напряжения отдельных элементов.

В данной схеме проводники включаются в цепь поочередно. А это значит, что сопротивление всей цепи будет складываться из отдельных сопротивлений, характерных для каждого элемента. То есть общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех проводников. Эту же зависимость можно вывести и математическим способом, используя закон Ома.

Смешанные схемы

Бывают ситуации, когда на одной схеме можно увидеть одновременно последовательное и параллельное подключение элементов. В таком случае говорят о смешанном соединении. Расчет подобных схем проводится отдельно для каждой из группы проводников.

Так, чтобы определить общее сопротивление, необходимо сложить сопротивление элементов, подключенных параллельно, и сопротивление элементов с последовательным подключением. При этом последовательное подключение является доминантным. То есть его рассчитывают в первую очередь. И только после этого определяют сопротивление элементов с параллельным подключением.

Подключение светодиодов

Зная основы двух типов подключения элементов в цепи, можно понять принцип создания схем различных электроприборов. Рассмотрим пример. во многом зависит от напряжения источника тока.

При небольшом напряжении сети (до 5 В) светодиоды подключают последовательно. Снизить уровень электромагнитных помех в данном случае поможет конденсатор проходного типа и линейные резисторы. Проводимость светодиодов увеличивают за счет использования системных модуляторов.

При напряжении сети 12 В может использоваться и последовательное, и параллельное подключение сети. В случае последовательного подключения используют импульсные блоки питания. Если собирается цепь из трех светодиодов, то можно обойтись без усилителя. Но если цепь будет включать большее количество элементов, то усилитель необходим.

Во втором случае, то есть при параллельном подключении, необходимо использование двух открытых резисторов и усилителя (с пропускной способностью выше 3 А). Причем первый резистор устанавливается перед усилителем, а второй — после.

При высоком напряжении сети (220 В) прибегают к последовательному подключению. При этом дополнительно используют операционные усилители и понижающие блоки питания.

Содержание:

Во всех электрических схемах используются резисторы, представляющие собой элементы, с точно установленным значением сопротивления. Благодаря специфическим качествам этих устройств, становится возможной регулировка напряжения и силы тока на любых участках схемы. Данные свойства лежат в основе работы практически всех электронных приборов и оборудования. Так, напряжение при параллельном и последовательном соединении резисторов будет отличаться. Поэтому каждый вид соединения может применяться только в определенных условиях, чтобы та или иная электрическая схема могла в полном объеме выполнять свои функции.

Напряжение при последовательном соединении

При последовательном соединении два резистора и более соединяются в общую цепь таким образом, что каждый из них имеет контакт с другим устройством только в одной точке. Иначе говоря, конец первого резистора соединяется с началом второго, а конец второго — с началом третьего и т.д.

Особенностью данной схемы является прохождение через все подключенные резисторы одного и того же значения электрического тока. С возрастанием количества элементов на рассматриваемом участке цепи, течение электрического тока становится все более затрудненным. Это происходит из-за увеличения общего сопротивления резисторов при их последовательном соединении. Данное свойство отражается формулой: R общ = R 1 + R 2 .

Распределение напряжения, в соответствии с законом Ома, осуществляется на каждый резистор по формуле: V Rn = I Rn x R n . Таким образом, при увеличении сопротивления резистора, возрастает и падающее на него напряжение.

Напряжение при параллельном соединении

При параллельном соединении, включение резисторов в электрическую цепь выполняется таким образом, что все элементы сопротивлений подключаются друг к другу сразу обоими контактами. Одна точка, представляющая собой электрический узел, может соединять одновременно несколько резисторов.

Такое соединение предполагает течение отдельного тока в каждом резисторе. Сила этого тока находится в обратно пропорциональной . В результате, происходит увеличение общей проводимости данного участка цепи, при общем уменьшении сопротивления. В случае параллельного соединения резисторов с различным сопротивлением, значение общего сопротивления на этом участке всегда будет ниже самого маленького сопротивления отдельно взятого резистора.

На представленной схеме, напряжение между точками А и В представляет собой не только общее напряжение для всего участка, но и напряжение, поступающее к каждому отдельно взятому резистору. Таким образом, в случае параллельного соединения, напряжение, подаваемое ко всем резисторам, будет одинаковым.

