Цель: ознакомить учащихся с последовательным и параллельным соединением провод­ников и закономерностями, существующими в цепи с последовательным соединением проводников. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Демонстрации: цепь с последовательно  и параллельно соединенными лампочками; постоянство силы тока в различных участках цепи; напряжения в цепи с последовательно соединенными проводниками.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка знаний

С целью проверки усвоения изученного материал первые 10-15 минут урока можно посвятить письменной проверочной работе по карточкам.

Уровень 1

1.  О связи каких электрических величин идет речь в законе Ома для участка цепи?

2.   Необходимо вдвое увеличить силу тока в цепи. Как это можно сде­лать?

Уровень 2

1.  Требуется увеличить в 4 раза ток в цепи при возросшем вдвое сопро­тивлении. Что нужно для этого сделать?

2.   Как можно определить сопротивление катушки, на которой намотан     \ провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода?

Уровень 3

1.   Определите силу тока в электрочайнике, включенном в сеть с напря­жением 220 В, если сопротивление нити накала равно 40 Ом.

2.   При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10 В?

Уровень 4

1.   Определите силу тока, проходящего по стальному проводу длиной 100 м и сечением 0,5 мм², при напряжении 68 В.

2.  Определите удельное сопротивление сплава, если напряжение на концах проволоки сечением 0,5 мм² и длиной 4 м, сделанной из него, равно 9,8 В, а сила тока в ней 2 А.

III. Изучение нового материала

План изложения нового материала;

1. Последовательное соединение проводников.

2. Расчеты силы тока, напряжения и сопротивления в цепи с по­следовательно соединенными проводниками.

3. Применение последовательного соединения проводников.

4. Параллельное соединение проводников.

5. Закономерности в цепи с параллельным соединением.

6. Применение параллельного соединения проводников

1.  Последовательным считают такое соединение проводников, при ко­тором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец вто­рого — с началом третьего и так далее.

Продемонстрировав ряд опытов, учитель подводит учащихся к важным выводам:

а) ток, протекающий через все резисторы при последовательном соеди­нении резисторов один и тот же;

б)  при последовательном соединении резисторов общее напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на каждом резисторе.

Для уяснения сущности этих закономерностей полезна гидродинамиче­ская аналогия.    .

2.  На основе перечисленных выше закономерностей и закона Ома для а        цепи устанавливаются формулы для общего сопротивления соединений резисторов:

При изучении этого материала полезно использовать уже усвоенную учащимися зависимость и дать качественную оценку: при последовательном соединении проводников как бы увеличивается длина проводника, включенного в цепь, что приводит к увеличению сопротивления.

3. Применение последовательного соединения проводников. Основным | недостатком последовательного соединения проводников является то, что Я при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные. Так, например, если перегорит одна из ламп елочной гирлянды,  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.)

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

Продемонстрировав ряд опытов, учитель подводит учащихся к выводу:

а)  напряжение на концах всего разветвления равно напряжению на от­дельных его ветвях;

б)  при параллельном соединении резисторов сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил токов в разветвлениях.

Для уяснения сущности этих закономерностей полезна гидродинамиче­ская модель.

Вопросы классу:

—    Итак, какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных параллельно?

—    Вспомните, какая из величин одинакова для проводников, соединенных последовательно?

5.  На основе перечисленных выше закономерностей и закона Ома для участка цепи устанавливается формула для общего сопротивления соеди­нения резисторов:

При изучении этого материала полезно использовать уже усвоенную учащимися зависимость и дать качественную оценку: при параллельном соединении проводников площадь поперечного сечения как бы увеличивается, что приводит к уменьшению общего сопротивления.

Если соединены « проводников с одинаковым сопротивлением R, то общее сопротивление такого разветвления:

6. Применение параллельного соединения проводников. 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. Далее можно предложить учащимся самим привести примеры применения параллельного со­единения проводников. Вопросы учащимся:

—     Как соединены между собой электрические приборы в вашей квартире?

Какие напряжения используются для бытовых нужд?

Далее можно предложить учащимся самим привести примеры применения последовательного соединения проводников.

IV. Решение задач.

Домашнее задание

§ 41 учебника; вопросы и задания к параграфам.

Упражнение 20

Последовательное и параллельное соединение проводников

Электрический ток. Проводники тока и изоляторы. Электрическая цепь, последовательное и параллельное соединение проводников.  [c.520]

При смешанном соединении (фиг. 3,б), в котором имеются участки последовательного и параллельного соединения проводников, расчет может производиться на основании приведенных формул, применительно к отдельным участкам.  [c.13]

Смешанным называется такое соединение, где имеется последовательное и параллельное соединение отдельных проводников.  [c.23]

Смешанным соединением называется использование одновременно последовательного и параллельного соединений отдельных проводников (рис. 3). Для определения сопротивления нескольких проводников, соединенных по смешанной схеме, находят сначала сопротивление параллельно или последовательно соединенных проводников, а затем условно заменяют их одним проводником с сопротивлением, равным полученному. Это позволяет упростить схему, приведя ее к одному проводнику, сопротивление которого равно общему сопротивлению сложной цепи.  [c.24]

Сопротивление проводника и единицы измерения сопротивления. Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение потребителей тока. Свойства электрического тока тепловое, магнитное и химическое. Короткое замыкание и плавкие предохранители. Электродвижущая сила и потеря напряжения. Закон Кирхгофа.  [c.589]

Заземляющие проводники соединяют с заземлителем все корпусы машин и аппаратов. Соединение машин к одному заземлителю должно быть параллельным. Последовательное соединение запрещается. Сечение заземляющих проводников 6—10 мм для медных и 20 мм для железных. Все соединения в цепи заземления выполняются сваркой. В качестве общего заземлителя возможно при низких напряжениях использование водопровода.  [c.292]

Соединение проводников электрической цепи может быть последовательным, параллельным и смешанным.  [c.23]

При последовательном соединении подключение новых потребителей тока увеличивает сопротивление цепи, а при параллельном соединении — уменьшает. Это происходит потому, что подключенное новое сопротивление увеличивает общее сечение проводника, состоящее из суммы сечений проводников всех потребителей. Достоинством этого вида соединения является независимость работы каждого потребителя тока. Можно отключить любой потребитель, не прерывая прохождения тока по остальным. С изменением сопротивления одного из потребителей меняется и ток в его цепи. У остальных потребителей изменения тока не будет.  [c.24]

Соединение проводников. Отдельные проводники электрической цепи могут быть соединены между собой последовательно, параллельно и смешанно.  [c.11]

НОЙ С группой последовательно включённых двигателей 5, б, 7 и 5 (фиг. 236, Г) и, наконец, ветви пусковых сопротивлений соединяются уравнительным проводником (фиг. 230. Б). Переход с последовательно-параллельного на параллельное соединение двигателей при восьми двигателях показан на фиг. 237, А—Г/.  [c.165]

Двигатели кранов запускают с помощью стартеров. Стартер— это устройство, предназначенное для проворачивания, коленчатого вала двигателя при запуске с помощью электродвигателя постоянного тока. Устройство электродвигателя сходно с устройством генератора. Принцип его действия основан на принципе обратимости электрических машин, т. е. если проводник, по которому проходит электрический ток, поместить в магнитное поле, то в результате взаимодействия магнитного поля витка и магнитного поля электромагнитов статора появляются силы, вращающие виток. Чем сильнее магнитное поле и чем больше сила тока в проводнике, тем больше эти силы. В отличие от генератора обмотки возбуждения соединены с обмоткой якоря не параллельно, а последовательно. Электродвигатель с последовательным соединением обмотки возбуждения называют с е р и -е с н ы м.  [c.91]

Соединение конденсаторов. Так же, как и проводники, конденсаторы в электрических цепях могут соединяться последовательно, параллельно и смешанно.  [c.14]

