Какая из схем соответствует последовательному соединению проводников

Электрические схемы. Соединение проводников

Всем приготовиться к погружению в мир электрических соединений и схем. Сопротивление бесполезно!

Условное обозначение элементов электрической цепи

Есть история о том, как одного физика-теоретика током ударило. Конечно, в теории он был силен, но знать — одно, а применять знания в жизни — совсем другое дело. Вот и получилось у него всякое, странное. Не советуем повторять: опасно для жизни!

А с чего вся история началась?

Когда мы говорим об электрических приборах, мы понимаем, что сам по себе прибор работать не будет. Его нужно подключить, к источнику тока. А если схема сложная, в которой несколько приборов? И как изобразить цепь на рисунке? Всеми этими вопросами задался наш герой.

Для решения умные люди придумали условные обозначения, которые уже много лет используются в электромире:

Итак, наш физик-теоретик решил по схеме собрать гирлянду. Всё как положено. Лампочки подобрал все одинаковые. И даже соединения между ними учел.

Соединения проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. Давайте разберем, чем отличаются эти два вида соединений и чем они полезны.

Последовательное соединение	Параллельное соединение
Соединение проводников без разветвлений, когда конец одного проводника соединен с началом другого.	Соединение, в котором начала и концы проводников соединены вместе.
R1 и R2 — сопротивления проводников, R— общее сопротивление, I1 и I2— сила тока на каждом проводнике, I — общая сила тока, U1 и U2 — напряжение на каждом проводнике, U — общее напряжение цепи.	R1 и R2 — сопротивления проводников, R— общее сопротивление, I1 и I2— сила тока на каждом проводнике, I — общая сила тока, U1 и U2 — напряжение на каждом проводнике, U — общее напряжение цепи.
Схема последовательного соединения проводников.	Схема параллельного соединения проводников.
I1 = I2 = I Сила тока, протекающего через каждый проводник, одна и та же (I = const).	I = I1 + I2 Сила тока, протекающего в неразветвлённой части цепи, равна сумме сил токов, протекающих по каждому из проводников.
U1 = IR1, U2 = IR2; U = U1 + U2 Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.	U1 = I1R1, U2 = I2R2; U = U1 = U2 Напряжение на каждом из проводников одинаково (U = const).
R = R1 + R2 Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков.	\(\frac = \frac + \frac\) Проводимость равна сумме проводимостей каждого из проводников.
\(\frac = \frac\)	\(\frac = \frac\)
Если все сопротивления одинаковы, то:

При последовательном соединении проводников общее сопротивление участка цепи увеличивается, при параллельном соединении — уменьшается.

Важно учитывать, какие приборы, как подключать. Например, елочная гирлянда является примером последовательного соединения. Если одна лампочка перегорит, то вся гирлянда работать перестанет. Это, кстати, относится к недостаткам такого вида соединения. Наш физик-теоритк был в курсе этой особенности.

Тогда зачем такое соединение нужно?

Когда необходимо целенаправленно подключить какой-то один прибор. Например, карманный фонарик. Он будет работать только тогда, когда включена кнопка.

А вот в люстре лучше использовать параллельное соединение. И когда одна лампочка перегорит, все остальные по-прежнему будут светить.

Задачи на комбинированное соединение проводников удобно решать, используя эквивалентные схемы.

Смешанное (комбинированное) соединение проводников

Комбинированным называется соединение, при котором некоторые проводники соединены последовательно, а некоторые — параллельно.

Рассмотрим пример задачи.

Вопрос: Каким будет сопротивление участка цепи (см. рисунок), если ключ К замкнуть? Каждый из резисторов имеет сопротивление 2R.

Ответ: если ключ К замкнуть, то сопротивление станет равным нулю.

Виды соединения источников тока

Что же произошло к нашим физиком-теоретиком? Он даже соединения источников учел. Только забыл он самое главное правило: сначала собери схему, а только потом подключи ее к источнику.

Вот он подключил один конец провода с лампочками к источнику, другой конец взял в руку… И навсегда запомнил технику безопасности при работе c электричеством: не стоит человеку становиться звеном цепи, подключенной к источнику.

