Помогите с физикой.
1.Почему последовательная цепь сопротивлений называется делителем напряжений?
2.Почему цепь параллельно соединенных сопротивлений называется делителем электрического тока?
3.В последовательной цепи не изменяется . а в параллельной цепи не изменяется .
Лучший ответ
1. Потому что общее напряжение делится на части:
2. Потому что общий ток делится на части:
3. В последовательной цепи не изменяется ток, а в параллельной цепи не изменяется напряжение.
Остальные ответы
1 «делителем напряжений» — потому что такая последовательность сопротивлений _делит_ общее напряжение на части, пропорциональные этим сопротивлениям
1. при параллельном соединении сопротивлений напряжение равно сумме напряжений на участках. так как напряжение это разность потенциалов, то можно объяснить это так:
напряжение на участке 1-2 равно фи1 — фи 2.
напряжение на участе 2-3 равно фи2 — фи3.
а напряжение на участке 1-3 фи 1 — фи 3.
сопротивления условно разделяют цепь на участки с напряжениями равными в сумме общему напряжению.
2. при параллельнм соединении проводников общая сила тока на выходе равна сумме токов в проводниках. известно, что так «выбирает» путь наименьшего сопростивления, поэтому можно «выбрать» по какому проводу пустить так, если прикладывать дополнительную нагрузку к проводникам.
Последовательные и параллельные цепи — Series and parallel circuits
. Компоненты электрической цепи или электронной схемы могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Два самых простых из них называются последовательными и параллельными и встречаются часто. Компоненты, соединенные последовательно, соединяются по единому токопроводящему пути, поэтому один и тот же ток течет через все компоненты, но напряжение падает (теряется) на каждом из сопротивлений. В последовательной цепи сумма напряжений, потребляемых каждым отдельным сопротивлением, равна напряжению источника. Компоненты, соединенные параллельно, соединяются по нескольким путям, так что ток может разделяться; одинаковое напряжение прикладывается к каждому компоненту.
Цепь, состоящая исключительно из компонентов, соединенных последовательно, известна как последовательная цепь ; аналогично, полностью параллельное соединение известно как параллельная цепь .
В последовательной цепи ток, протекающий через каждый из компонентов, одинаков, а напряжение в цепи равно сумма индивидуальных падений напряжения на каждом компоненте. В параллельной цепи напряжение на каждом из компонентов одинаково, а полный ток представляет собой сумму токов, протекающих через каждый компонент.
Рассмотрим очень простую схему, состоящую из четырех лампочек и 12 -вольт автомобильный аккумулятор. Если провод соединяет батарею с одной лампочкой, со следующей лампочкой, со следующей лампочкой, со следующей лампочкой, а затем обратно с батареей в одну непрерывную петлю, говорят, что лампочки соединены последовательно. Если каждая лампочка подключена к аккумулятору в отдельной петле, говорят, что лампы параллельны. Если четыре лампочки соединены последовательно, через все они протекает один и тот же ток, а падение напряжения составляет 3 вольта на каждой лампочке, чего может быть недостаточно, чтобы они светились. Если лампочки подключены параллельно, токи, протекающие через лампочки, объединяются, образуя ток в батарее, а падение напряжения на каждой лампочке составляет 12 вольт, и все они светятся.
В последовательной цепи каждое устройство должно функционировать, чтобы цепь была замкнутой. Если в последовательной цепи перегорает одна лампочка, разрывается вся цепь. В параллельных цепях каждая лампочка имеет свою собственную цепь, поэтому все лампочки, кроме одной, могут перегореть, а последняя по-прежнему будет работать.