В технике важное значение имеют токовые цепи, состоящие из последовательных и параллельных соединений тонких проводников (называемых линейными по их геом. признакам) со включёнными сосредоточенными элементами ёмкостями, сопротивлениями, транзисторами, переключателями и т. п. Иногда говорят о сильноточных и слаботочных системах в зависимости от назначения соответствующих устройств—передачи (преобразования) больп1их энергий или переработки информации. Распределение Э.т. в линейных цепях подчинены Кирхгофа правилам. При отсутствии нелинейных элементов справедливы взаимности принцип и различные его разновидности.  [c.515]

Если же атомы примеси собираются в отдельную фазу, то размеры нарушения кристаллической решет ки становятся гораздо больше длины волны электрона. Поэтому частицы второй фазы воспринимаютг ся электроном как самостоятельный проводник со своей кристаллической структурой. В этом случае суммарное сопротивление двухфазной смеси определяется обычными законами последовательных и параллельных соединений. Следовательно, если содержание примеси невелико, она гораздо сильнее влияет на сопротивление, находясь в твердом растворе.  [c.143]

Проводники электрической цепи могут быть соединены между собой последовательно, параллельно и смешанно. При последовательном соединении конец первого проводника соединен с началом второго, конец второго— с началом третьего и т. д. При параллельном соединении начала всех проводников сведены в одну точку, а концы — в другую. Начало цепи подводится к одному полюсу источника напряжения, а конец цепи — к другому. При параллельном соединении ток, протекая в точке разветвления, растекается далее по проводникам, имеющим одинаковые или дазные сопротивления, и равен сумме токов, уходящих от этой точки. Ток между параллельно соединенными потребителями распределяется обратно пропорционально их сопротивлениям. Если сопротивление отдельных потребителей одинаково, то ток разделится на равные части. Чем меньше сопротивление отдельного потребителя, тем больший ток пройдет через него.  [c.23]

Соединение проводников в цепь. Соединение проводника подразделяется на последовательное, параллельное и Menjannoe. При носле-  [c.19]

ТЭЭЛ сконструирован в виде коврика. В нем параллельные проволочки из хромеля и константана переплетены стекловолокном. Концы каждого термоэлемента по обе стороны коврика скручены вместе, образуя термопары, соединенные последовательно. На концы термопар, являющиеся горячей стороной, гальваническим способом накладывается толстый слой никеля, а на концы, являющиеся холодным спаем, — толстый слой меди. Никель хорошо противостоит коррозии при нагреве, а медь как хороший проводник тепла способствует охлаждению холодных концов. Установка смонтирована из нескольких изолированных ТЭЭЛ-ковриков, свернутых в трубки горячими концами к горелке, а холодными — во внешнюю сторону для охлаждения. Такой ТЭГ мощностью 1,25 вт при 25 в может работать в течение 10 и более лет. Расход газа чрезвычайно мал, так как для работы ТЭГ требуется тепла немногим больше, чем от обычной свечи. Запаса сжиженного газа хватает для работы в течение одного года.  [c.128]

Ток в параллельной цепи

Ток в параллельной цепи

Ома гласит, что ток в цепи обратно пропорционален сопротивлению цепи. Это верно как для последовательных, так и для параллельных цепей.

Существует единственный путь для тока в последовательной цепи. Величина тока определяется общим сопротивлением цепи и приложенным напряжением.В параллельной цепи ток источника делится между доступными путями.

Поведение тока в параллельных цепях будет показано серией иллюстраций с использованием примеров цепей с разными значениями сопротивления для заданного значения приложенного напряжения.

Часть (A) рисунка 3-40 показывает базовую последовательную схему. Здесь полный ток должен проходить через единственный резистор. Величину тока можно определить.

Рисунок 3-40. — Анализ тока в параллельной цепи.

Дано:

Решение:

Часть (B) на рисунке 3-40 показывает тот же резистор (R ₁ ) со вторым резистором (R ₂ ) равного номинала, подключенным параллельно через напряжение источник. Когда применяется закон Ома, ток, протекающий через каждый резистор, оказывается таким же, как ток через единственный резистор в части (A).

Дано:

Решение:

Очевидно, что если через каждый из двух резисторов проходит ток 5 ампер, то должен быть ОБЩИЙ ТОК 10 ампер от источника.

Общий ток в 10 ампер, как показано на рисунке 3-40 (B покидает отрицательную клемму батареи и течет в точку а. Поскольку точка а является точкой соединения двух резисторов, она называется СОЕДИНЕНИЕМ. В переходе a общий ток делится на два тока по 5 А. Эти два тока протекают через соответствующие резисторы и снова присоединяются к переходу b. Затем полный ток течет от перехода b обратно к положительной клемме источника. общий ток составляет 10 ампер, и каждый из двух одинаковых резисторов несет половину общего тока.

Каждый отдельный путь тока в цепи на рисунке 3-40 (B) называется ОТВЕТЛЕНИЕМ. Каждая ветвь несет ток, который составляет часть общего тока. Два или более филиала образуют СЕТЬ.

Из предыдущего объяснения характеристики тока в параллельной цепи могут быть выражены в терминах следующего общего уравнения:

I _T = I ₁ + I ₂ +. . . I _n

Сравните часть (A) рисунка 3-41 с частью (B) схемы на рисунке 3-40.Обратите внимание, что удвоение значения резистора второй ветви (R ₂ ) не влияет на ток в первой ветви (I _R1 ), но снижает ток второй ветви (I _R2 ) вдвое. его первоначальная стоимость. Полный ток в цепи падает до значения, равного сумме токов ответвления. Эти факты подтверждаются следующими уравнениями.

Дано:

Решение:

Рисунок 3-41. — Текущее поведение в параллельных цепях.

Сила тока, протекающего в ответвленных цепях, и общий ток в цепи, показанной на рисунке 3-41 (B), определяются с помощью следующих вычислений.

Дано:

Решение:

Обратите внимание, что сумма омических значений в каждой цепи, показанной на рисунке 3-41, равна (30 Ом), и что приложенное напряжение одинаково (50 вольт). . Однако общий ток в 3-41 (B) (15 ампер) в два раза больше, чем в 3-41 (A) (7,5 ампер). Таким образом, очевидно, что способ включения резисторов в цепь, а также их фактические омические значения влияют на общий ток.

Разделение тока в параллельной сети происходит по определенной схеме. Этот образец описывается ЗАКОНОМ ТОКА КИРХХОФФА, который гласит:

«Алгебраическая сумма токов, входящих и выходящих из любого соединения проводников, равна нулю».

Математически этот закон можно сформулировать как:

I _a + I _b +. . . I _n + 0

где: I _a , I _b и т. Д. — токи, входящие и выходящие из соединения.Токи, ВХОДЯЩИЕ в соединение, считаются ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМИ, а токи, выходящими из соединения, считаются ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ. При решении задачи с использованием закона тока Кирхгофа, токи должны быть помещены в уравнение С НАДЛЕЖАЩИМИ ЗНАКАМИ ПОЛЯРНОСТИ.

Пример. Найдите значение I ₃ на рисунке 3-42.

Дано:

Решение:

I _a + I _b +. . . I
_a + 0

Рисунок 3-42.- Цепь например проблема.

Токи указаны в уравнении с соответствующими знаками.

I ₃ имеет значение 2 ампера, и отрицательный знак показывает, что это ток, ПОХОДЯЩИЙ из соединения.

Пример. Используя рисунок 3-43, найдите величину и направление I ₃ .

Рисунок 3-43. — Цепь например проблема.

Дано:

Решение:

I ₃ составляет 2 ампера, и его положительный знак показывает, что это ток, поступающий в соединение.

Существует взаимосвязь между общим током и током через отдельные компоненты в цепи. Что это за отношения в последовательной и параллельной цепях?

На что указывает полярность тока при применении закона Кирхгофа?

Разница между последовательными и параллельными цепями

Комбинированные последовательные / параллельные схемы — Устранение неисправностей двигателей и органов управления

Кен Диксон-Селф

В простых последовательных цепях все компоненты соединены встык, образуя только один путь для прохождения электронов по цепи:

В простых параллельных цепях все компоненты подключаются между одними и теми же двумя наборами электрически общих точек, создавая несколько путей для прохождения электронов от одного конца батареи к другому:

Для каждой из этих двух базовых конфигураций схемы у нас есть определенные наборы правил, описывающих отношения напряжения, тока и сопротивления.