В результате, напряжение при параллельном и последовательном соединении будет отличаться в каждом случае. Благодаря этому свойству, имеется реальная возможность отрегулировать данную величину на любом участке цепи.

Параллельное и последовательное соединение проводников – способы коммутации электрической цепи. Электрические схемы любой сложности можно представить посредством указанных абстракций.

Определения

Существует два способа соединения проводников, становится возможным упростить расчет цепи произвольной сложности:

  • Конец предыдущего проводника соединен непосредственно с началом следующего — подключение называют последовательным. Образуется цепочка. Чтобы включить очередное звено, нужно электрическую схему разорвать, вставив туда новый проводник.
  • Начала проводников соединены одной точкой, концы – другой, подключение называется параллельным. Связку принято называть разветвлением. Каждый отдельный проводник образует ветвь. Общие точки именуются узлами электрической сети.

На практике чаще встречается смешанное включение проводников, часть соединена последовательно, часть – параллельно. Нужно разбить цепь простыми сегментами, решать задачу для каждого отдельно. Сколь угодно сложную электрическую схему можно описать параллельным, последовательным соединением проводников. Так делается на практике.

Использование параллельного и последовательного соединения проводников

Термины, применяемые к электрическим цепям

Теория выступает базисом формирования прочных знаний, немногие знают, чем напряжение (разность потенциалов) отличается от падения напряжения. В терминах физики внутренней цепью называют источник тока, находящееся вне – именуется внешней. Разграничение помогает правильно описать распределение поля. Ток совершает работу. В простейшем случае генерация тепла согласно закону Джоуля-Ленца. Заряженные частицы, передвигаясь в сторону меньшего потенциала, сталкиваются с кристаллической решеткой, отдают энергию. Происходит нагрев сопротивлений.

Для обеспечения движения нужно на концах проводника поддерживать разность потенциалов. Это называется напряжением участка цепи. Если просто поместить проводник в поле вдоль силовых линий, ток потечет, будет очень кратковременным. Процесс завершится наступлением равновесия. Внешнее поле будет уравновешено собственным полем зарядов, противоположным направлением. Ток прекратится. Чтобы процесс стал непрерывным, нужна внешняя сила.

Таким приводом движения электрической цепи выступает источник тока. Чтобы поддерживать потенциал, внутри совершается работа. Химическая реакция, как в гальваническом элементе, механические силы – генератор ГЭС. Заряды внутри источника движутся в противоположную полю сторону. Над этим совершается работа сторонних сил. Можно перефразировать приведенные выше формулировки, сказать:

  • Внешняя часть цепи, где заряды движутся, увлекаемые полем.
  • Внутренняя часть цепи, где заряды движутся против напряженности.

Генератор (источник тока) снабжен двумя полюсами. Обладающий меньшим потенциалом называется отрицательным, другой – положительным. В случае переменного тока полюсы непрерывно меняются местами. Непостоянно направление движения зарядов. Ток течет от положительного полюса к отрицательному. Движение положительных зарядов идет в направлении убывания потенциала. Согласно этому факту вводится понятие падения потенциала:

Падением потенциала участка цепи называется убыль потенциала в пределах отрезка. Формально это напряжение. Для ветвей параллельной цепи одинаково.

Под падением напряжения понимается и нечто иное. Величина, характеризующая тепловые потери, численно равна произведению тока на активное сопротивление участка. Законы Ома, Кирхгофа, рассмотренные ниже, формулируются для этого случая. В электрических двигателях, трансформаторах разница потенциалов может значительно отличаться от падения напряжения. Последнее характеризует потери на активном сопротивлении, тогда как первое учитывает полную работу источника тока.

При решение физических задач для упрощения двигатель может включать в свой состав ЭДС, направление действия которой противоположно эффекту источника питания. Учитывается факт потери энергии через реактивную часть импеданса. Школьный и вузовский курс физики отличается оторванностью от реальности. Вот почему студенты, раскрыв рот, слушают о явлениях, имеющих место в электротехнике. В период, предшествующий эпохе промышленной революции, открывались главные законы, ученый должен объединять роль теоретика и талантливого экспериментатора. Об этом открыто говорят предисловия к трудам Кирхгофа (работы Георга Ома на русский язык не переведены). Преподаватели буквально завлекали люд дополнительными лекциями, сдобренными наглядными, удивительными экспериментами.