- 1 Последовательные цепи
- 1.1 Ток
- 1.2 Напряжение
- 1.3 Единицы сопротивления
- 1.4 Катушки индуктивности
- 1.5 Конденсаторы
- 1.6 Переключатели
- 1.7 Элементы и батареи
- 2.1 Напряжение
- 2.2 Ток
- 2.3 Единицы сопротивления
- 2.4 Катушки индуктивности
- 2,5 Конденсаторы
- 2.6 Переключатели
- 2.7 Элементы и батареи
Последовательные цепи
Последовательные цепи иногда называют токами -связанная или гирляндная цепь -связанная. ток в последовательной цепи проходит через все компоненты в цепи. Следовательно, все компоненты в последовательном соединении проходят одинаковый ток.
Последовательная цепь имеет только один путь, по которому может течь ее ток. Размыкание или разрыв последовательной цепи в любой точке приводит к «размыканию» или прекращению работы всей цепи. Например, если даже одна из лампочек в цепочке рождественских елок старого образца перегорела или была удалена, вся цепочка перестанет работать, пока лампочка не будет заменена.
Ток
I = I 1 = I 2 = ⋯ = I n = I_ = \ cdots = I_ >\>
В Последовательная схема, ток одинаков для всех элементов.
Напряжение
В последовательной цепи напряжение представляет собой сумму падений напряжения на отдельных компонентах (единицах сопротивления).
V = V 1 + V 2 + ⋯ + V n + V_ + \ dots + V_ >
единиц сопротивления
общее сопротивление двух или более резисторов, соединенных последовательно, равно сумме их отдельных сопротивлений:
R total = R s = R 1 + R 2 + ⋯ + R n > = R _ > = R_ + R_ + \ cdots + R_ >
Rs =>Сопротивление в серии
Электрическая проводимость представляет собой величину, обратную сопротивление. Таким образом, полную проводимость последовательной цепи из чистых сопротивлений можно рассчитать по следующему выражению:
Для особого случая, когда два последовательно соединенных сопротивления, общая проводимость равна:
Катушки индуктивности
Катушки индуктивности следуют тому же закону, в котором общая индуктивность несвязанных катушек индуктивности, включенных последовательно, равна сумме их индивидуальных индуктивностей:
L total = L 1 + L 2 + ⋯ + L n < \ displaystyle L _ > = L_ + L_ + \ cdots + L_ >
Однако в некоторых ситуациях трудно предотвратить влияние соседних индукторов друг на друга, как магнитное поле одного устройства, связанное с обмотками его соседей. Это влияние определяется взаимной индуктивностью M. Например, если две катушки индуктивности включены последовательно, есть две возможные эквивалентные индуктивности в зависимости от того, как магнитные поля обоих индукторов влияют друг на друга.
Когда имеется более двух катушек индуктивности, взаимная индуктивность между каждой из них и то, как катушки влияют друг на друга, усложняет расчет. Для большего количества катушек общая комбинированная индуктивность определяется суммой всех взаимных индуктивностей между различными катушками, включая взаимную индуктивность каждой данной катушки с самой собой, которую мы называем самоиндукцией или просто индуктивностью. Для трех катушек имеется шесть взаимных индуктивностей M 12 > , M 13 > , M 23 > и M 21 > , M 31 > и M 32 > . Есть также три самоиндукции трех катушек: M 11 > , M 22 > и M 33 > .
L total = (M 11 + M 22 + M 33) + (M 12 + M 13 + M 23) + (M 21 + M 31 + M 32) > = (M_ + M_ + M_ ) + (M_ + M_ + M_ ) + (M_ < 21>+ M_ + M_ )>
По взаимности, M ij > = M ji > , чтобы можно было объединить две последние группы. Первые три члена представляют собой сумму самоиндуктивности различных катушек. Формула легко распространяется на любое количество последовательных катушек с взаимной связью. Этот метод можно использовать для определения самоиндукции больших катушек проволоки любой формы поперечного сечения путем вычисления суммы взаимной индуктивности каждого витка проволоки в катушке с каждым вторым витком, поскольку в такой катушке все витки последовательно.