• Цепи серии:
• Падения напряжения прибавляются к общему напряжению.
• Все компоненты имеют одинаковый (равный) ток.
• Сопротивления добавляются к равному общему сопротивлению.

• Параллельные цепи:
• Все компоненты имеют одинаковое (равное) напряжение.
• Токи ответвления складываются с общим током.
• Сопротивления уменьшаются до полного сопротивления.

Однако, если компоненты схемы соединены последовательно в одних частях и параллельно в других, мы не сможем применить единый набор правил для каждой части этой цепи.Вместо этого нам придется определить, какие части этой цепи являются последовательными, а какие — параллельными, а затем выборочно применять правила последовательного и параллельного подключения, если это необходимо, чтобы определить, что происходит. Возьмем, к примеру, следующую схему:

Эта схема не является ни простой последовательной, ни простой параллельной. Скорее, он содержит элементы обоих. Ток выходит из нижней части батареи, разделяется, чтобы пройти через R ₃ и R ₄ , снова присоединяется, затем снова разделяется, чтобы пройти через R ₁ и R ₂ , затем снова присоединяется, чтобы вернуться к верх аккумуляторной батареи.Существует более одного пути для прохождения тока (не последовательно), но в цепи более двух наборов электрически общих точек (не параллельных).

Поскольку схема представляет собой комбинацию как последовательной, так и параллельной, мы не можем применить правила для напряжения, тока и сопротивления «поперек стола», чтобы начать анализ, как мы могли бы, когда цепи были тем или иным образом. Например, если бы вышеприведенная схема была простой последовательной, мы могли бы просто сложить R ₁ через R ₄ , чтобы получить общее сопротивление, вычислить общий ток, а затем вычислить все падения напряжения.Точно так же, если бы вышеприведенная схема была простой параллельной, мы могли бы просто решить для токов ответвления, сложить токи ответвления, чтобы вычислить общий ток, а затем вычислить общее сопротивление из общего напряжения и общего тока. Однако решение этой схемы будет более сложным.

Таблица по-прежнему поможет нам управлять различными значениями для последовательно-параллельных комбинированных цепей, но мы должны быть осторожны, как и где мы применяем разные правила для последовательного и параллельного подключения. Закон Ома, конечно, по-прежнему работает точно так же для определения значений в вертикальном столбце таблицы.

Если мы можем определить, какие части схемы являются последовательными, а какие — параллельными, мы можем анализировать их поэтапно, подходя к каждой части по очереди, используя соответствующие правила для определения отношений напряжения, тока и сопротивления. . Остальная часть этой главы будет посвящена демонстрации техник для этого.

Процесс анализа цепи последовательно-параллельных резисторов

Целью анализа последовательно-параллельной цепи резисторов является определение всех падений напряжения, токов и рассеиваемой мощности в цепи.Общая стратегия достижения этой цели следующая:

• Шаг 1. Определите, какие резисторы в цепи соединены вместе простой последовательностью или простой параллелью.
• Шаг 2: Изобразите схему заново, заменив каждую из комбинаций последовательных или параллельных резисторов, определенных на шаге 1, одним резистором эквивалентного номинала. При использовании таблицы для управления переменными создайте новый столбец таблицы для каждого эквивалента сопротивления.
• Шаг 3: Повторяйте шаги 1 и 2, пока вся цепь не будет уменьшена до одного эквивалентного резистора.
• Шаг 4: Рассчитайте общий ток из общего напряжения и общего сопротивления (I = E / R).
• Шаг 5: Взяв значения общего напряжения и полного тока, вернитесь к последнему шагу в процессе сокращения цепи и вставьте эти значения, где это возможно.
• Шаг 6: Из известных значений сопротивления и значений полного напряжения / общего тока из шага 5 используйте закон Ома для вычисления неизвестных значений (напряжения или тока) (E = IR или I = E / R).
• Шаг 7: Повторяйте шаги 5 и 6, пока все значения напряжения и тока не будут известны в исходной конфигурации схемы.По сути, вы будете шаг за шагом переходить от упрощенной версии схемы к ее исходной сложной форме, вставляя значения напряжения и тока, где это необходимо, до тех пор, пока не будут известны все значения напряжения и тока.
• Шаг 8: Рассчитайте рассеиваемую мощность на основе известных значений напряжения, тока и / или сопротивления.

Это может показаться пугающим процессом, но его гораздо легче понять на примере, чем через описание.

В приведенном выше примере схемы R ₁ и R ₂ соединены простым параллельным соединением, как и R ₃ и R ₄ .После идентификации эти секции необходимо преобразовать в эквивалентные одиночные резисторы и заново нарисовать схему:

Символы двойной косой черты (//) обозначают «параллельность», чтобы показать, что эквивалентные значения резисторов были рассчитаны по формуле 1 / (1 / R). Резистор 71,429 Ом в верхней части схемы эквивалентен R ₁ и R ₂ , включенным параллельно друг другу. Резистор 127,27 Ом внизу эквивалентен R ₃ и R ₄ , включенным параллельно друг другу.

Наша таблица может быть расширена, чтобы включить эти эквиваленты резисторов в отдельные столбцы:

Теперь должно быть очевидно, что схема была уменьшена до простой последовательной конфигурации только с двумя (эквивалентными) сопротивлениями. Последний шаг в уменьшении — сложить эти два сопротивления, чтобы получить общее сопротивление цепи. Когда мы складываем эти два эквивалентных сопротивления, мы получаем сопротивление 198,70 Ом. Теперь мы можем перерисовать схему как единое эквивалентное сопротивление и добавить значение общего сопротивления в крайний правый столбец нашей таблицы.Обратите внимание, что столбец «Итого» был переименован (R ₁ // R ₂ —R ₃ // R ₄ ), чтобы указать, как он электрически связан с другими столбцами цифр. Символ «-» здесь используется для обозначения «серии», так же как символ «//» используется для обозначения «параллельности».

Теперь общий ток цепи можно определить, применив закон Ома (I = E / R) к столбцу «Всего» в таблице:

Вернемся к нашему рисунку эквивалентной схемы, наше общее текущее значение 120.Здесь показан только ток 78 миллиампер:

Теперь мы начинаем работать в обратном направлении в нашей прогрессии переделки схем до исходной конфигурации. Следующим шагом является переход к схеме, в которой последовательно соединены R ₁ // R ₂ и R ₃ // R ₄ :

Поскольку R ₁ // R ₂ и R ₃ // R ₄ включены последовательно друг с другом, ток через эти два набора эквивалентных сопротивлений должен быть одинаковым.Кроме того, ток через них должен быть таким же, как и полный ток, поэтому мы можем заполнить нашу таблицу соответствующими значениями тока, просто скопировав текущую цифру из столбца Total в R ₁ // R ₂ и R ₃ // R ₄ столбцов:

Теперь, зная ток через эквивалентные резисторы R ₁ // R ₂ и R ₃ // R ₄ , мы можем применить закон Ома (E = IR) к двум правым вертикальным столбцам, чтобы найти падение напряжения на них:

Поскольку мы знаем, что R ₁ // R ₂ и R ₃ // R ₄ являются эквивалентами параллельных резисторов, и мы знаем, что падения напряжения в параллельных цепях одинаковы, мы можем передавать соответствующие падения напряжения в соответствующие столбцы таблицы для этих отдельных резисторов.Другими словами, мы делаем еще один шаг назад в нашей последовательности рисования к исходной конфигурации и заполняем таблицу соответствующим образом:

Наконец, исходный раздел таблицы (столбцы R ₁ — R ₄ ) заполнен достаточным количеством значений для завершения. Применяя закон Ома к остальным вертикальным столбцам (I = E / R), мы можем определить токи через R ₁ , R ₂ , R ₃ и R ₄ по отдельности:

Размещение значений напряжения и тока на диаграммах

Найдя все значения напряжения и тока для этой цепи, мы можем показать эти значения на принципиальной схеме как таковые:

В качестве последней проверки нашей работы мы можем увидеть, складываются ли рассчитанные текущие значения должным образом в общую сумму.Поскольку R ₁ и R ₂ подключены параллельно, их комбинированные токи в сумме должны составить 120,78 мА. Аналогичным образом, поскольку R ₃ и R ₄ подключены параллельно, их комбинированные токи в сумме также должны составлять 120,78 мА. Вы можете проверить сами, чтобы убедиться, что эти цифры складываются так, как ожидалось.

