Важно! В ПУЭ указывается, что силовые нагрузки можно соединять параллельно в том случае, если провод питания может выдержать суммарную нагрузку одновременно работающих устройств. Когда розетки будут установлены, от каждой из них к распредкоробке протягивают прямой провод.

Правила для различных соединений проводников

Для обоих вариантов соединения существуют правила подсчета различных параметров электрической цепи.

Законы последовательной цепи

Законы последовательного соединения имеют такой вид:

• ток на всех участках цепочки идентичен, тогда как напряжение на ее концах равно сумме значений для каждого ее участка;
• у соединенных конденсаторов электрозаряды на обкладках примут одинаковые значения;
• когда в такую цепь соединены резисторы, ток идет в начале через первый элемент, потом через второй и, последовательно проходя все устройства, доходит до последнего (общая величина спада напряжения равна суммированным потерям его для каждого из резисторов).

Законы параллельного соединения проводников

Здесь следующая картина:

• когда электроприбор перегорает, путь электротока не блокируется, а остальные приборы не выключаются;
• ток распределяется на все распараллеленные участки и принимает на них разные значения, напряжение везде остается прежним;
• при подключении конденсаторов заряд на каждом из них равен произведению напряжения (одинакового для всех) и емкости конкретного устройства, общая емкость равна суммированным показателям всех приборов.

Смешанное соедиение проводников

Смешанное соединение – сложная конфигурация из нескольких проводников, часть из которых коммуницируют параллельно, часть – последовательно. Чтобы рассчитать значения разных показателей (ток, сопротивление и т.д.) для такого соединения, его разбивают на структурные элементы и проводят вычисления для каждого из них. При подсчете данных для укрупненных единиц их можно заменять на эквивалентные.

Примеры смешанных схем

При соединении нескольких устройств в одну цепочку важно выбрать правильный способ соединения. Если он не будет соответствовать практическим задачам, устройства не будут функционировать корректно.

Видео

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

«Физика — 10 класс»

Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от напряжения на нём?
Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от его сопротивления?

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности.

К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

Последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочерёдно друг за другом. На рисунке (15.5, а) показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления R

Сила тока в обоих проводниках одинакова, т. е.

I₁ = I₂ = I.         (15.5)

В проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время проходит один и тот же заряд.

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках:

U = U₁ + U₂.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков с сопротивлениями проводников R1 и R2, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно:

R = R₁ + R₂.         (15.6)

Это правило можно применить для любого числа последовательно соединённых проводников.

Напряжения на проводниках и их сопротивления при последовательном соединении связаны соотношением

Параллельное соединение проводников.

На рисунке (15.5, б) показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 сопротивлениями R₁ и R₂. В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I₁ и I₂.

Так как в точке а — разветвлении проводников (такую точку называют узлом) — электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время. Следовательно,

I = I₁ + I₂.         (15.8)

Напряжение U на концах проводников, соединённых параллельно, одинаково, так как они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространённый способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь. Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков проводников сопротивлениями R₁ и R₂, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

Отсюда следует, что для двух проводников

Напряжения на параллельно соединённых проводниках равны: I₁R₁ = I₂R₂. Следовательно,

Обратим внимание на то, что если в какой-то из участков цепи, по которой идёт постоянный ток, параллельно к одному из резисторов подключить конденсатор, то ток через конденсатор не будет идти, цепь на участке с конденсатором будет разомкнута. Однако между обкладками конденсатора будет напряжение, равное напряжению на резисторе, и на обкладках накопится заряд q = CU.

Рассмотрим цепочку сопротивлений R — 2R, называемую матрицей (рис. 15.6).

На последнем (правом) звене матрицы напряжение делится пополам из-за равенства сопротивлений, на предыдущем звене напряжение тоже делится пополам, поскольку оно распределяется между резистором сопротивлением R и двумя параллельными резисторами сопротивлениями 2R и т. д. Эта идея — деления напряжения — лежит в основе преобразования двоичного кода в постоянное напряжение, что необходимо для работы компьютеров.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Виды соединения проводников в электроустановках: последовательно или паралелльно

В электротехнике применяют разные виды соединения проводников. Определенные особенности следует учитывать при подключении мощных потребителей и создании схем с малыми токами. Существенное значение имеет надежность соединений. Решить практические задачи без ошибок поможет изучение данной публикации. Кроме действующих правил, здесь представлены основы технологических процессов с подробным описанием отдельных операций.

Для создания действующей электрической схемы надо уточнить теоретические и практические детали

Прежде, чем начать соединять провода

Подключение функциональных компонентов по изображенной на рисунке схеме выполняют с учетом выходных параметров источника питания. Приемники электрической энергии, лампы обладают определенным сопротивлением. Эти приборы создают с расчетом на определенное напряжение. В указанном варианте сила тока не изменяется в любой точке цепи. Базовые показатели рассчитывают по закону Ома (R=U/I).

Каждый компонент создает разницу потенциалов, поэтому итоговая величина определяется суммой отдельных показателей (U общ. = U1+U2, где U1 и U2 – падение напряжение на первой и второй лампе, соответственно). Добавив сопротивление, можно изменить схему с учетом характеристик определенного осветительного прибора.

Принцип соединения проводов

Приведенный пример поясняет физику основных процессов. При составлении любой электрической цепи необходимо учитывать взаимное влияние главных параметров: тока, напряжения и сопротивления. Квалифицированные преобразования должны упрощать итоговое конструкторское решение схемы. Такие действия называют эквивалентными, если значения электрических параметров начального и трансформированного вариантов остаются неизменными.  