Конденсаторы
Конденсаторы подчиняются тому же закону с использованием обратных величин. Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов равна обратной величине суммы обратных их индивидуальных емкостей:
Переключатели
Два или более переключателя последовательно образуют логическое И ; цепь пропускает ток, только если все переключатели замкнуты. См. И вентиль.
Элементы и батареи
A батарея — это совокупность электрохимических элементов. Если элементы соединены последовательно, напряжение батареи будет суммой напряжений элементов. Например, 12-вольтовый автомобильный аккумулятор содержит шесть последовательно соединенных 2-вольтовых элементов. Некоторые автомобили, например грузовики, имеют две батареи на 12 В, соединенные последовательно, для питания 24-вольтовой системы.
Параллельные цепи
Сравнение эффективного сопротивления, индуктивности и емкости двух резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов, включенных последовательно и параллельно
Если два или более компонента соединены параллельно, они имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение ) на их концах. Разности потенциалов компонентов одинаковы по величине, и они также имеют одинаковую полярность. На все параллельно включенные компоненты схемы подается одинаковое напряжение. Полный ток — это сумма токов, протекающих через отдельные компоненты, в соответствии с токовым законом Кирхгофа.
Напряжение
. В параллельной цепи напряжение одинаково для всех элементов.
V = V 1 = V 2 =… = V n = V_ = \ ldots = V_ >
Текущий
Текущий в каждом отдельном резисторе определяется по закону Ома. Выравнивание напряжения дает
Единицы сопротивления
Чтобы найти общее сопротивление всех компонентов, сложите обратные сопротивлений R i > каждого компонент и возьмите обратную сумму. Общее сопротивление всегда будет меньше значения наименьшего сопротивления:
Только для двух сопротивлений невзаимное выражение достаточно просто:
Иногда мнемонический продукт выходит за рамки сумма.
Для N равных сопротивлений параллельно, выражение обратной суммы упрощается до:
и, следовательно, к:
Чтобы найти ток в компоненте с сопротивлением R i > , снова воспользуйтесь законом Ома:
Компоненты делят ток в соответствии с их обратными сопротивлениями, поэтому в случае двух резисторов
Старый термин для устройств, соединенных параллельно, — несколько, например, несколько соединений для дуговых ламп.
Поскольку электрическая проводимость G обратно пропорциональна сопротивлению, выражение для общая проводимость параллельной цепи резисторов составляет:
G total = G 1 + G 2 + ⋯ + G n > = G_ + G_ + \ cdots + G_ > .
Отношения для полной проводимости и сопротивления находятся в дополнительном соотношении: выражение для последовательного соединения сопротивлений такое же, как при параллельном соединении проводимости, и наоборот.
Катушки индуктивности
Катушки индуктивности подчиняются тому же закону: общая индуктивность параллельных несвязанных катушек индуктивности равна обратной величине суммы обратных величин их отдельные индуктивности:
Если катушки индуктивности расположены друг в друге магнитных полей, этот подход недопустим из-за взаимной индуктивности. Если взаимная индуктивность между двумя параллельными катушками равна M, эквивалентная катушка индуктивности равна:
Знак M зависит от того, как магнитные поля влияют друг на друга. Для двух одинаковых прочно связанных катушек общая индуктивность близка к индуктивности каждой отдельной катушки. Если полярность одной катушки изменена на обратную, так что M является отрицательным, тогда параллельная индуктивность почти равна нулю или комбинация почти неиндуктивна. Предполагается, что в случае «сильной связи» M очень близко к L. Однако, если индуктивности не равны и катушки сильно связаны, могут быть условия, близкие к короткому замыканию, и высокие циркулирующие токи как для положительных, так и для отрицательных значений М, что может вызвать проблемы.
Более трех катушек индуктивности становятся более сложными, и необходимо учитывать взаимную индуктивность каждой катушки индуктивности друг на друга и их влияние друг на друга. Для трех катушек есть три взаимные индуктивности M 12 > , M 13 > и M 23 > . Лучше всего с этим справиться матричными методами и суммированием членов, обратных матрице L (в данном случае 3 на 3).
