Γιατί η τάση είναι ίδια όταν συνδέεται παράλληλα; Σειρά αντίστασης και παράλληλη σύνδεση, συνδέσεις αγωγών

Οι παράλληλες συνδέσεις αντιστάσεων, ο τύπος υπολογισμού των οποίων προέρχεται από το νόμο του Ohm και τους κανόνες του Kirchhoff, είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος συμπερίληψης στοιχείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Κατά την παράλληλη σύνδεση αγωγών, δύο ή περισσότερα στοιχεία συνδέονται με τις επαφές τους και στις δύο πλευρές, αντίστοιχα. Η σύνδεσή τους με το γενικό κύκλωμα πραγματοποιείται ακριβώς από αυτά τα κομβικά σημεία.

Gif?x15027" alt="Γενική προβολή" width="600" height="333">!}

Γενική μορφή

Χαρακτηριστικά της συμπερίληψης

Οι αγωγοί που συνδέονται με αυτόν τον τρόπο αποτελούν συχνά μέρος σύνθετων αλυσίδων που, επιπλέον, περιέχουν μια σειρά σύνδεσης μεμονωμένων τμημάτων.

Τα ακόλουθα χαρακτηριστικά είναι τυπικά για μια τέτοια συμπερίληψη:

• Η συνολική τάση σε κάθε κλάδο θα έχει την ίδια τιμή.
• Το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει σε οποιαδήποτε από τις αντιστάσεις είναι πάντα αντιστρόφως ανάλογο με την τιμή της ονομαστικής τους τιμής.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση που όλες οι αντιστάσεις που συνδέονται παράλληλα έχουν τις ίδιες ονομαστικές τιμές, τα «μεμονωμένα» ρεύματα που διαρρέουν τους θα είναι επίσης ίσα μεταξύ τους.

Υπολογισμός

Οι αντιστάσεις ενός αριθμού αγώγιμων στοιχείων που συνδέονται παράλληλα προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας μια γνωστή μορφή υπολογισμού, η οποία περιλαμβάνει την προσθήκη των αγωγιμοτήτων τους (το αντίστροφο των τιμών αντίστασης).

Το ρεύμα που ρέει σε καθέναν από τους μεμονωμένους αγωγούς σύμφωνα με το νόμο του Ohm μπορεί να βρεθεί με τον τύπο:

I= U/R (μία από τις αντιστάσεις).

Αφού εξοικειωθείτε με τις γενικές αρχές υπολογισμού των στοιχείων σύνθετων αλυσίδων, μπορείτε να προχωρήσετε σε συγκεκριμένα παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων αυτής της κατηγορίας.

Τυπικές συνδέσεις

Παράδειγμα Νο. 1

Συχνά, για να λυθεί το πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο σχεδιαστής, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί τελικά μια συγκεκριμένη αντίσταση συνδυάζοντας πολλά στοιχεία. Όταν εξετάζουμε την απλούστερη έκδοση μιας τέτοιας λύσης, ας υποθέσουμε ότι η συνολική αντίσταση μιας αλυσίδας πολλών στοιχείων πρέπει να είναι 8 Ohm. Αυτό το παράδειγμα απαιτεί ξεχωριστή εξέταση για τον απλό λόγο ότι στην τυπική σειρά αντιστάσεων δεν υπάρχει ονομαστική τιμή 8 Ohms (υπάρχουν μόνο 7,5 και 8,2 Ohms).

Η λύση σε αυτό το απλούστερο πρόβλημα μπορεί να επιτευχθεί συνδέοντας δύο πανομοιότυπα στοιχεία με αντιστάσεις 16 Ohm το καθένα (τέτοιες ονομασίες υπάρχουν στη σειρά αντίστασης). Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο, η συνολική αντίσταση της αλυσίδας σε αυτή την περίπτωση υπολογίζεται πολύ απλά.

Από αυτό προκύπτει:

16x16/32=8 (Ωμ), δηλαδή ακριβώς όσο απαιτήθηκε.

Με αυτόν τον σχετικά απλό τρόπο, είναι δυνατό να λυθεί το πρόβλημα του σχηματισμού συνολικής αντίστασης ίσης με 8 Ohm.