Параллельные цепи постоянного тока и последовательно-параллельные цепи постоянного тока и переменный ток (AC) и напряжение

Параллельные цепи постоянного тока

Цепь, в которой два или более электрических сопротивления или нагрузки подключены к одному источнику напряжения, называется параллельной цепью. Основное различие между последовательной цепью и параллельной цепью состоит в том, что для тока в параллельной цепи предусмотрено более одного пути. Каждый из этих параллельных путей называется ветвью. Минимальные требования для параллельной цепи следующие:

• Источник питания
• Проводники
• Сопротивление или нагрузка для каждого пути тока
• Два или более путей для протекания тока

На рисунке 12-96 показаны самые основные параллельная цепь.Ток, вытекающий из источника, делится в точке A на схеме и проходит через R ₁ и R ₂ . По мере того как в схему добавляется больше ветвей, предоставляется больше путей для тока источника.

Падения напряжения

Прежде всего, необходимо понять, что напряжение на любой ветви равно напряжению на всех других ветвях.

Общее параллельное сопротивление

Параллельная цепь состоит из двух или более резисторов, соединенных таким образом, чтобы позволить току проходить через все резисторы одновременно.Это устраняет необходимость прохождения тока через один резистор перед прохождением через следующий. При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи уменьшается. Общее сопротивление параллельной комбинации всегда меньше, чем значение наименьшего резистора в цепи. В последовательной цепи ток должен проходить через резисторы по одному. Это дало сопротивление току, равное сумме всех резисторов. В параллельной цепи у тока есть несколько резисторов, через которые он может проходить, фактически уменьшая общее сопротивление цепи по отношению к любому сопротивлению одного резистора.

Величина тока, проходящего через каждый резистор, зависит от его индивидуального сопротивления. Полный ток цепи — это сумма токов во всех ветвях. Путем осмотра можно определить, что общий ток больше, чем у любой данной ветви. Используя закон Ома для расчета общего сопротивления на основе приложенного напряжения и общего тока, можно определить, что полное сопротивление меньше, чем у любой ветви.

Примером этого является схема с резистором 100 Ом и резистором 5 Ом; хотя точное значение необходимо рассчитать, все же можно сказать, что суммарное сопротивление между ними меньше 5 Ом.

Параллельные резисторы

Формула для общего параллельного сопротивления выглядит следующим образом:

Если взять обратное значение для обеих сторон, то общая формула для общего параллельного сопротивления будет:

Два параллельных резистора

Как правило, удобнее рассматривать одновременно только два резистора, потому что такая установка встречается в обычной практике. Любое количество резисторов в цепи можно разбить на пары. Поэтому наиболее распространенным методом является использование формулы для двух параллельных резисторов.Объединение членов в знаменателе и переписывание: Проще говоря, это означает, что полное сопротивление для двух резисторов, включенных параллельно, равно произведению обоих резисторов, деленному на сумму двух резисторов. По приведенной ниже формуле рассчитайте общее сопротивление.

Источник тока

Источник тока — это источник энергии, который обеспечивает постоянное значение тока для нагрузки, даже когда нагрузка изменяется по сопротивлению. Общее правило, о котором следует помнить, заключается в том, что полный ток, производимый источниками тока, подключенными параллельно, равен алгебраической сумме отдельных источников.

Текущий закон Кирхгофа

Текущий закон Кирхгофа можно сформулировать следующим образом: сумма токов в соединении или узле равна сумме токов, вытекающих из того же соединения или узла. Соединение можно определить как точку в цепи, где сходятся два или более тракта цепи. В случае параллельной цепи это точка в цепи, где соединяются отдельные ветви. См. Пример на Рисунке 12-97. Точки A и B представляют собой два соединения или узла в цепи с тремя резистивными ветвями между ними.

Источник напряжения обеспечивает общий ток I _T в узле A. В этот момент ток должен делиться, выходя из узла A в каждую из ветвей в соответствии с сопротивлением каждой ветви. Текущий закон Кирхгофа гласит, что входящий ток должен равняться выходящему. После прохождения тока через три ветви и обратно в узел B, общий ток I _T , входящий в узел B и покидающий узел B, будет таким же, как тот, который поступил в узел A.Затем ток возвращается к источнику напряжения. На рисунке 12-98 показано, что токи отдельных ответвлений равны:

Полный ток, протекающий в узел A, равен сумме токов ответвления, что составляет: I _T = I ₁ + I ₂ Общий ток, поступающий в узел B, также такой же.

На рисунке 12-99 показано, как определить неизвестный ток в одной ветви. Обратите внимание, что полный ток в соединении трех ветвей известен.Известны два тока ответвления. Изменив общую формулу, можно определить ток во второй ветви.

Делители тока

Теперь легко увидеть, что параллельная цепь является делителем тока. Как показано на рисунке 12-96, через каждый из двух резисторов проходит ток.

Поскольку одинаковое напряжение приложено к обоим резисторам параллельно, токи ответвления обратно пропорциональны значениям сопротивления резисторов.Ветви с более высоким сопротивлением имеют меньший ток, чем ветви с меньшим сопротивлением. Например, если сопротивление R ₂ вдвое выше, чем у R ₁ , ток в R ₂ будет вдвое меньше, чем у R ₁ . Все это можно определить с помощью закона Ома. По закону Ома ток через любую из ветвей можно записать как: Источник напряжения появляется на каждом из параллельных резисторов, а R _X представляет любой из резисторов. Напряжение источника равно суммарному току, умноженному на общее параллельное сопротивление.

Эта формула является общей формулой делителя тока. Ток через любую ветвь равен полному параллельному сопротивлению, деленному на сопротивление отдельной ветви, умноженному на общий ток.

Последовательно-параллельные цепи постоянного тока

Большинство цепей, с которыми сталкивается техник, не являются простой последовательной или параллельной цепью. Цепи обычно представляют собой комбинацию обоих, известных как последовательно-параллельные цепи, которые представляют собой группы, состоящие из резисторов, включенных параллельно и последовательно.Пример схемы этого типа можно увидеть на Рисунке 12-100. Хотя сначала последовательно-параллельная схема может показаться сложной, к этим схемам можно применить те же правила, которые использовались для последовательной и параллельной схемы.

Источник напряжения подает ток на резистор R ₁ , затем на группу резисторов R ₂ и R ₃ и затем на следующий резистор R ₄ перед возвратом к источнику напряжения.Первым шагом в процессе упрощения является выделение группы R ₂ и R ₃ и признание того, что они представляют собой параллельную сеть, которая может быть уменьшена до эквивалентного резистора. Используя формулу для параллельного сопротивления, можно уменьшить

R ₂ и R ₃ до ₂₃ R. На рисунке 12-101 показана эквивалентная схема с тремя последовательно включенными резисторами. Общее сопротивление цепи теперь можно просто определить, сложив значения резисторов R ₁ , R ₂₃ и R ₄ .

Определение общего сопротивления

В следующем примере показан более количественный пример определения общего сопротивления и тока в каждой ветви комбинированной цепи. [Рисунок 12-102] Рисунок 12-102. Определение общего сопротивления.

Первым шагом является определение тока на переходе A, ведущем в параллельную ветвь. Чтобы определить I _T , необходимо знать общее сопротивление R _T всей цепи.Общее сопротивление цепи определяется как:

Теперь определив общее сопротивление R _T , можно определить общее сопротивление I _T . Используя закон Ома:

Ток через параллельные ветви R ₂ и R ₃ можно определить с помощью правила делителя тока, описанного ранее в тексте. Напомним, что:

Теперь, используя Закон Кирхгофа, можно определить ток в ветви с R ₃ .