Соответствующие уравнения имеют вид: vi = ∑ j L i, jdijdt = \ sum _ L_ <\ frac
>> Конденсаторы
Общая емкость конденсаторов, включенных параллельно, равна сумме их индивидуальных емкостей:
C total = C 1 + C 2 + ⋯ + C n > = C_ + C_ + \ cdots + C_ > .
Рабочее напряжение параллельной комбинации конденсаторов всегда ограничивается наименьшим рабочим напряжением отдельного конденсатора.
Переключатели
Два или более переключателя, включенных параллельно, образуют логическое ИЛИ ; цепь пропускает ток, если замкнут хотя бы один переключатель. См. логический элемент ИЛИ.
Элементы и батареи
Если элементы батареи подключены параллельно, напряжение батареи будет таким же, как напряжение элемента, но ток, подаваемый каждой ячейкой, будет часть общего тока. Например, если батарея состоит из четырех идентичных элементов, соединенных параллельно, и выдает ток 1 ампер, ток, подаваемый каждой ячейкой, будет 0,25 ампер. Если ячейки не идентичны, ячейки с более высоким напряжением будут пытаться зарядить ячейки с более низким, потенциально повреждая их.
Параллельно подключенные батареи широко использовались для питания нити клапана в портативных радиостанциях. Литий-ионные аккумуляторные батареи (особенно аккумуляторы для портативных компьютеров) часто подключаются параллельно для увеличения емкости в ампер-часах. Некоторые солнечные электрические системы имеют параллельные батареи для увеличения емкости; Полное количество ампер-часов приблизительно равно сумме всех ампер-часов подключенных параллельно батарей.
Комбинирование проводимостей
Из законов Кирхгофа мы можем вывести правила комбинирования проводимостей. Для двух параллельных проводимостей G 1 > и G 2 > , напряжение на них равно то же самое и из закона тока Кирхгофа (KCL) полный ток равен
Подстановка проводимости законом Ома дает
G eq V = G 1 V + G 2 V < \ displaystyle G _ > V = G_ V + G_ V \ \,>
и эквивалентная проводимость будет
Для двух проводимостей G 1 > и G 2 > в серии ток через них будет одинаковым, а закон Кирхгофа по напряжению говорит нам, что напряжение на них равно сумма напряжений на каждой проводимости, то есть
Подстановка проводимости законом Ома дает,
что, в свою очередь, дает формулу для эквивалентной проводимости,
Это уравнение можно немного изменить, хотя это особый случай, который изменится таким образом только для двух компонентов.
Обозначение
значение двух параллельных компонентов часто представляется в уравнениях с помощью параллельного оператора, двух вертикальных линий (∥), заимствуя обозначение параллельных линий из геометрии.
R eq ≡ R 1 ∥ R 2 ≡ (R 1 — 1 + R 2 — 1) — 1 ≡ R 1 R 2 R 1 + R 2 > \ Equiv R_ \ parallel R_ \ Equiv \ слева (R_ ^ + R_ ^ \ right) ^ \ Equ <\ frac
>> Это упрощает выражения, которые в противном случае усложнились бы из-за расширения терминов. Например:
R 1 ∥ R 2 ∥ R 3 ≡ R 1 R 2 R 3 R 1 R 2 + R 1 R 3 + R 2 R 3 \ parallel R_ \ parallel R_ \ Equiv R_ R_ > R_ + R_ R_ + R_ R_ >>> .
Применения
Обычно последовательная схема в бытовой электронике применяется в батареях, где несколько элементов, соединенных последовательно, используются для получения удобного рабочего напряжения. Два последовательно соединенных одноразовых цинковых элемента могут питать фонарик или пульт дистанционного управления от 3 вольт; Аккумулятор для ручного электроинструмента может содержать дюжину литий-ионных элементов, соединенных последовательно, чтобы обеспечить 48 вольт.