Источники тока соединяют между собой для совместного питания всей цепи.

Последовательное соединение	Параллельное соединение
Схема
Эквивалентное внутреннее сопротивление	rэ = r1 + r2	\(\frac = \frac + \frac\)
Эквивалентное ЭДС	\(\varepsilon_э = \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2\)

Чем отличаются понятия “соединения резисторов” и “соединения источников тока”? Пример резистора — чайник, простой проводник электрического тока. Если чайник подключить параллельно, это никак не повлияет на работу всей цепи. А источник тока — это розетка. Она дает “питание” всей цепи. Без источника тока не будет работать ни один прибор.

Правила подключения амперметра и вольтметра

Важно запомнить правила подключения амперметра и вольтметра. Это необходимо для того, что приборы не перегорели и показывали корректные значения при измерении.

Амперметр	Вольтметр
Амперметр подключается последовательно участку цепи. Соблюдаем полярность: “+” амперметра подключают к “+” источника тока, а “−” подключают к “−” источника тока.	Вольтметр подключается параллельно участку цепи. Соблюдаем полярность: “+” вольтметра подключают к “+” источника тока, а “−” подключают к “−” источника тока.
Шунт — проводник, присоединяемый параллельно амперметру для увеличения предела его измерений.

Научиться читать электрические схемы важно для любителей электроники. Ведь если правильно ее прочитать, можно спаять что-то интересное, например, карманный фонарик.

Фактчек

• Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.
• При последовательном соединении проводников общее сопротивление участка цепи увеличивается, при параллельном соединении — уменьшается.
• Комбинированным называется соединение, при котором некоторые проводники соединены последовательно, а некоторые — параллельно.
• При подключении приборов обязательно нужно учитывать их полярность.

Проверь себя

Задание 1.
Какие существуют соединения проводников?

1. Последовательное
2. Параллельное
3. Смешанное
4. Все варианты верны

Задание 2.
При последовательном соединении проводников общее сопротивление участка цепи:

1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Не изменяется

Задание 3.
При параллельном соединении проводников общее сопротивление участка цепи:

1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Не изменяется

Задание 4.
Как подключается амперметр в цепи?

1. Последовательно
2. Параллельно
3. Не имеет значения

Задание 5.
Как подключается вольтметр в цепи?

1. Последовательно
2. Параллельно
3. Не имеет значения

Ответы: 1. — 4; 2. — 1; 3. — 2; 4. — 1; 5. — 2

Планирование по теме Соединение проводников

А) при параллельном; Б) при последовательном; В) при параллельном и последовательном.

4. При последовательном соединении проводников верно, что .
А. 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + . В. R _общ больше большего из сопротивлений.
Б. R = R₁ + R₂ + . Г. R _общ меньше меньшего из сопротивлений.

5. При параллельном соединении проводников верно, что .
А. Их общее сопротивление меньше меньшего из сопротивлений.
Б. R = R₁ + R₂ + .
В. Их общее сопротивление больше большего из сопротивлений.
Г. 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + .

6. Лампочку и резистор подключили к одинаковым источникам тока. В лампочке сила тока больше, чем в резисторе. Значит, .
А. сопротивление лампочки больше, чем сопротивление резистора.
Б. нельзя узнать, сопротивление чего больше: лампочки или резистора.
В. сопротивление резистора больше, чем сопротивление лампочки.
Г. лампочка и резистор имеют равные сопротивления.

7. Напряжение на проводнике R₁ 4 В. Какое напряжение на проводнике R₂?

А) 8 В; Б) 2 В; В) 4 В; Г) 16 В.

8. Для чего в электрической цепи применяют реостат?

А. для увеличения напряжения; В. для регулирования силы тока в цепи.

Б. для уменьшения напряжения; Г. для уменьшения сопротивления в цепи

9. Какая из схем соответствует последовательному соединению проводников?

А. только 1; В. только 3;

Б. только 2; Г. 1 и 2.

10. Проводники сопротивлением 20 Ом и 30 Ом соединены параллельно. Вычислите их общее сопротивление.