Переменный ток (AC) и напряжение

Переменный ток (AC) в значительной степени заменил постоянный ток (DC) в коммерческих энергосистемах по ряду причин.Его можно передавать на большие расстояния легче и экономичнее, чем постоянный ток, поскольку переменное напряжение можно увеличивать или уменьшать с помощью трансформаторов.

Поскольку все больше и больше устройств работают от электричества в самолетах, требования к мощности таковы, что при использовании переменного тока можно реализовать ряд преимуществ. Можно сэкономить место и вес, поскольку устройства переменного тока, особенно двигатели, меньше и проще устройств постоянного тока. В большинстве двигателей переменного тока щетки не требуются, и проблемы с коммутацией на большой высоте устранены.Автоматические выключатели удовлетворительно работают под нагрузкой на больших высотах в системе переменного тока, в то время как образование дуги в системах постоянного тока настолько велико, что автоматические выключатели необходимо часто заменять. Наконец, большинство самолетов, использующих 24-вольтовую систему постоянного тока, имеют специальное оборудование, которое требует определенного количества переменного тока с периодичностью 400 циклов.

Сравнение переменного и постоянного тока

Многие принципы, характеристики и эффекты переменного тока аналогичны принципам постоянного тока. Точно так же есть ряд отличий.Постоянный ток постоянно течет только в одном направлении с постоянной полярностью. Он меняет величину только тогда, когда цепь разомкнута или замкнута, как показано в форме сигнала постоянного тока на Рисунке 12-103. AC меняет направление через равные промежутки времени, значение увеличивается с определенной скоростью от нуля до максимальной положительной силы и снова уменьшается до нуля; затем он течет в обратном направлении, аналогичным образом увеличиваясь до максимального отрицательного значения и снова уменьшаясь до нуля. Формы сигналов постоянного и переменного тока сравниваются на Рисунке 12-103.

Поскольку переменный ток постоянно меняет направление и интенсивность, в цепях переменного тока имеют место два следующих эффекта (которые будут рассмотрены позже), которые не возникают в цепях постоянного тока:

1. Индуктивное реактивное сопротивление
2. Емкостное реактивное сопротивление

Летный механик рекомендует

Разница Между последовательной и параллельной цепью (со сравнительной таблицей)

Решающее различие между последовательной и параллельной цепью существует на основе ориентации компонентов в цепи.В последовательной схеме несколько компонентов соединяются каскадом, т.е. хвост одного компонента соединяется с головкой другого.

В параллельной схеме несколько компонентов соединены в ориентации голова к голове и хвост к хвосту.

Содержание: серия против параллельной цепи

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Определение последовательной цепи

В последовательной цепи компоненты в цепи подключаются один за другим или, можно сказать, каскадно. Более конкретно, мы можем сказать, что последовательная схема позволяет соединение таким образом, что хвост одного компонента напрямую соединяется с головкой другого и так далее, что соответствует двум концам батареи.

На рисунке ниже показано последовательное соединение 4 резисторов в цепи:

Как мы можем ясно видеть, что компоненты соединены каскадом в одну линию, таким образом, одинаковый ток, я буду течь через все резисторы последовательной сети. Между тем между различными резисторами схемы существует разная разность потенциалов.

Это можно понять таким образом, что если один и тот же ток течет между всеми резисторами, то падение напряжения на каждом резисторе будет зависеть от сопротивления, предлагаемого каждым резистором в цепи.Таким образом, можно сказать, что в последовательной цепи из-за наличия единственного пути один и тот же ток течет через все компоненты. Таким образом, возникает различная разность потенциалов (напряжение) на каждом компоненте.

Определение параллельной цепи

В параллельной схеме компоненты расположены таким образом, что головки каждого компонента соединены вместе с общей точкой. Пока хвосты соединены между собой еще одной общей точкой. Тем самым образуя несколько параллельных ветвей в цепи.На рисунке показано параллельное соединение 4 резисторов в цепи:

Как мы видим здесь, параллельная схема имеет 4 ветви, и через каждую ветвь протекает разный ток. Но поскольку ветви имеют общие точки, таким образом, одинаковый потенциал существует в двух точках по отношению к двум концам потенциала батареи.

Это также можно понять, если на каждом резисторе схемы существует одинаковая разность потенциалов.Тогда фактический ток, протекающий через каждую ветвь, будет автоматически зависеть от сопротивления каждого резистора в цепи.

Таким образом, мы можем сказать, что из-за наличия нескольких ветвей в цепи общий ток от источника питания делится на несколько ветвей, поскольку напряжение на точках одинаково.

Ключевые различия между последовательной и параллельной схемами

1. Компоненты в последовательной цепи расположены по единственному пути от одного конца источника питания к другому.Однако несколько компонентов в параллельной схеме расположены в множественных путях по отношению к двум концевым выводам батареи.
2. В последовательной цепи общий ток протекает через все компоненты цепи. В параллельной цепи через каждую параллельную ветвь цепи протекает разное количество тока.
3. В последовательной цепи существует разное напряжение на каждом компоненте в цепи. В то время как в параллельной цепи одинаковое напряжение присутствует на нескольких компонентах в цепи.
4. Ошибка в одном из компонентов последовательной цепи вызывает помехи в работе всей цепи. В отличие от неисправности одного компонента в параллельной сети, не мешает функционированию другой части схемы.
5. Обнаружение неисправности в случае последовательной цепи сложно, но довольно легко в параллельной цепи.
6. Эквивалентное сопротивление в случае последовательной цепи всегда больше, чем наивысшее значение сопротивления в последовательном соединении.При этом эквивалентное сопротивление в параллельной цепи всегда меньше, чем любое из отдельных сопротивлений в параллельной комбинации.

Заключение

Итак, исходя из этого обсуждения, мы можем сказать, что в последовательной цепи протекающий ток остается неизменным в каждой части цепи. В параллельных цепях напряжение на двух конечных точках ветвей совпадает с подаваемым напряжением.

Введение в последовательные, параллельные и последовательно-параллельные соединения

Сегодня невозможно переоценить использование, применение и важность последовательного и параллельного соединения цепей.Применение последовательного и параллельного подключения цепей можно увидеть в наших домах, школьных залах и в наших уличных фонарях. Одним нажатием кнопки включаются все качели в наших гостиных. некоторые говорят, что у бобов в их домах должны быть разные переключатели.

Что ж, это не волшебство, когда одним переключателем управляет более трех электрических бобов или нагрузок. Нагрузка — это что угодно, то есть это могут быть приборы, электрические качалки или даже потолочные вентиляторы, которые потребляют электроэнергию при подключении к источнику питания.Электрические бобы, телевизоры, холодильники и т. Д. Можно назвать грузом. Бобы преобразуют электрическую энергию в световую и тепловую форму энергии. Вентиляторы преобразуют электрическую энергию в механическую.

Тип подключения наших потолочных вентиляторов и электрических бобов определит, будут ли они иметь общий выключатель или нет. Последовательное соединение цепи дает нам возможность подключить к общему выключателю более двух нагрузок. Уличные фонари — очень хороший тому пример. Параллельное соединение цепи позволяет нам подключать нагрузки к их индивидуальному переключателю.Подходит как последовательное, так и параллельное соединение, но одно предпочтительнее другого по той или иной причине. Прежде чем мы поговорим о том, почему параллельное соединение предпочтительнее последовательного, давайте вспомним, какие последовательные и параллельные соединения являются первыми.

Последовательная цепь — это цепь, в которой резисторы или нагрузки подключены встык, так что в цепи будет только один путь, по которому протекает электрический ток.Таким образом, когда несколько резисторов подключаются последовательно, эффективное сопротивление (общее сопротивление в цепи) получается путем алгебраического сложения отдельных сопротивлений. То есть, если у нас есть резисторы с сопротивлением R1, R2, R3… Rn , соединенные последовательно , то;

R _eff = R _T = R ₁ + R ₂ + R ₃ +… R _n .