Последовательные цепи ранее использовались для освещения в поездах электропоездов. Например, если напряжение питания составляет 600 вольт, может быть установлено восемь 70-вольтовых лампочек последовательно (всего 560 вольт) плюс резистор для сброса оставшихся 40 вольт. На смену последовательным схемам для освещения поездов пришли сначала мотор-генераторы, затем твердотельные устройства.
Последовательное сопротивление также может применяться к расположению кровеносных сосудов в данном органе. Каждый орган снабжен большой артерией, более мелкими артериями, артериолами, капиллярами и венами, расположенными последовательно. Общее сопротивление — это сумма отдельных сопротивлений, выраженная следующим уравнением: R общее = R артерия + R артериолы + R капилляры.. Наибольшую долю сопротивления в этой серии вносят артериолы.
Параллельное сопротивление иллюстрируется кровеносной системой. Каждый орган снабжен артерией, ответвляющейся от аорты. Общее сопротивление этого параллельного расположения выражается следующим уравнением: 1 / R total = 1 / R a + 1 / R b +. 1 / R n. R a, R b и R n представляют собой сопротивления почечной, печеночной и других артерий соответственно. Общее сопротивление меньше, чем сопротивление любой из отдельных артерий.
См. Также
- Сетевой анализ (электрические цепи)
- Мост Уитстона
- Преобразование Y-Δ
- Делитель напряжения
- Делитель тока
- Объединение импедансов
- Преобразование эквивалентного импеданса
- Расстояние сопротивления
- Последовательно-параллельная двойственность
- Последовательно-параллельная частичная последовательность
- Последовательная и параллельная пружины
- Гидравлическая аналогия
Ссылки
Дополнительная литература
- Уильямс, Тим (2005). Компаньон дизайнера схем. Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-6370-7 .
- «Комбинации резисторов: сколько значений при использовании резисторов 1 кОм?». журнал EDN.
- Гротц, Бернхард (2018-01-04), «Strömungswiderstand», Mechanik der Flüssigkeiten (на немецком языке)
Внешние ссылки
- Последовательная схема, Параллельная схема
- Последовательные и параллельные схемы, глава из Уроки электрических цепей, том 1 DC, бесплатная электронная книга и Уроки электрических цепей серии.
- Серия- Параллельные комбинированные схемы глава из Уроки электрических цепей, том 1 DC бесплатная электронная книга и серия Уроки электрических цепей.
- Самин Ахмед ХанСколько эквивалентные сопротивления?, Resonance Journal of Science Education, Vol. 17, No. 5, 468-475 (май 2012 г.).
- Видео «Что такое схема, последовательная и параллельная (ElectroBOOM101–005)» от ElectroBOOM.
Последовательно или параллельно? Сравнение последовательных и параллельных цепей
Существует три основных типа электрических цепей: последовательные, параллельные и комбинированные. Понимание этих схемных конфигураций поможет вам в анализе цепей, и с помощью нескольких основных правил вы сможете легко рассчитать ток и напряжение каждого компонента. Итак, в этой статье давайте более подробно рассмотрим основы последовательной и параллельной цепей, сравним последовательное соединение с параллельным, а также перечислим некоторые области применения последовательной и параллельной цепей. В заключение рассмотрим особенности подключения электронагревателей последовательно или параллельно.
- Что такое последовательная цепь?
- Делитель напряжения
- Применение последовательной цепи
- Цепь делителя тока
- Применение параллельной схемы
Что такое последовательная цепь?
Простая цепь постоянного тока состоит из замкнутого пути, по которому течет постоянный ток. Простейшим источником постоянного тока является батарея, и если мы подключим небольшую лампу к клеммам батареи, то получится простая цепь постоянного тока. Но практические схемы состоят из большего количества компонентов, чем одна лампа.