Законы Ома и Кирхгофа применительно к последовательному и параллельному соединению проводников

Для решения реальных задач используются законы Ома и Кирхгофа. Первый выводил равенство чисто эмпирическим путем – экспериментально – второй начал математическим анализом задачи, потом проверил догадки практикой. Приведем некоторые сведения, помогающие решению задачи:

Посчитать сопротивления элементов при последовательном и параллельном соединении

Алгоритм расчета реальных цепей прост. Приведем некоторые тезисы касательно рассматриваемой тематики:

  1. При последовательном включении суммируются сопротивления, при параллельном — проводимости:
    1. Для резисторов закон переписывается в неизменной форме. При параллельном соединении итоговое сопротивление равняется произведению исходных, деленному на общую сумму. При последовательном – номиналы суммируются.
    2. Индуктивность выступает реактивным сопротивлением (j*ω*L), ведет себя, как обычный резистор. В плане написания формулы ничем не отличается. Нюанс, для всякого чисто мнимого импеданса, что нужно умножить результат на оператор j, круговую частоту ω (2*Пи*f). При последовательном соединении катушек индуктивности номиналы суммируются, при параллельном – складываются обратные величины.
    3. Мнимое сопротивление емкости записывается в виде: -j/ω*С. Легко заметить: складывая величины последовательного соединения, получим формулу, в точности как для резисторов и индуктивностей было при параллельном. Для конденсаторов все наоборот. При параллельном включении номиналы складываются, при последовательном – суммируются обратные величины.

Тезисы легко распространяются на произвольные случаи. Падение напряжения на двух открытых кремниевых диодах равно сумме. На практике составляет 1 вольт, точное значение зависит от типа полупроводникового элемента, характеристик. Аналогичным образом рассматривают источники питания: при последовательном включении номиналы складываются. Параллельное часто встречается на подстанциях, где трансформаторы ставят рядком. Напряжение будет одно (контролируются аппаратурой), делятся между ветвями. Коэффициент трансформации строго равен, блокируя возникновение негативных эффектов.

У некоторых вызывает затруднение случай: две батарейки разного номинала включены параллельно. Случай описывается вторым законом Кирхгофа, никакой сложности представить физику не может. При неравенстве номиналов двух источников берется среднее арифметическое, если пренебречь внутренним сопротивлением обоих. В противном случае решаются уравнения Кирхгофа для всех контуров. Неизвестными будут токи (всего три), общее количество которых равно числу уравнений. Для полного понимания привели рисунок.

Пример решения уравнений Кирхгофа

Посмотрим изображение: по условию задачи, источник Е1 сильнее, нежели Е2. Направление токов в контуре берем из здравых соображений. Но если бы проставили неправильно, после решения задачи один получился бы с отрицательным знаком. Следовало тогда изменить направление. Очевидно, во внешней цепи ток течет, как показано на рисунке. Составляем уравнения Кирхгофа для трех контуров, вот что следует:

  1. Работа первого (сильного) источника тратится на создание тока во внешней цепи, преодоление слабости соседа (ток I2).
  2. Второй источник не совершает полезной работы в нагрузке, борется с первым. Иначе не скажешь.

Включение батареек разного номинала параллельно является безусловно вредным. Что наблюдается на подстанции при использовании трансформаторов с разным передаточным коэффициентом. Уравнительные токи не выполняют никакой полезной работы. Включенные параллельно разные батарейки начнут эффективно функционировать, когда сильная просядет до уровня слабой.

Электрические цепи. Параллельное и последовательное соединение проводников

Электрические цепи. Параллельное
и последовательное соединение
проводников
Электрическая цепь совокупность устройств,
по которым течет
электрический ток .
Электрическая
цепь
Источник
тока
Соединительные
провода
1) гальванический элемент
2) батарея;
3) аккумулятор;
4) электрофорная машина;
5) термоэлемент;
6) фотоэлемент;
7) генераторы.
Ключ
1)выключатели
2)кнопки,
3)рубильники
Потребитель
1) лампы,
2) пылесосы,
3) звонки
4)компьютеры ,
5)утюги,
6)холодильники