Παράδειγμα Νο. 2

Ως άλλο χαρακτηριστικό παράδειγμα σχηματισμού της απαιτούμενης αντίστασης, μπορούμε να θεωρήσουμε την κατασκευή ενός κυκλώματος που αποτελείται από 3 αντιστάσεις.

Η συνολική τιμή R μιας τέτοιας σύνδεσης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο για σειριακές και παράλληλες συνδέσεις σε αγωγούς.

Gif?x15027" alt="Παράδειγμα" width="600" height="395">!}

Σύμφωνα με τις ονομαστικές τιμές που υποδεικνύονται στην εικόνα, η συνολική αντίσταση της αλυσίδας θα είναι ίση με:

1/R = 1/200+1/220+1/470 = 0,0117;

R=1/0,0117 = 85,67 Ohm.

Ως αποτέλεσμα, βρίσκουμε τη συνολική αντίσταση ολόκληρης της αλυσίδας που προκύπτει από τη σύνδεση τριών στοιχείων παράλληλα με ονομαστικές τιμές 200, 240 και 470 Ohms.

Σπουδαίος!Αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται επίσης κατά τον υπολογισμό ενός αυθαίρετου αριθμού αγωγών ή καταναλωτών που συνδέονται παράλληλα.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι με αυτήν τη μέθοδο σύνδεσης στοιχείων διαφορετικών μεγεθών, η συνολική αντίσταση θα είναι μικρότερη από αυτή της μικρότερης τιμής.

Υπολογισμός συνδυασμένων κυκλωμάτων

Η εξεταζόμενη μέθοδος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί κατά τον υπολογισμό της αντίστασης πιο πολύπλοκων ή συνδυασμένων κυκλωμάτων που αποτελούνται από ένα ολόκληρο σύνολο εξαρτημάτων. Μερικές φορές ονομάζονται μικτές, καθώς και οι δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα κατά το σχηματισμό αλυσίδων. Μια μικτή σύνδεση αντιστάσεων φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Gif?x15027" alt="Μικτό σχήμα" width="600" height="209">!}

Μικτό σχήμα

Για να απλοποιήσουμε τον υπολογισμό, πρώτα διαιρούμε όλες τις αντιστάσεις ανάλογα με τον τύπο σύνδεσης σε δύο ανεξάρτητες ομάδες. Το ένα από αυτά είναι σειριακή σύνδεση και το δεύτερο είναι σύνδεση παράλληλου τύπου.

Από το παραπάνω διάγραμμα φαίνεται ότι τα στοιχεία R2 και R3 συνδέονται σε σειρά (συνδυάζονται στην ομάδα 2), η οποία, με τη σειρά της, συνδέεται παράλληλα με την αντίσταση R1, η οποία ανήκει στην ομάδα 1.

ΣταθερόςΑυτή η σύνδεση αντιστάσεων ονομάζεται όταν το άκρο ενός αγωγού συνδέεται με την αρχή ενός άλλου κ.λπ. (Εικ. 1). Με σύνδεση σε σειρά, η ισχύς του ρεύματος σε οποιοδήποτε μέρος του ηλεκτρικού κυκλώματος είναι η ίδια. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα φορτία δεν μπορούν να συσσωρευτούν στους κόμβους του κυκλώματος. Η συσσώρευσή τους θα οδηγούσε σε αλλαγή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου και κατά συνέπεια σε αλλαγή της έντασης του ρεύματος. Να γιατί

\(~I = I_1 = I_2 .\)

Αμπεριόμετρο ΕΝΑμετρά το ρεύμα σε ένα κύκλωμα και έχει χαμηλή εσωτερική αντίσταση ( R A → 0).