А. 50 Ом; Б. 60 Ом; В. 600 Ом; Г. 12 Ом.

Какая из схем соответствует последовательному соединению проводников

Последовательное соединение проводников — это такое соединение, при котором конец предыдущего проводника соединяется с началом только одного — следующего:

При последовательном соединении соротивление равно сумме сопротивлений всех проводников (R = R₁ + R₂), сила тока остаётся постоянной (I = const) по закону сохранения заряда,а напряжение, как и сопротивление, равно сумме напряжений на каждом участке (U = U₁ + U₂).

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников — это такое соединение, при котором все проводники подключены между одной и той же парой точек (узлами):

Узел — точка разветвления цепи, в которой соединяются не менее трёх проводников.

Сила тока при параллельном соединении равна сумме сил тока на каждом проводнике (I = I₁ + I₂), напряжение остаётся постоянным (U = const). А вот с сопротивлением всё не так просто: сопротивление характеризует проводимость (G) проводника, проводимость — величина, обратно пропорциональная сопротивлению (G = 1/R), измеряется в сименсах (1 См = 1 Ом -1 ) и при параллельном соединении равна сумме проводимостей всех проводников (G = G₁ + G₂), следовательно 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.

Смешанное соединение проводников

Смешанное соединение проводников — это такое соединение, при котором некоторые проводники соеденины последовательно, а некоторые — параллельно:

Чтобы найти силу тока, напряжение и сопротивление при смешанном соединении, нужно разбить его на простые участки, и найти силу тока, напряжение и сопротивление в них по вышеприведённым правилам, при этом схема упростится и найти в ней необходимые параметры не составит труда:

Чтобы разобраться в некоторых схемах, их проще заменить на эквивалентные:

Точки с равным потенциалом в электрических схемах

Если разность потенциалов между точками равна нулю, то ток по этому участку не идёт. Это наглядно показывает мостик Уитстона:

φ_c — φ_d = 0, если φ_c = φ_d, это выполняется, когда R₁*R₄ = R₂*R₃ (это мы получили по закону Ома для однородного участка цепи). Если это условие выполняется, то по резистору R₅ ток не течёт и его можно исключить из схемы:

Параллельное и последовательное соединение

Почему в елочной гирлянде могут не гореть лампочки одного цвета? Почему все электроприборы в доме рассчитаны на 220 В? Спойлер: все дело в видах соединения проводников — о них мы и поговорим в этой статье.

· Обновлено 31 января 2024

Как после перегорания одной лампочки в гирлянде можно определить способ соединения и починить ее? Попробуем разобраться.

Анфиса обнаружила на балконе старую гирлянду. Включив ее в розетку, девочка заметила, что горят все лампочки, кроме зеленых. Внимательно изучив провода, Анфиса увидела, что все зеленые лампочки соединены последовательно друг за другом.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д.

Последовательное подключение обычно используется в тех случаях, когда необходимо целенаправленно включать или выключать определенный электроприбор. Например, для работы школьного электрического звонка требуется соединить его последовательно с источником тока и ключом.

Вот некоторые примеры использования схемы последовательного соединения:

• освещение в вагонах поезда или трамвая;
• простейшие елочные гирлянды;
• карманный фонарик;
• амперметр для измерения силы тока в цепи.

Законы последовательного соединения проводников

1. При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же: I = I₁ = I₂ = … = I_n. Если в цепи с последовательным способом соединения одна из ламп выйдет из строя и через нее не будет протекать электрический ток, то и через оставшиеся лампы ток проходить не будет. Вспомним Анфису и ее гирлянду: когда одна из зеленых лампочек перегорела, то ток, проходящий через нее, стал равен нулю. Следовательно, и другие зеленые лампочки, включенные последовательно, не загорелись. Чтобы починить гирлянду, нужно определить перегоревшую лампочку и заменить ее.
2. При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников: R_экв = R₁ + R₂ + … + R_n.
3. При последовательном соединении общее напряжение цепи равно сумме напряжений на отдельных участках: U_экв = U₁ + U₂ + … + U_n.