Если цепь состоит из более чем одного компонента и если все они соединены встык так, что через них протекает один и тот же ток, то такая цепь называется последовательной цепью.
Если мы возьмем в качестве примера простейший электрический компонент, к примеру, резистор, то следующая схема показывает три резистора, соединенных последовательно с источником напряжения. В последовательной цепи ток может течь только одним путем.
Поскольку ток во всех резисторах одинаков, мы можем легко рассчитать напряжение на отдельных резисторах, используя закон Ома.
Если V — напряжение питания, I — ток в цепи, R 1 , R 2 , R 3 — сопротивления, а V R1 , V R2 и V R3 — напряжения на соответствующих резисторах, то применяя закон Ома, получаем .
Если R — полное сопротивление цепи, то V = IR и, следовательно,
Таким образом, общее сопротивление цепи последовательного резистора равно сумме сопротивлений отдельных элементов.
Делитель напряжения
Из приведенного выше объяснения последовательной цепи вы, возможно, заметили интересный момент о напряжениях на отдельных резисторах. Давайте упростим это обсуждение, рассмотрев всего два последовательно соединенных резистора.
Здесь V — напряжение питания, R 1 и R 2 — резисторы, а V R 1 и V R 2 — напряжения на резисторах R 1 и R 2 соответственно.
Закон Ома
Если мы посчитаем напряжение на R 2 , то получим
Напряжение на резисторе R 2 является частью входного напряжения. Это известно как схема делителя напряжения или схема делителя потенциала.
Закон напряжения Кирхгофа
Из предыдущей последовательной схемы, состоящей из трех резисторов, мы установили, что напряжение источника равно сумме напряжений на отдельных резисторах.
Преобразовывая это уравнение, мы получаем закон Кирхгофа о напряжении.
Согласно закону Кирхгофа о напряжении, алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре равна нулю.
Применение последовательной цепи
Одним из самых известных примеров применения последовательной цепи являются наши праздничные новогодние гирлянды. Во время Нового Года и других праздников мы украшаем наши дома разноцветными огнями, состоящими из нескольких последовательно соединенных лампочек.
Основная проблема с праздничными лампочками с последовательным соединением заключается в том, что даже если одна лампочка перегорает, это прерывает подачу тока, и вся гирлянда не загорается. Поэтому у многих есть целые пакеты неработающих гирлянд, которые можно вроде как и пройти тестером по каждой лампочке и устранить неисправность простой скруткой проводков, но все руки не доходят и проще купить новую.
Что такое параллельная цепь?
В последовательной цепи есть только один путь для протекания тока. При переходе к параллельной цепи будет более одного пути для протекания тока. Если еще раз взять три резистора, то на следующих изображениях показаны разные конфигурации нескольких элементов схемы, соединенных параллельно.
Схемы на изображении выше могут выглядеть по-разному, но на самом деле они одинаковы. Если присмотреться, то один конец всех элементов схемы (в данном случае резисторов) общий, а другой конец тоже. Итак, параллельная цепь из двух элементов состоит из двух общих точек.
Чтобы больше понять о параллельных цепях, рассмотрим следующую схему, в которой у нас есть три резистора, подключенных параллельно к источнику напряжения. Поскольку все три резистора подключены к источнику напряжения, напряжение на всех резисторах одинаково.
Но то же самое не относится к течению, поскольку у него есть несколько путей для протекания. Если I — общий ток, а I R1 , I R2 и I R3 — токи, протекающие через соответствующие резисторы, то общий ток равен сумме отдельных токов.
Закон Ома
Применяя закон Ома , получаем I R1 = V / R 1 , I R2 = V / R 2 и I R3 = V / R 3
Если R — полное сопротивление цепи, I = V / R. Используя все это в приведенном выше уравнении, мы получаем
Для параллельно соединенных резисторов обратная величина полного сопротивления равна сумме обратных величин отдельных сопротивлений.