Περιλαμβάνονται βολτόμετρα V 1 και V 2 μετρήστε την τάση U 1 και U 2 στις αντιστάσεις R 1 και R 2. Βολτόμετρο Vμετρά τι παρέχεται στα τερματικά Μ Και ΝΤάση U. Τα βολτόμετρα δείχνουν ότι όταν συνδέονται σε σειρά, η τάση Uίσο με το άθροισμα των τάσεων σε επιμέρους τμήματα του κυκλώματος:

\(~U = U_1 + U_2 . \qquad (1)\)

Εφαρμόζοντας τον νόμο του Ohm για κάθε τμήμα του κυκλώματος, λαμβάνουμε:

\(~U = IR; \ U_1 = IR_1; \ U_2 = IR_2,\)

Οπου R- η συνολική αντίσταση ενός κυκλώματος συνδεδεμένου σε σειρά. Αντικατάσταση U, U 1 , U 2 στον τύπο (1), έχουμε

\(~IR = IR_1 + IR_2 \Δεξί βέλος R = R_1 + R_2 .\)

nΟι αντιστάσεις που συνδέονται σε σειρά είναι ίσες με το άθροισμα των αντιστάσεων αυτών των αντιστάσεων:

\(~R = R_1 + R_2 + \ldots R_n\) ή \(~R = \sum_(i=1)^n R_i .\)

Αν οι αντιστάσεις των μεμονωμένων αντιστάσεων είναι ίσες μεταξύ τους, δηλ. R 1 = R 2 = ... = R n, τότε η συνολική αντίσταση αυτών των αντιστάσεων όταν συνδέονται σε σειρά nφορές την αντίσταση μιας αντίστασης: R = nR 1 .

Όταν οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά, ισχύει η σχέση \(~\frac(U_1)(U_2) = \frac(R_1)(R_2)\), δηλ. Οι τάσεις στις αντιστάσεις είναι ευθέως ανάλογες με τις αντιστάσεις.

ΠαράλληλοΑυτή η σύνδεση αντιστάσεων ονομάζεται όταν ορισμένα άκρα όλων των αντιστάσεων συνδέονται σε έναν κόμβο, τα άλλα άκρα σε έναν άλλο κόμβο (Εικ. 2). Ένας κόμβος είναι ένα σημείο σε ένα διακλαδισμένο κύκλωμα όπου συγκλίνουν περισσότεροι από δύο αγωγοί. Κατά τη σύνδεση αντιστάσεων παράλληλα με σημεία Μ Και Νβολτόμετρο είναι συνδεδεμένο. Δείχνει ότι οι τάσεις σε επιμέρους τμήματα του κυκλώματος με αντιστάσεις R 1 και R 2 είναι ίσα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το έργο των δυνάμεων ενός στατικού ηλεκτρικού πεδίου δεν εξαρτάται από το σχήμα της τροχιάς:

\(~U = U_1 = U_2 .\)

Το αμπερόμετρο δείχνει ότι το ρεύμα είναι Εγώστο μη διακλαδωμένο τμήμα του κυκλώματος ισούται με το άθροισμα των ρευμάτων Εγώ 1 και Εγώ 2 παράλληλα συνδεδεμένοι αγωγοί R 1 και R 2:

\(~I = I_1 + I_2 . \qquad (2)\)

Αυτό προκύπτει επίσης από το νόμο της διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου. Ας εφαρμόσουμε τον νόμο του Ohm σε μεμονωμένα τμήματα του κυκλώματος και σε ολόκληρο το κύκλωμα με κοινή αντίσταση R:

\(~I = \frac(U)(R) ; \ I_1 = \frac(U)(R_1) ; \ I_2 = \frac(U)(R_2) .\)

Αντικατάσταση Εγώ, Εγώ 1 και Εγώ 2 στον τύπο (2), παίρνουμε:

\(~\frac(U)(R) = \frac(U)(R_1) + \frac(U)(R_2) \Δεξί βέλος \frac(1)(R) = \frac(1)(R_1) + \ frac(1)(R_2) .\)

Η αντίστροφη τιμή της αντίστασης ενός κυκλώματος που αποτελείται από nοι αντιστάσεις που συνδέονται παράλληλα είναι ίσες με το άθροισμα των αντίστροφων τιμών των αντιστάσεων αυτών των αντιστάσεων:

\(~\frac 1R = \sum_(i=1)^n \frac(1)(R_i) .\)

Αν η αντίσταση όλων nΟι αντιστάσεις που συνδέονται παράλληλα είναι πανομοιότυπες και ίσες R 1 τότε \(~\frac 1R = \frac(n)(R_1)\) . Από πού προέρχεται το \(~R = \frac(R_1)(n)\);

Αντίσταση κυκλώματος που αποτελείται από nπανομοιότυπες παράλληλες συνδεδεμένες αντιστάσεις, σε nφορές μικρότερη από την αντίσταση καθενός από αυτά.