Последовательное и параллельное соединения проводников

Выше описано, какое соединение проводников в электротехнике называют последовательным. Типичным примером готового устройства является стандартная елочная гирлянда. Несложно догадаться, что в единой цепи выход из строя одного элемента нарушает общую функциональность.

Устраняют отмеченный недостаток параллельным соединением проводников

Этот вариант отличается повышенной надежностью. Его применяют в многорожковых люстрах. Если перегорает одна лампочка, источник света сохраняет частичную функциональность.    

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для определения с выбором подходящей схемы следует изучить стандартные соединения совместно с расчетами. В последовательном варианте общее сопротивление, как и напряжение, суммируют (R общ= R1+ R2+…+RN). Для параллельного – пользуются формулой 1/R=1/R1+1/R2, или R=R1*R2/(R1+R2).

Схема и расчеты для параллельного соединения

Здесь напряжение в узлах (точки «А» и «В») остается неизменным, поэтому при разрыве цепи светимость лампы не изменяется. Сила тока в отдельных участках определяется сопротивлением.

К сведению. Узлами в электротехнике называют точки, в которых соединяются 3 и большее количество проводников. 

Расчет смешанной схемы делают последовательно

 

Для упрощения трансформируют исходный вариант в удобный эквивалент, пользуясь узловыми точками для проверки

Лишний элемент

В этом примере ток через сопротивление R5 не идет, вне зависимости от номинала соответствующего компонента. Дело в том, что при одинаковых значениях на параллельных участках (проверочная формула – R1*R4=R2*R3) разница потенциалов между узлами «С» и «D» нулевая. Удаление этого элемента не изменит электрические характеристики схемы.

Подключение в распределительной коробке

Узловые точки удобно создавать с применением специализированных изделий. Типовые коробки создают из непроводящего, устойчивого к процессам коррозии пластика. В современных моделях предусмотрены входные отверстия с заглушками, фиксаторы для кабельной продукции. Крышка закрепляется герметично, обеспечивая дополнительную защиту от неблагоприятных внешних воздействий.

При большом количестве проводов случайные ошибки исключают с применением разноцветных оболочек

Технические нюансы разных видов соединения проводов

Многие важные решения зависят от реальных условий монтажа и последующей эксплуатации. Вместо дешевого проводника из алюминия профильные специалисты предпочитают медь. Некоторое увеличение стоимости компенсируется меньшим удельным сопротивлением, стойкостью к изгибам, долговечностью. Класс защитных оболочек выбирают с учетом огнестойкости строительных конструкций.

Для удобного и надежного соединения многожильных проводников пользуются наконечниками. Некоторые изделия такого типа устанавливают с применением специального прессующего инструмента.

Соединения проводников в электрической цепи

Уточнить условия безопасного для человека способа подключения бытового и промышленного оборудования можно с помощью нормативных документов (седьмое издание «Правил устройства электроустановок»). В ПУЭ соединение проводов скруткой не предусмотрено. Однако для полноты обзора ниже представлены все популярные технологии.

Пайка электрических проводов

Такой вариант хорошо подходит для соединения медных изделий по следующей инструкции:

• снимают изоляцию (декоративные и защитные оболочки) на 35-50 мм;
• зачищают проводник до металлического блеска;
• расплавляют припой и канифоль, смазывают узел соединения;
• для остывания не применяют принудительный обдув;
• изолируют созданное соединение с применением термоусадочной трубки.

Алюминиевые проводники соединяют с применением специализированного флюса.

Для пайки платы, других сложных операций пригодится подобное приспособление с увеличительной лупой и держателями

Соединение проводов типа скрутка

Суть этой технологии определена названием. Очищенные проводники скручивают. Для изоляции пользуются электротехнической лентой с липким слоем, термоусадочной трубкой или полимерным колпачком СИЗ. Последний вариант – самый надежный, так как обеспечивает защиту от механических повреждений.

Сварка проводников в электрических соединениях

Эту процедуру выполняют с применением сварочного аппарата. Дугу создают с помощью электрода, сделанного из углерода. Особым составом предотвращают проникновение в место расплава кислорода. Чтобы соединение смогло послужить долго, кроме хорошо отработанных профессиональных реакций, понадобится точная настройка оборудования.     

Соединение при помощи клеммной колодки

В этом варианте особые навыки не нужны, поэтому правильные действия вполне по силам любому пользователю со средними способностями. Очищенные проводники надежно закрепляются винтовыми соединениями без чрезмерных усилий. В некоторых случаях для лучшей совместимости применяют цилиндрические (пластинчатые, кольцевые) наконечники.

Клеммные колодки для силового кабеля

Смешанное подключение

Если дополнить скрутку пайкой, созданное соединение вполне будет соответствовать нормативам ПУЭ. Различные варианты можно комбинировать с условием сохранения хорошего состояния функциональных параметров.

Выбрав, какое соединение подходит для каждого участка проекта, создают электрическую схему. Чертеж с пояснениями пригодится для составления перечня с кабелями, распределительными коробками, выключателями, расходными материалами, другими комплектующими. При скрытой установке специалисты рекомендуют делать фото, чтобы сохранить точное месторасположение функциональных элементов. Сложные расчеты (активные нагрузки, соединения «звездой» и др.) делают с помощью специализированных компьютерных программ. Соблюдение действующих правил поможет выполнить предписания ПУЭ, обеспечит безопасность, продлит срок службы созданной системы.

Видео