Закон Кирхгофа
Из приведенного выше обсуждения мы имеем общий ток в цепи как сумму отдельных токов в соответствующих резисторах.
Мы можем изменить приведенное выше уравнение и получить закон тока Кирхгофа.
Согласно закону токов Кирхгофа, алгебраическая сумма токов, входящих в узел и выходящих из узла, равна нулю.
Цепь делителя тока
Точно так же, как последовательная цепь резисторов может быть сконфигурирована как цепь делителя напряжения, параллельная цепь резисторов может привести к цепи делителя тока.
Хотя делитель напряжения довольно популярен, использование делителя тока зависит от сферы применения.
Применение параллельной схемы
Важным примером применения параллельной схемы является наша домашняя электропроводка. Базовая проводка во всех домах на самом деле является параллельной конфигурацией. Таким образом, все параллельные ветви получают полные 120 В (или 240 В), а ток зависит от нагрузки.
Даже если возникает проблема/неисправность в одной параллельной ветви или цепи, затрагиваются только приборы или устройства, подключенные к этой цепи, в то время как остальные ветви работают нормально.
Параллельное и последовательное соединение: сравнение
В следующей таблице показано простое сравнение последовательных и параллельных цепей.
В последовательной цепи через все элементы протекает одинаковый ток.
В параллельной цепи ток может иметь более одного пути.
Все компоненты соединены встык, имея только одну общую точку между компонентами.
Один конец всех компонентов в параллели соединен с общей точкой, а другой конец с другой общей точкой. Итак, параллельная цепь имеет две общие точки.
Напряжение на компонентах неодинаково и зависит от индивидуального сопротивления.
Напряжение на всех компонентах в параллельной цепи одинаково и равно напряжению питания.
Если в последовательной цепи выходит из строя один компонент, то вся цепь перестает функционировать, поскольку существует только один путь тока.
Даже если одна из параллельных ветвей выходит из строя, остальные ветки продолжают нормально работать.
Ток одинаков во всех компонентах, а сумма отдельных напряжений равна напряжению питания.
Напряжение одинаково для всех компонентов, включенных параллельно, а сумма отдельных токов равна общему току в цепи.
Если у нас есть три последовательно соединенных резистора, то эквивалентное сопротивление представляет собой сумму отдельных сопротивлений (R = R 1 + R 2 + R 3 ).
Если мы соединили три резистора параллельно, то инверсия эквивалентного сопротивления равна сумме инверсий отдельных сопротивлений (1/R = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 )
Последовательное или параллельное подключение нагревателей: что лучше?
Давайте разберемся, как же правильно подключать электронагреватели к сети питания: параллельно или последовательно? Как мы уже выяснили раньше, отказ хотя бы одного элемента при последовательном соединении приводит к отказу всей ветви цепи. Поэтому параллельно можно подключить большое количество нагревателей, но при последовательном обычно используют не больше 2-3 ТЭНов. При этом, если нужно подключить ТЭНы последовательно, они обязательно должны быть одинаковой мощности, чтобы получать одинаковое напряжение. Например, можно последовательно подключить два нагревателя, рассчитанные на 240 В к источнику питания 480 В. При параллельном соединении источник питания должен совпадать с номинальным напряжением нагревателя.
Параллельное подключение нагревателей
Последовательное подключение нагревателей
На каждый ТЭН будет подаваться одинаковое напряжение
Для одинаковых ТЭНов напряжение будет рассчитываться по формуле Uобщ/количество ТЭНов
Общая мощность нагревателей = сумма мощностей всех ТЭНов
Общая мощность нагревателей = Мощность одного ТЭНа / количество нагревателей
Поломка одного ТЭНа снизит мощность системы, но не повлияет на работу в целом
Поломка даже одного нагревателя приведет полностью к отказу всей цепи
Частой причиной того, что нагреватели подключают последовательно, не смотря на все недостатки этого метода, заключается в том, что в наличии имеются ТЭНы, не рассчитанные на напряжение источника питания и таким способом нужно уменьшить напряжение, подаваемое на ТЭН. Но помните, что последовательно можно подключать только одинаковые нагреватели, чтобы напряжение между ними делилось равномерно.