При последовательном соединении один и тот же ток течет по всем ветвям цепи, но разное напряжение на нем, что заставляет резисторы иметь разное напряжение на них.На каждом резисторе или нагрузке будет падение напряжения. Приложенное напряжение равно сумме падений напряжения на разных частях цепи. Падение напряжения пропорционально тому, что ток сопротивления одинаков во всей цепи. Когда нагрузки подключаются последовательно, они, как правило, имеют общий выключатель. Такой вид подключения используется в школьных залах, уличных фонарях.

Некоторые люди подключают сигнальные огни в своих домах последовательно, в результате чего у них будет общий выключатель.Проблема с таким типом подключения заключается в том, что при возникновении проблемы с нагрузкой другая подключенная система выйдет из строя. Это тип подключения по схеме «все или ничего». Пока нагрузка не получит энергию до того, как она передаст ее другой, и одна из них не выйдет из строя, будет отключение электроэнергии.

Последовательные соединения схем распространены и широко используются в электрическом оборудовании. Нити трубки в небольших радиоприемниках обычно идут последовательно. Устройства управления током всегда подключаются последовательно с устройством, которое они защищают.Предохранители соединены последовательно с устройством, которое они защищают. Автоматическое отопительное оборудование имеет термостат, электромагнитные катушки и предохранительные выключатели, соединенные последовательно с источником напряжения и т. Д.

• Разрыв в проводе отказ или удаление любой отдельной лампы приведет к разрыву цепи и приведению к прекращению работы всех остальных, поскольку в цепи протекает только один единственный путь тока.
• Если в цепь последовательного освещения добавлено больше ламп, их яркость уменьшится.потому что напряжение распределяется по последовательной цепи. Если мы добавим больше нагрузок в последовательную цепь, падение напряжения возрастет, что не является хорошим признаком для защиты электроприборов.
Проводка серии
• представляет собой проводку типа «ВСЕ или НЕТ», что означает, что все устройства будут работать одновременно или все они отключатся, если произойдет сбой в любом из подключенных устройств в последовательной цепи.
• Высокое напряжение питания необходимо, если нам нужно добавить дополнительную нагрузку (лампочки, электрические обогреватели, кондиционер и т. Д.) В последовательную цепь.Например, если пять ламп 220 В должны быть подключены последовательно, то напряжение питания должно быть: 5 x 220 В = 1,1 кВ.
• Общее сопротивление последовательной цепи увеличивается (а ток уменьшается), когда в цепь добавляется дополнительная нагрузка.
• В соответствии с будущими потребностями, в последовательную цепь тока следует добавлять только те электроприборы, если они имеют одинаковый номинальный ток, поскольку ток одинаков в каждой точке последовательной цепи. Однако мы знаем, что электрические приборы и устройства i.е. лампочки, вентилятор, обогреватель, кондиционер и т. д. имеют разный номинальный ток, поэтому они не могут быть подключены последовательно для бесперебойной и эффективной работы. Фары, подключенные последовательно

• Меньше размер провода кабеля требуется при последовательном подключении.
• Мы используем для защиты цепи для последовательного подключения предохранителей и автоматических выключателей с другими приборами.
• Последовательная цепь не может легко получить накладные расходы из-за высокого сопротивления, когда в цепь добавляется дополнительная нагрузка.
• Срок службы батареи в последовательной цепи больше, чем в параллельной.
• Это наиболее простой способ подключения электропроводки, который позволяет легко обнаружить и устранить неисправность по сравнению с параллельным или последовательно-параллельным подключением.

Резисторы, нагрузки считаются подключенными параллельно, когда конец каждого из резисторов или нагрузок имеет общую точку или соединение, а другие концы также подключены к общей точке или соединению.Такие схемы известны как параллельные схемы.

В отличие от последовательного подключения, при нахождении общего (эффективного) сопротивления в параллельной цепи берется величина, обратная отдельному сопротивлению. Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены параллельно, величина, обратная величине эффективного сопротивления, определяется арифметической или алгебраической суммой обратной величины отдельного сопротивления.

1 / R _eff или 1 / R _T = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ … 1 / R _n .

Параллельное соединение цепи имеет одинаковое напряжение, протекающее по всем ветвям цепи. У разных резисторов свои токи.

Параллельное соединение используется очень часто. Различные лампы и электроприборы в наших домах подключаются параллельно, так что каждая из ламп или бобышек и приборов может работать независимо. Чтобы мы могли управлять отдельными лампами или нагрузками, они должны быть подключены параллельно.

• Каждое подключенное электрическое устройство и устройство не зависят от других. Таким образом, включение / выключение устройства не повлияет на другие устройства и их работу.
• В случае обрыва кабеля или удаления какой-либо лампы все цепи и подключенные нагрузки не разорвутся, другими словами, другие светильники / лампы и электроприборы по-прежнему будут работать без сбоев.
• Если добавить больше ламп в параллельные цепи освещения, их яркость не будет уменьшена (как это происходит только в цепях последовательного освещения).Потому что напряжение одинаково в каждой точке параллельной цепи. Короче говоря, они получают то же напряжение, что и напряжение источника.
• Можно добавить дополнительные осветительные приборы и точки нагрузки в параллельных цепях в соответствии с будущими потребностями, если цепь не будет перегружена.
• Добавление дополнительных устройств и компонентов не приведет к увеличению сопротивления, но уменьшит общее сопротивление цепи, особенно когда используются устройства с высоким номинальным током, такие как кондиционер и электрические обогреватели.
• параллельная проводка более надежна, безопасна и проста в использовании. Неисправности в параллельных цепях освещения.
• При добавлении дополнительной лампочки в параллельную цепь требуется больше тока.
• Батарея разряжается быстрее при установке постоянного тока.
• Схема параллельного подключения более сложна по сравнению с последовательным подключением.

Связанное сообщение: Какая лампа светится ярче при последовательном и параллельном подключении и почему?

Схема не является последовательной или параллельной на следующем рисунке, т.е. это последовательно-параллельная схема. Первые три лампы (B ₁ , B ₂ и B ₃ ) подключены параллельно, а переключатели (S ₁ , S ₂ и S ₃ ) подключены последовательно.B ₇ , B ₈ , B ₉ и B ₁₀ последовательно соединены друг с другом, в то время как они параллельны первым трем лампочкам (B ₁ , B ₂ и B ₃ ) в то время как переключатели (S5 и S6) параллельно подключены к лампе (B ₁₀ ). Кроме того, лампы (B ₄ , B ₅ и B ₆ ) и выключатель (S ₇ ) включены последовательно друг с другом, в то время как они параллельны (B ₁ , B ₂ и B ₃ ) и так далее.

Поскольку схема является комбинацией последовательной и параллельной, мы не можем упростить ток, напряжение, сопротивление и мощность с помощью простого закона Ома. Мы должны применить различные теоремы, такие как теоремы Нортона, Тевенина, теоремы о максимальной передаче мощности и т. Д., Или упростим схему в основных последовательных и параллельных схемах, чтобы найти все эти величины.

Наиболее распространенная в настоящее время установка бытовой электропроводки с использованием этого метода электропроводки.

Ниже в данной таблице показаны основные различия между последовательным и параллельным подключением.

Последовательное соединение — это тип соединения всех цепей или их отсутствия.Это означает, что если одно из устройств выйдет из строя, все другие устройства также выйдут из строя, поэтому этот тип подключения хорош только тогда, когда мы хотим защитить устройство. Когда плавкий предохранитель сгорает, например, из-за высокого тока, устройство его защищает не будет повреждена, потому что ток больше не будет достигать ее. В то время как последовательное соединение является полным или нулевым, параллельное соединение дает вам возможность дать нагрузкам и приборам их индивидуальный переключатель. Параллельное соединение обеспечивает сопротивление протеканию тока по сравнению с последовательным соединением.

Резисторы сопротивлением 100 Ом и 150 Ом, подключенные параллельно, будут иметь меньшее влияние на электрический ток по сравнению с резисторами 50 Ом и 40 Ом, подключенными последовательно. В электронных устройствах параллельное соединение имеет первостепенное значение. Все элементы в блоке питания подключены параллельно. Параллельное соединение продлевает срок службы электроэнергии. Сами элементы имеют свое внутреннее сопротивление, поэтому, если они были подключены последовательно, некоторая часть энергии будет потеряна, преодолевая внутреннее сопротивление, поскольку его влияние выше при последовательном подключении, чем при параллельном.