4. Компоненты простейшей цепи

6. Чертежи, на которых показаны способы соединения приборов в цепь, называются схемами

Схема простейшей электрической цепи
Электрическая цепь
Чтобы в цепи был ток, цепь должна быть замкнутой

7. Последовательное соединение

Последовательным считают такое
соединение проводников, при
котором конец первого проводника
соединяют с началом второго,
конец второго-с началом третьего и
т.д.
Пример соединения
Последовательное соединение проводников.
Измерение силы тока
А
R1
А
R2
А

10. Достоинства и недостатки последовательного соединения

Достоинства:
Имея элементы,
рассчитанные на малое
напряжение(например,
лампочки), можно
соединить их
последовательно в
необходимом количестве
и подключить источнику с
большим напряжением
(так устроены ёлочные
гирлянды)
Недостаток:
Достаточно одному
прибору (или
элементу) выйти из
строя, как цепь
размыкается, и все
остальные приборы
не работают

11. Параллельное соединение

Параллельным называется такое
соединение проводников, при
котором начала всех проводников
присоединяются к одной точке
электрической цепи, а их концы- к
другой.
Пример соединения

13. Параллельное соединение

V
А
А
R1
А
R2

14. Достоинства и недостатки параллельного соединения

Достоинства:
• Если одна из ветвей
выходит из строя
остальные продолжают
работать.
При этом каждую ветвь
можно подключать и
отключать отдельно
Недостаток:
Можно включать
приборы,
рассчитанные
только на данное
напряжение

15. Применение последовательного и параллельного соединений

16. Применение последовательного соединения

Основным недостатком последовательного соединения
проводников является то, что при выходе из строя одного из
элементов соединения отключаются и остальные
Так, например, если перегорит одна из ламп ёлочной
гирлянды, то погаснут и все другие
Указанный недостаток может обернуться и достоинством
Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить
от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна
автоматически отключаться
Как это сделать?(Например, использовать предохранители)
Приведите примеры применения последовательного
соединения проводников

17. Применение параллельного соединения

В одну и ту же электрическую цепь параллельно могут
быть включены самые различные потребители
электрической энергии
Такая схема соединения потребителей тока
используется , например, в жилых помещениях
Вопрос учащимся:
Как соединены между собой электрические приборы
в вашей квартире?

18. Законы последовательного и параллельного соединения

Серия

и параллельные сети

Серийные и параллельные сети
  • Конфигурация последовательных и параллельных цепей может существовать в одной и той же сети.
    Для решения последовательных и параллельных сетей выполните следующие действия:

    1. Набросайте общий подход, который вы планируете использовать
    2. Рассматривать каждую ветвь отдельно
    3. После решения проверьте соответствие результатов
 

  Пример 1: Найти I 1 , I 2 , I 3 и V R3

Решение:

R 2 и R 3 параллельно

Общее сопротивление

,

Найти R T , I 1 , I 2 , I 3 в заданной цепи

Затем

Общее сопротивление

Текущий I 1 можно найти как

,

Также

 

  Пример 2: Найдите R T , v a , v b в следующей схеме

    Решение:

    Найдите R T , v a , v b в следующей схеме

    Этап 1

    Для в б

     

      Пример 3: Найдите ток в следующей цепи

    Решение

    Два разных решения


    Этап 1

    1 кОм Ом и 3 кОм Ом серии

    Шаг 2

    Этап 3

    6 кОм и 2.66 кОм

    Этап 4

    Этап 5

    Использование схемы шага 2

    Ступень 6

    Использование данной схемы

     

      Пример 4: ????

    1. Найти V 1
    2. Найти V 2
    3. Проверка закона напряжения Кирхгофа для замкнутого контура

     


    Примеры:

    Пример 1: Для следующей цепи:


    Ток можно рассчитать как

     

     


    Пример 2:   Каков ток через резистор мощностью 100 Вт в следующей цепи, на которой падение потенциала составляет 20 В?


    Ток можно рассчитать как

     


    Пример 3: Рассчитайте напряжение на резисторе 120 Вт следующей цепи, имеющей 1.2 А ток через.


    Напряжение можно рассчитать как

     


    Пример 4  Рассчитайте сопротивление лампы накаливания в следующей цепи, через которую проходит ток силой 0,5 А и напряжение 120 В.