Но все же рекомендуем вам выбирать или изготавливать на заказ нагревательные элементы, которые максимально будет подходить для вашей системы и источника питания, чтобы не пришлось подключать их последовательно только из-за несоответствия параметров.
Вывод
Серийные и параллельные цепи являются двумя основными формами электрических цепей. Четкое понимание этих двух схем поможет вам легко проанализировать любую сложную схему. Мы изучили основы последовательной цепи, параллельной цепи, сравнили серию и параллельную цепь, а также некоторые примеры их применения и подробно рассмотрели применение последовательного и параллельного соединения для подключения нагревателей.
Остались вопросы? Задайте их нам по телефону или по электронной почте. Наши специалисты ответят на все и помогут с подбором нагревательных элементов. Компания ТЕРМОЭЛЕМЕНТ производит промышленные нагреватели и материалы к системам нагрева.
Последовательное и параллельное соединение
Последовательное и параллельное соединение очень широко используется в электронике и электротехнике и порой даже необходимо для правильной работы того или иного узла электроники. И начнем, пожалуй, с самых простых компонентов радиоэлектронных цепей — проводников.
Для начала давайте вспомним, что такое проводник? Проводник — это вещество или какой-либо материал, который отлично проводит электрический ток. Если какой-либо проводник отлично проводит электрический ток, то он в любом случае обладает каким-либо сопротивлением. Сопротивление проводника мы находим по формуле:
ρ – это удельное сопротивление, Ом × м
R – сопротивление проводника, Ом
12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки
Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит
S – площадь поперечного сечения, м 2
l – длина проводника, м
Более подробно об этом я писал здесь.
Следовательно, любой проводник представляет из себя резистор с каким-либо сопротивлением. Значит, любой проводник можно нарисовать так.
Последовательное соединение проводников
Сопротивление при последовательном соединении проводников
Последовательное соединение проводников — это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.
Чему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.
Получается, можно записать, что
Пример
У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.
Решение
То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор RAB .
показать на реальном примере с помощью мультиметра
Видео где подробно расписывается про эти соединения:Сила тока через последовательное соединение проводников
Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.
Получается, если через резистор RAB течет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R1 , R2 , R3 , то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор RAB .
Получается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R1 течет такая же сила тока, как и через резистор R2 и такая же сила тока течет через резистор R3 .
Напряжение при последовательном соединении проводников
Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами
Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?
Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на любом резисторе. Давайте так и сделаем.
Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.
Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.
Получается, что в данном случае RAB =R1 + R2 + R3 = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.
Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения UR1 , UR2 , UR3 . Но как это сделать?
Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.
Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.
Мы получили самый простой делитель напряжения.
Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.
Параллельное соединение проводников
Параллельное соединение проводников выглядит вот так.
Ну что, думаю, начнем с сопротивления.
Сопротивление при параллельном соединении проводников
Давайте пометим клеммы как А и В
В этом случае общее сопротивление RAB будет находиться по формуле
Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника
То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.
Напряжение при параллельном соединении проводников
Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.
Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn
Сила тока при параллельном соединении проводников
Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.
Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.
Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что
Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них
В этом случае, сила тока в цепи будет равна:
Задача
Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.
Решение
Воспользуемся формулами, которые приводили выше.
Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них
Далее, воспользуемся формулой
чтобы найти силу тока, которая течет в цепи
2-ой способ найти I
Чтобы найти Rобщее мы должны воспользоваться формулой
Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них — «калькулятор резисторов«. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть Rобщее = 1,25 Ом.
I=U/Rобщее = 10/1,25=8 Ампер.
Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.
Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.
Подробное объяснение на видео:
Прикольный набор радиолюбителя по ссылке
Похожие статьи по теме «последовательное и параллельное соединение»