Κατά την παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων, ισχύει η ακόλουθη σχέση: \(~\frac(I_1)(I_2) = \frac(R_2)(R_1)\), δηλ. Η ισχύς των ρευμάτων στους κλάδους ενός παράλληλα συνδεδεμένου κυκλώματος είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αντίσταση των κλάδων.

Βιβλιογραφία

Aksenovich L. A. Φυσική στο γυμνάσιο: Θεωρία. Καθήκοντα. Τεστ: Σχολικό βιβλίο. οφέλη για ιδρύματα γενικής εκπαίδευσης. περιβάλλον, εκπαίδευση / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Εκδ. Κ. Σ. Φαρίνο. - Μν.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - Σελ. 257-259.

Το ρεύμα στο κύκλωμα ρέει μέσω των αγωγών προς το φορτίο από την πηγή. Τις περισσότερες φορές, ο χαλκός χρησιμοποιείται ως τέτοια στοιχεία. Ένα κύκλωμα μπορεί να έχει πολλούς ηλεκτρικούς δέκτες. Οι αντιστάσεις τους ποικίλλουν. Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, οι αγωγοί μπορούν να συνδεθούν παράλληλα ή σε σειρά. Υπάρχουν και μικτοί τύποι. Η διαφορά μεταξύ καθενός από αυτά πρέπει να είναι γνωστή πριν από την επιλογή της δομής του ηλεκτρικού κυκλώματος.

Αγωγοί και στοιχεία κυκλώματος

Το ρεύμα ρέει μέσω αγωγών. Ακολουθεί από την πηγή μέχρι το φορτίο. Σε αυτή την περίπτωση, ο αγωγός πρέπει να απελευθερώσει εύκολα ηλεκτρόνια.

Ένας αγωγός που έχει αντίσταση ονομάζεται αντίσταση. Η τάση αυτού του στοιχείου είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των άκρων της αντίστασης, η οποία είναι συνεπής με την κατεύθυνση της ροής ισχύος.

Η σειριακή και παράλληλη σύνδεση αγωγών χαρακτηρίζεται από μία γενική αρχή. Το ρεύμα ρέει στο κύκλωμα από το συν (λέγεται πηγή) στο μείον, όπου το δυναμικό γίνεται όλο και μικρότερο. Στα ηλεκτρικά διαγράμματα η αντίσταση των συρμάτων θεωρείται μηδενική, αφού είναι αμελητέα μικρή.

Επομένως, κατά τον υπολογισμό μιας σειριακής ή παράλληλης σύνδεσης, καταφεύγουν στην εξιδανίκευση. Αυτό τους κάνει πιο εύκολο να μάθουν. Στα πραγματικά κυκλώματα, το δυναμικό μειώνεται σταδιακά καθώς κινείται κατά μήκος του σύρματος και των στοιχείων που έχουν παράλληλη ή εν σειρά σύνδεση.

Σειρά σύνδεση αγωγών

Εάν υπάρχει ένας σειριακός συνδυασμός αγωγών, οι αντιστάσεις ενεργοποιούνται η μία μετά την άλλη. Σε αυτή τη θέση, η ισχύς του ρεύματος σε όλα τα στοιχεία του κυκλώματος είναι η ίδια. Οι αγωγοί που συνδέονται σε σειρά δημιουργούν μια τάση στην περιοχή που είναι ίση με το άθροισμά τους σε όλα τα στοιχεία.

Τα φορτία δεν έχουν τη δυνατότητα να συσσωρεύονται στους κόμβους του κυκλώματος. Αυτό θα οδηγούσε σε αλλαγή της τάσης και του ρεύματος του ηλεκτρικού πεδίου.