    Ток можно рассчитать как


    Пример 5 .Какая мощность будет рассеиваться на резисторе мощностью 10 Вт, если ток через него равен 2А?


    Мощность можно рассчитать как



    Практические задачи :

    (Щелкните изображение, чтобы посмотреть решение)

    Практика 1   Каков ток i через резистор R в следующей цепи?

    Посмотреть решение

    Решение:

    Ток можно рассчитать как



    Практическое занятие 2: Найдите напряжения В 1 , В 2 , В 3 , В g и ток I 1 в следующей цепи.

    Посмотреть решение


    Практика 3 Найти ток i через резистор R

    Посмотреть решение

    Решение:

    Ток можно рассчитать как



    Практика 4 Найдите напряжение источника v в следующей цепи.

    Посмотреть решение

    Решение:

    Напряжение можно рассчитать как



    Практика 5 .в следующей схеме:

    а. Найдите ток и через лампочку.
    б. Найдите номинал резистора лампочки в следующей цепи

    Посмотреть решение

    Решение:

    Уравнение мощности равно


    Тогда ток можно рассчитать как

    Номинал резистора лампочки


    Упражнения:

     

    предыстория: наука.Engineering.concepts:series.and.parallel [PEN wiki]

    версия для печати в формате pdf

    Помните, что ток вызывается движущимися зарядами по проводам и компонентам. Ток равен сколько зарядов движется по проводу — огромный поток, или крохотная струйка.

    Количество тока, которое у вас есть, обычно зависит от сопротивления вашей цепи — низкое сопротивление означает большой ток.

    Напряжение измеряет , сколько энергии имеет ток.Определяется напряжением аккумулятора.

    Последовательное и параллельное соединение

    Компоненты схемы могут быть соединены последовательно или параллельно, как показано ниже:

    При последовательном соединении все компоненты находятся в одном «контуре», а при параллельном — на отдельных ветвях цепи.

    Ток и напряжение

    В параллельно ток делится между двумя секциями. Например, это как если бы труба, соединенная с резервуаром с водой, была разделена — вода разделилась бы и стекала по обеим секциям трубы.Ток в каждой секции добавляется к общему току до разделения.

    Однако напряжение на двух участках остается одинаковым. Это как если бы обе трубы находились на одинаковой высоте от земли — вода должна падать на одинаковое расстояние в обоих ответвлениях.

    В *последовательном* один и тот же ток проходит через все компоненты — они как бы подключены к одной и той же «трубе», через которую проходит одинаковое количество воды.

    Однако *падение напряжения* на каждом компоненте разное. Это как если бы разные участки трубы опустились на разную высоту — падение высоты представляет собой изменение потенциальной энергии, подобное падению напряжения.

    Падение напряжения каждого из различных компонентов в сумме дает падение напряжения во всей цепи.

    Сопротивления

    В серии

    Когда резисторы соединены последовательно, через них проходит одинаковый ток, и падение напряжения на каждом из них в сумме дает падение напряжения во всей цепи.

    Поскольку напряжение равно произведению тока на сопротивление, а ток везде одинаков, последовательно включенные сопротивления также добавляются. Сумма каждого резистора представляет собой общее сопротивление последовательной цепи.

    О сопротивлении можно думать как о засорах в трубах: более высокое сопротивление означает, что более заблокированная труба пропускает меньше воды. Если трубы соединены последовательно, сильно забитая труба означает очень небольшой расход воды, даже если другие трубы с меньшим засором подключены к ней параллельно.

    Параллельно

    Параллельно резисторы добавляют немного по другому. Все они имеют одинаковое напряжение, но их *токи* составляют общий ток цепи. Снова используя V = IR:

    Опять же, резисторы можно рассматривать как трубы — вода разделяется между разными трубами, а это означает, что через них может протекать больше воды, чем если бы они были соединены последовательно. Вот почему общее сопротивление компонентов, соединенных последовательно, на самом деле ниже, чем сопротивление самих компонентов — у «воды» больше мест, куда она может течь, поэтому больше ее может течь.

    Использование последовательно/параллельно

    Серия

    Так как резисторы добавляются последовательно, их соединение таким образом хорошо, если вам нужно большое сопротивление, например для ограничения тока.