Похожие сообщения:

Параллельные цепи постоянного тока — инженерное мышление

Узнайте, как работают параллельные схемы и как их рассчитывать. Сценарии проблем также подробно описаны в конце этой статьи, чтобы вы могли их решить.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство по YouTube.

Что такое параллельные схемы?

Мы можем соединять компоненты цепи последовательно, параллельно или в комбинации последовательно и параллельно.

Когда мы помещаем лампу последовательно или параллельно батарее, электроны будут течь от отрицательной клеммы батареи по проводу через лампу, а затем к положительной клемме батареи.

В этих анимациях мы используем поток электронов от отрицательного к положительному, но вы, возможно, привыкли видеть обычный поток от положительного к отрицательному. На самом деле происходит поток электронов. Традиционный поток был исходной теорией, и ее до сих пор преподают, потому что ее легче понять.Просто помните о двух и о том, какой из них мы используем.

Как он соотносится с последовательными цепями?

В серийной комплектации; электроны могут двигаться только по одному пути. Если мы включим две лампы в последовательную цепь, они обе будут светить, но если одна из лампочек сломается, вся цепь перестанет работать, потому что есть только один путь для движения. Вы могли видеть это с гирляндами огней, такими как гирлянды. Когда загорается одна лампочка, перестает работать вся вереница огней.

Решением этой проблемы является параллельное подключение ламп. Когда мы делаем это, мы предоставляем электронам несколько путей. Если одна лампа перестанет работать, цепь продолжит работать, за исключением разорванного пути.

Напряжение в параллельных цепях.

Допустим, мы возьмем батарею на 1,5 В, если мы используем мультиметр для измерения на двух концах, мы получим 1,5 В. Но если мы измеряем тот же конец, мы получим нулевое значение. Почему? Потому что мы можем измерить только разницу в напряжении между двумя разными точками.

Напряжение похоже на давление в водопроводной трубе. Если вы наполняете бак, значит, давление воды высокое, мы можем измерить давление по манометру. Манометр сравнивает две точки: давление внутри трубы с давлением снаружи трубы, чтобы узнать, в чем разница. Когда резервуар пуст, манометр показывает ноль, потому что давление внутри трубы и снаружи трубы одинаковое, поэтому ему не с чем сравнивать, и поэтому он равен нулю.

То же с напряжением. Мы можем измерить только разницу в напряжении между двумя точками. Когда мы подключаем компонент к батарее, он испытывает разницу в напряжении между двумя точками или клеммами батареи. Напряжение или давление заставят электроны проходить через компонент.

В параллельных цепях напряжение одинаково везде в цепи. Неважно, куда мы подключаем мультиметр — мы получаем одинаковые показания. Почему? Потому что каждый компонент подключен напрямую как к положительной, так и к отрицательной клеммам батареи, поэтому они получают полное давление.В последовательных цепях компоненты были соединены друг с другом, поэтому напряжение уменьшилось. Но при параллельном подключении есть несколько маршрутов, и каждый подключается непосредственно к батарее.

Формулы напряжения для параллельной цепи

Когда мы используем напряжение в формулах для параллельных цепей, это очень просто, потому что это одно и то же значение, это просто напряжение подключенной батареи.

Например, в схеме ниже; общий ток составляет 2А, а полное сопротивление — 3 Ом.Какое напряжение у аккумулятора? Из закона Ома мы знаем, что нам нужна формула: напряжение = ток, умноженный на сопротивление, чтобы напряжение равнялось 2А, умноженному на 3 Ом, что дает нам 6 вольт.

Другой пример, приведенная ниже цепь подключена к батарее 12 В. Какое падение напряжения на торцевой лампе? Легко, мы вычисляем напряжение, снова умножая ток и сопротивление. Через него протекает ток 1,5 А и сопротивление 8 Ом. 1,5 А, умноженные на 8 Ом, дают нам 12 В.

Если мы подключим две батареи по 1,5 В последовательно, напряжение возрастет до 3 В. Электроны усиливаются второй батареей, поэтому их давление или напряжение увеличиваются.

Однако, когда мы подключаем батареи параллельно, напряжение не увеличивается. Мы получаем только 1,5 В. В этой конфигурации батареи не могут усиливать друг друга, пути для электронов объединяются, а затем разделяются, поэтому поток электронов распределяется между батареями. Таким образом, батареи не могут обеспечивать большее напряжение, однако их емкость увеличилась, поэтому они могут обеспечивать 1.5 В дольше, чем одна батарея на 1,5 В.

Мы подробно рассмотрели основы напряжения в предыдущей статье; проверить, что из ЗДЕСЬ .

Ток в параллельных цепях

Помните, что ток — это поток электронов. Нам нужно, чтобы электроны текли в одном направлении, чтобы приводить в действие такие вещи, как лампы. Мы прикладываем разность напряжений к компоненту, чтобы заставить электроны двигаться. Чем больше напряжение, тем больше электронов будет течь.Скорость электронов останется прежней, но количество движущихся электронов будет изменяться. Чем больше у нас движется электронов, тем выше ток. Мы обозначаем ток буквой I и измеряем ток в амперах, но обычно сокращаем это значение до ампер.

Если мы подключим лампу с сопротивлением 1 Ом к батарее на 1,5 В, общий ток (It) в цепи будет 1,5 А. Мы можем измерить это, вставив в цепь мультиметр.Или мы можем рассчитать это, используя закон Ома и формулу: ток = напряжение, деленное на сопротивление.

Мы подробно рассмотрели закон сопротивления в предыдущей статье, проверьте это ЗДЕСЬ .

Если мы затем подключим в цепь вторую резистивную лампу на 1 Ом, подключенную параллельно. Мультиметр показывает увеличение общего тока до 3 ампер. Но если мы измерим ток через лампы по отдельности, мы увидим, что мультиметры покажут 1,5 А на каждой. В проводе между двумя лампами мы также увидим 1.5А тока. Так что здесь происходит? Мы видим, что ток разделится, и электроны будут течь по всем доступным маршрутам, чтобы вернуться к батарее, а затем рекомбинировать. Мы также можем видеть, что общий ток — это сумма тока в каждой ветви. Итак, рассчитываем общий ток по формуле It = I1 + I2

Если мы заменим лампу 1 резистивной лампой 2 Ом, чтобы удвоить сопротивление на этой ветви, то общий ток уменьшится до 2,25 А, лампа 1 увидит ток 0.75A и будет менее ярким, лампа 2 продолжит показывать 1,5 A, а счетчик между лампами 1 и 2 по-прежнему будет показывать 1,5 A. Следовательно, мы можем видеть, что ток, протекающий в каждой ветви, зависит от сопротивления ветви, и, опять же, общий ток в цепи является суммой токов в каждой из ветвей. Это = I1 + I2

Если мы добавим в схему третью лампу на 1 Ом и снова заменим лампу 1 на 1 Ом, так что 3 лампы на 1 Ом подключены параллельно, мы увидим, что общий ток в цепи теперь равен 4.5A (It = I1 + I2 + I3), и каждая лампа продолжает получать ток всего 1,5 А. Мультиметр на проводе между лампами 1 и 2 увеличился до 3 А, но счетчик между лампами 2 и 3 показывает всего 1,5 А.

Если мы удвоим напряжение с 1,5 В до 3 В, то удвоится и ток. Общий ток увеличивается до 9А, ток между лампами 1 и 2 увеличивается до 6А, и теперь каждая лампа испытывает ток 3А.

Таким образом, мы можем видеть, что приложенное напряжение будет изменять ток. Общий ток также зависит от сопротивления каждой ветви и количества подключенных ветвей.

Давайте посмотрим более подробные объяснения того, как это вычислить, посмотрим, сможете ли вы решить эту проблему раньше, чем мы. Сначала попробуем простое. Найдем общий ток.