Пример решения задачи

В цепь с напряжением 220 В включена лампа, через нее протекает ток силой 20 А. Когда к лампе последовательно подключили реостат, сила тока в цепи уменьшилась до 11 А. Чему равно сопротивление реостата?

Решение.

1. По закону Ома определим сопротивление лампы: R₁ = U / I₁ = 220 / 20 = 11 Ом.
2. Также по закону Ома определим общее сопротивление цепи при включенном реостате: R = U / I₂ = 220 / 11 = 22 Ом.
3. При последовательном соединении сопротивления лампы и реостата складываются: R = R₁ + R₂.
4. Зная общее сопротивление цепи и сопротивление лампы, определим искомое сопротивление реостата: R₂ = R − R₁ = 22 − 11 = 11 Ом.

Ответ: сопротивление реостата равно 11 Ом.

К сожалению, последовательное соединение не всегда оказывается удобным. Например, в торговом центре «Ашан» работает с 9:00 до 23:00, кинотеатр — с 10:00 до 02:30, а магазины — с 10:00 до 22:00. При последовательном соединении цепи свет должен будет гореть во всем ТЦ с 9:00 до 02:30. Согласитесь, что такой режим работы экономически невыгоден даже при минимальном тарифе на электроэнергию. В этом случае удачным решением будет использование параллельного соединения.

Открыть диалоговое окно с формой по клику

Параллельное соединение проводников

При параллельном соединении начала всех проводников соединяются в одной общей точке электрической цепи, а их концы — в другой.

Параллельное соединение используют в тех случаях, когда необходимо подключать электроприборы независимо друг от друга. Например, если отключить чайник, то холодильник будет продолжать работать. А когда в люстре перегорает одна лампочка, остальные все так же освещают комнату.

Приведем еще несколько примеров применения параллельного способа соединения:

• освещение в больших торговых залах;
• бытовые электроприборы в квартире;
• компьютеры в кабинете информатики;
• вольтметр для измерения напряжения на участке цепи.

Параллельное соединение проводников: формулы

1. Напряжение при параллельном соединении в любых частях цепи одинаково: U = U₁ = U₂ = … = U_n. Как вы помните, все бытовые электроприборы рассчитаны на одинаковое номинальное напряжение 220 В. Да и согласитесь, куда проще делать все розетки одинаковыми, а не рассчитывать напряжение для каждого прибора при их последовательном соединении.
2. Сила тока при параллельном соединении (в неразветвленной части цепи) равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединенных проводниках: I_экв = I₁ + I₂ + … + I_n. Электрический ток растекается по ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям. Если сопротивления в ветвях равны, то и ток при параллельном соединении делится между ними поровну.
3. Общее сопротивление цепи определяется по формуле: 1 / R_экв = 1 / R₁ + 1 / R₂ + … + 1 / R_n. Для двух параллельно соединенных проводников формулу можно записать иначе: R_экв = (R₁ · R₂) / (R₁ + R₂).

Если n одинаковых проводников, каждый из которых имеет сопротивление R₁, соединены параллельно, то общее сопротивление участка цепи можно найти, разделив сопротивление одного из проводников на их количество:

Вернемся к Анфисе и ее гирлянде. Мы уже разобрались, почему перестали гореть все зеленые лампочки. Пришло время узнать, почему продолжили гореть все остальные. В современных гирляндах используют параллельное и последовательное соединение одновременно. Например, лампочки одного цвета соединяют последовательно, а с другими цветами — параллельно. Таким образом, отключение ветви с зелеными лампочками не повлияло на работу остальной части цепи.

Пример решения задачи

Два резистора с сопротивлениями 10 Ом и 11 Ом соответственно соединены параллельно и подключены к напряжению 220 В. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

Решение.

1. Определим общее сопротивление при параллельном соединении проводников: R = (R₁ · R₂) / (R1 + R2) = (10 · 11) / (10 + 11) = 110 / 21 Ом ≈ 5,24 Ом.
2. По закону Ома определим силу тока в цепи: I = U / R = 220 / (110 / 21) = 42 А.

Ответ: сила тока в неразветвленной части цепи равна 42 А.