    Если у вас есть компоненты, которым требуется большой ток, их последовательное соединение потребляет меньший ток для системы в целом.

    Параллельный

    Если у вас есть компоненты, которым требуется высокое напряжение, но низкий ток, их параллельное соединение означает, что все компоненты будут иметь одинаковое напряжение на них, а добавление большего количества просто уменьшит ток.

    Если вы соедините их последовательно, вам понадобится источник большего напряжения, так как их напряжения будут складываться.

    Параллельные соединения также хороши для создания надежных цепей, которые могут повредиться. Если одна ветвь параллельной цепи разорвана, остальная часть цепи все равно будет работать, так как это все еще полная цепь.

    Однако при последовательном соединении, если часть цепи разорвется, вся цепь перестанет работать, поскольку нет альтернативных путей для прохождения тока.

    Изучение последовательных и параллельных цепей

    Изучение последовательных и параллельных цепей
      Изучение последовательных и параллельных цепей  

    Средняя школа Памелы Шнайдер Лютер Ист
    2750 Glenwood-Lansing Rd.
    Лансинг, Иллинойс. 60438
    (708) 895-8441

    Задачи :

    1. Собрать батареи, лампочки и провода в функционирующие последовательные и параллельные цепи
    .
    2.Представлять простые электрические цепи с помощью принципиальных схем.
    3. Объяснить и сравнить влияние последовательных и параллельных цепей на яркость лампы
    , связав явления с разностью потенциалов, током
    и сопротивлениями во всех соответствующих цепях.

    Необходимые материалы :

    для каждой группы из 2-4 учащихся: для демонстрационных целей:
    2 сухих элемента (батареи) размера D, одна крупная последовательная цепь
    6 отрезков неизолированного медного провода, одна большая параллельная цепь
    3 лампочки для фонарика лампочки разной мощности
    3 держателя лампочек (дополнительно: логическая схема)
    1 мультиметр

    Strategy :

    1.Попробуйте расположить одну лампочку (без патрона), одну батарейку и провода как можно большим числом
    способов, чтобы лампочка излучала свет. Зарисуйте каждое расположение,
    , включая неудачи и успехи. Следует обсудить сходство между успешными испытаниями
    .

    >Для того, чтобы лампочки зажглись, должны быть прямые соединения
    от одной клеммы аккумулятора к металлической стороне лампочки и от металлического
    основания лампочки к другой клемме. Ознакомьтесь с понятиями разности потенциалов
    , силы тока и сопротивления.Представьте «контур» как полный путь
    , по которому заряд может течь от отрицательного вывода источника питания
    к положительному полюсу источника. Электроны непрерывно текут
    по замкнутому контуру.

    2. Повторите шаг 1 с лампой, помещенной в держатель. Попросите учащихся отметить
    , с какими двумя частями лампочки соприкасается держатель.

    >Контакт осуществляется с металлической стороной и металлическим дном колбы.

    3. Используя одну батарейку, зажгите как можно больше лампочек в как можно большем количестве патронов.
    Нарисуйте каждую аранжировку, отмечая те, которые работают. Сравните результаты среди
    различных групп учащихся.

    >Спросите учащихся, при каком расположении лампочек светится больше всего. Когда в цепь вводится более
    , чем одна лампочка, возможные устройства
    включают как последовательные, так и параллельные цепи, а также различные комбинации
    этих двух. Параллельное расположение должно заставлять светиться большинство лампочек.
    Познакомить с схематическими схемами (используя символы для представления электрических
    цепей) для проводов, батарей и сопротивлений.

    4. [Последовательно] Соедините две цепи последовательно. У одного должна быть одна лампочка, а у другого
    две лампочки последовательно. Загораются ли лампочки в каждой из этих цепей серии
    ? Сравните яркость.

    >Схема с двумя лампочками должна быть менее яркой.

    5. В схеме с двумя лампочками выкрутить одну из лампочек. Обратите внимание, что происходит
    с другой лампочкой.

    >Другая лампочка гаснет.

    6. [Параллельный] Установите параллельную цепь с двумя лампочками.Горят ли обе лампочки в
    этой параллельной цепи?

    >Обе лампочки должны гореть.

    7. Вывинтить одну из лампочек в параллельной цепи. Обратите внимание, что происходит с другой лампочкой
    .