Расчет общего тока

Возьмем простую параллельную схему с 2 резисторами и аккумулятором на 12 В. Резистор 1 имеет сопротивление 15 Ом и ток 0,8 А. Резистор 2 имеет сопротивление 24 Ом, и через него протекает ток 0,5 А. Что покажет мультиметр для полного тока в цепи?

Ну, мы знаем, что полный ток в цепи равен сумме токов во всех ветвях.Таким образом, 0,8 А + 0,5 А — это всего 1,2 А.

Что, если мы знаем общий ток и ток в одной ветви, как нам найти ток в другой ветви? Легко, мы просто вычитаем. Итак, в этом примере у нас есть батарея 12 В, подключенная к двум резисторам. Общий ток составляет 3А, а ток ответвления — 1,8А. Таким образом, ток во второй ветви равен 3А, вычесть 1,8А, что дает нам 1,2А.

Как рассчитать ток в простой ветке? Мы используем формулу Ток = Напряжение, деленное на сопротивление.Допустим, у нас есть три резистора, подключенных параллельно к батарее на 6 В. Сопротивление первого резистора составляет 10 Ом, второго резистора — 2 Ом, а третьего резистора — 5 Ом. Какой ток протекает через каждый?

Давайте сначала посмотрим на резистор, ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Таким образом, 6 В, разделенное на 10 Ом, дает нам 0,6 А. Резистор 2 равен 6 В, разделенным на 2 Ом, что составляет 3 А, а третий резистор — 6 В, разделенным на 5 Ом, что составляет 1,2 А. Таким образом, ток в этой части будет 1,2 А, потому что есть ток только от одного резистора.Ток в этом проводе будет 4,2 А, потому что через него проходит ток второго и третьего резисторов. Ток здесь — это общий ток, равный 4,8 А, потому что через него протекает ток всех трех ветвей.

Полное сопротивление в параллельной цепи

Это та часть, с которой люди борются больше всего, она кажется сложной из-за формулы, которую мы используем. Но им легко пользоваться, и мы покажем вам, как это сделать.

Чтобы упростить задачу, мы создали для вас бесплатный онлайн-калькулятор, который поможет вам найти полное сопротивление параллельной цепи.
Вы можете найти этот ЗДЕСЬ .

В последовательной цепи полное сопротивление цепи было просто сложенным сопротивлением каждого компонента, почему? Поскольку электроны должны были пройти через каждый из них, поэтому чем больше резисторов они прошли, тем больше увеличивалось общее сопротивление.

Однако при использовании параллельных цепей мы обеспечиваем множество различных путей для прохождения электронов. Поэтому вместо этого мы выясняем, насколько проводящей является каждая ветвь или насколько легко электричество может проходить через каждую ветвь.Затем мы объединяем эти значения и затем конвертируем их обратно в сопротивление.

Рассмотрим простую параллельную схему с двумя резисторами 10 Ом. Как найти полное сопротивление цепи?

Мы используем эту формулу, RT = 1/1 / R1 + 1 / R2. Затем мы заменяем значения R1 и R2 на наши значения резистора 1 и резистора 2. Мы начинаем снизу и делим 1 на 10 Ом для обоих, что дает нам 0,1 + 0,1. Таким образом, формула теперь уменьшена до 1, деленного на 0,1 + 0,1, поэтому мы складываем два десятичных знака вместе, чтобы получить 0.2 формула теперь делит 1 на 0,2, поэтому мы делим 1 на 0,2, чтобы получить общее сопротивление 5 Ом.
Если вы делаете этот расчет на калькуляторе или в Excel, просто не забудьте использовать скобки.

Итак, хотя у нас было два резистора по 10 Ом, общее сопротивление всего 5 Ом. Это потому, что по мере того, как ток был разделен, сопротивление уменьшилось.

Если бы у нас было два резистора по 5 Ом, то общее сопротивление было бы 2,5 Ом.

Если бы у нас были резисторы на 10 и 5 Ом, то общее сопротивление было бы 3.33 Ом

Если у нас будет больше резисторов, мы просто продолжаем добавлять их в формулу. Например, три резистора 10 Ом дают нам 1, разделенное на: 1 на R1, плюс 1 на R2, плюс 1 на R3. Мы вводим наши значения резистора, и мы снова получаем 3,33 Ом.

А 10 Ом, резистор 5 Ом и 2 Ом дают нам общее сопротивление 1,25 Ом.

Почему мы используем в формуле все эти единицы, разделенные на доли резисторов? Вам действительно не нужно помнить, зачем мы это делаем, вам просто нужно запомнить формулу, которую мы используем.Но мы просто кратко объясним, почему мы так поступаем.

Поскольку существует много путей для прохождения тока, вместо этого мы выясняем, насколько хорошо электричество может проходить через каждый путь, то есть проводимость, которая противоположна сопротивлению или обратна ему. Поскольку мы уже знаем значения сопротивления резисторов, мы можем просто инвертировать значение, чтобы найти противоположное.

Рассматривая резистор 10 Ом, мы также можем записать 10 = 10, разделенное на 1. Поскольку 10, разделенное на 1, равно 10, вы можете сделать это с любым числом.Затем мы инвертируем число, чтобы найти проводимость или обратную величину, и мы делаем это, переворачивая знаменатель и числитель. Таким образом, мы получаем 1, разделенную на 10, что составляет 0,1

. Мы можем вернуть его обратно к сопротивлению, снова уменьшив его на 1, потому что это наоборот. Таким образом, 1, разделенное на 0,1, равно 10.

Если бы у нас был резистор на 1 Ом, то у нас была бы проводимость 1. Если бы у нас был резистор на 1000 Ом, у нас была бы проводимость 0,001, поэтому вы можете видеть, что электричеству будет легче проходить через резистор 1 Ом, потому что у него лучшая проводимость.

Итак, как только мы выясним, насколько проводящим является каждый путь, мы складываем их вместе, чтобы найти нашу общую проводимость. 2 = 36, поэтому 36/10 равно 3.2 = 36, поэтому 36/5 составляет 7,2 Вт. В качестве альтернативы 6 В, умноженное на 1,2 А, также дает нам 7,2 Вт

Таким образом, общая потребляемая мощность составляет 3,6 Вт + 7,2 Вт, что составляет 10,8 Вт

Мы также могли бы найти это, умножив напряжение на общий ток, общий ток для этой цепи составляет 1,8 А, поэтому 6 В, умноженное на 1,8 А, составляет 10,8 Вт

Или мы могли бы использовать квадрат напряжения, разделенный на общее сопротивление. Общее сопротивление этой цепи составляет 3,33 Ом, поэтому квадрат 6В равен 36, разделенному на 3.33 Ом — это 10,8 Вт

Проблемы и решения, вы можете решить?

Теперь давайте посмотрим, сможете ли вы решить эти проблемы.

Вопрос 1) У нас четыре резистора параллельно. 10 Ом, 20 Ом, 2 Ом и 3 Ом. Какое полное сопротивление цепи?

Ответ

Вопрос 2) У нас есть три резистора, подключенных параллельно к батарее 6В. Полный ток в цепи равен 2.5А, резистор 1 — 10 Ом при токе 0,6 А, резистор 2 — 15 Ом при неизвестном токе, а резистор 3 имеет неизвестное значение сопротивления и неизвестный ток. Рассчитайте ток, протекающий через резистор 2, а также ток и сопротивление резистора 3.

Ответ

Сначала мы находим ток в резисторе 2, используя закон Ома. Ток = напряжение, деленное на сопротивление.
6В разделить на 15 Ом равно 0,4А

Теперь мы находим ток в резисторе 3, вычитая ток резистора 1 и резистора 2 из общего тока.Общий ток составляет 2,5 А, вычесть 0,6 А, и 0,4 А дает нам 1,5 А, протекающие через резистор 3.

Теперь снова находим сопротивление резистора 3 по закону Ома. Сопротивление — это напряжение, деленное на ток. Таким образом, 6 В, разделенные на 1,5 А, дают нам сопротивление 4 Ом.