    >Другая лампочка должна гореть. Предложите учащимся описать своими словами (
    слов) различия между последовательными и параллельными цепями. Проведите их по номеру
    , составив на доске описательный список двух типов цепей.
    Используйте более масштабные последовательные и параллельные цепи с большими лампочками в качестве
    части демонстрации, чтобы помочь развить концепции.Имейте в наличии мультиметры
    для измерения силы тока, разности потенциалов и сопротивления в
    различных точках каждой цепи.

    Цепи серии >Для потока электронов допускается один путь. >Обрыв в любом месте пути останавливает поток электронов во всем схема. (Устройства, подключенные последовательно, действуют зависимо.) >Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивления на пути тока.R T = R 1 + R 2 + R 3 ...
    >Ток в любом месте цепи равен напряжению, подаваемому
    источником, деленному на полное сопротивление цепи. (Закон Ома)
    >Разность потенциалов или напряжение уменьшается на каждом сопротивлении.
    Сумма "падений напряжения" должна быть равна величине подаваемого напряжения
    . V T = V 1 + V 2 + V 3 + ...
    > Падение напряжения на каждом устройстве пропорционально его сопротивлению.

    Параллельные цепи > Формируются ответвления, обеспечивающие отдельные пути для потока электронов. >Поскольку ток разветвляется на отдельные пути, разрыв одного или нескольких эти пути не прерывают поток в других путях. (Устройства действовать самостоятельно.) >Общее эквивалентное сопротивление меньше значения любого отдельного резистор. 1/R T = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 + ...
    >Каждое устройство соединяет одни и те же две точки цепи; следовательно, напряжение
    одинаково для всех устройств.
    >Величина тока в каждой ветви обратно пропорциональна сопротивлению
    ветви.
    >Общий ток равен сумме токов в каждой ветви.
    I T = I 1 + I 2 + I 3 + ...

    Ссылки :
    Hewitt, Paul, Conceptual Physics 7, Menlo-Wesley 7, CA Addison-Wes ,

    Вернуться к индексу физики

    Проекты в области электроники: как создавать последовательные и параллельные схемы

    Всякий раз, когда у вас есть схемы, состоящие из более чем одного электронного компонента, эти электронные компоненты должны быть связаны друг с другом.Два способа соединения компонентов в цепи — последовательное и параллельное.

    В соединении серии компоненты соединяются встык, так что ток течет сначала через один, затем через другой. При последовательном соединении ток проходит через одну лампу, а затем через другую. Лампы соединены между собой встык.

    Одним из недостатков последовательного соединения является то, что если один компонент выходит из строя таким образом, что это приводит к разомкнутой цепи, вся цепь разрывается, и ни один из компонентов не будет работать.Таким образом, если одна из ламп в последовательной цепи перегорит, ни одна из ламп не будет работать. Это потому, что ток должен протекать через обе лампы, чтобы цепь была замкнутой.

    В соединении параллельно каждая лампа имеет свое прямое соединение с аккумулятором. Такая компоновка позволяет избежать того, что при последовательном соединении выходит из строя один из них. При параллельном соединении компоненты не зависят друг от друга при их подключении к аккумулятору. Таким образом, если одна лампа перегорит, другая будет продолжать гореть.

    Интересная вещь происходит с напряжением, когда компоненты соединены последовательно: напряжения, присутствующие на каждом компоненте, делятся. Например, в схеме с батареей на 3 В и двумя одинаковыми лампами, соединенными последовательно, каждая лампа увидит всего полтора вольта. Если вы соедините три одинаковые лампы последовательно, каждая лампа будет потреблять только один вольт.

    Вы можете измерить напряжение любого компонента в цепи, установив мультиметр на соответствующий диапазон напряжения, а затем прикоснувшись к выводам с обеих сторон компонента.Напряжение, которое вы измеряете, называется падением напряжения компонента .

    Как построить последовательную схему лампы

    В проекте 1-3 вы создадите простую цепь, которая последовательно соединяет две лампы. Затем вы будете использовать мультиметр для измерения напряжения в различных точках цепи.

    Как построить параллельную схему лампы

    В этом проекте вы создадите цепь, которая соединяет две лампы параллельно, и будете использовать мультиметр для измерения напряжения в различных точках цепи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.