Εάν υπάρχει σταθερή τάση, το ρεύμα θα εξαρτηθεί από την αντίσταση του κυκλώματος. Επομένως, με μια σύνδεση σε σειρά, η αντίσταση θα αλλάξει λόγω αλλαγής σε ένα φορτίο.

Η σύνδεση σε σειρά αγωγών έχει ένα μειονέκτημα. Εάν ένα από τα στοιχεία του κυκλώματος χαλάσει, η λειτουργία όλων των άλλων στοιχείων του θα διακοπεί. Για παράδειγμα, όπως σε μια γιρλάντα. Εάν καεί ένας λαμπτήρας, ολόκληρο το προϊόν δεν θα λειτουργήσει.

Εάν οι αγωγοί ήταν συνδεδεμένοι σε σειρά σε ένα κύκλωμα, η αντίστασή τους σε κάθε σημείο θα είναι η ίδια. Η αντίσταση στο άθροισμα όλων των στοιχείων του κυκλώματος θα είναι ίση με το άθροισμα της μείωσης της τάσης στα τμήματα του κυκλώματος.

Η εμπειρία μπορεί να το επιβεβαιώσει. Η σειριακή σύνδεση των αντιστάσεων υπολογίζεται χρησιμοποιώντας όργανα και μαθηματική επαλήθευση. Για παράδειγμα, λαμβάνονται τρεις σταθερές αντιστάσεις γνωστού μεγέθους. Συνδέονται σε σειρά και συνδέονται σε τροφοδοτικό 60 V.

Μετά από αυτό, υπολογίζονται οι αναμενόμενοι δείκτες των συσκευών εάν το κύκλωμα είναι κλειστό. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, υπάρχει ένα ρεύμα στο κύκλωμα, το οποίο θα μας επιτρέψει να προσδιορίσουμε την πτώση τάσης σε όλα τα τμήματα του. Μετά από αυτό, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται συνοψίζονται και προκύπτει η συνολική τιμή της μείωσης της αντίστασης στο εξωτερικό κύκλωμα. Η σειριακή σύνδεση των αντιστάσεων μπορεί να επιβεβαιωθεί περίπου. Αν δεν λάβουμε υπόψη την εσωτερική αντίσταση που δημιουργεί η πηγή ενέργειας, η πτώση τάσης θα είναι μικρότερη από το άθροισμα των αντιστάσεων. Χρησιμοποιώντας όργανα, μπορείτε να επαληθεύσετε ότι η ισότητα διατηρείται περίπου.

Παράλληλη σύνδεση αγωγών

Κατά τη σύνδεση αγωγών σε σειρά και παράλληλα σε ένα κύκλωμα, χρησιμοποιούνται αντιστάσεις. Μια παράλληλη σύνδεση αγωγών είναι ένα σύστημα στο οποίο ορισμένα άκρα όλων των αντιστάσεων συγκλίνουν σε έναν κοινό κόμβο και τα άλλα άκρα σε έναν άλλο κόμβο. Περισσότεροι από δύο αγωγοί συγκλίνουν σε αυτά τα σημεία του κυκλώματος.

Με αυτή τη σύνδεση, η ίδια τάση εφαρμόζεται στα στοιχεία. Τα παράλληλα τμήματα μιας αλυσίδας ονομάζονται κλάδοι. Περνούν ανάμεσα σε δύο κόμβους. Οι παράλληλες και σειριακές συνδέσεις έχουν τις δικές τους ιδιότητες.

Εάν υπάρχουν κλάδοι στο ηλεκτρικό κύκλωμα, τότε η τάση σε καθένα από αυτά θα είναι η ίδια. Είναι ίση με την τάση στο μη διακλαδισμένο τμήμα. Σε αυτό το σημείο, η τρέχουσα ισχύς θα υπολογιστεί ως το άθροισμά της σε κάθε κλάδο.

Μια τιμή ίση με το άθροισμα των αντίστροφων των αντιστάσεων των κλάδων θα είναι επίσης το αντίστροφο της αντίστασης του τμήματος παράλληλης σύνδεσης.

Παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων

Οι παράλληλες και οι σειριακές συνδέσεις διαφέρουν στον υπολογισμό της αντίστασης των στοιχείων του. Όταν συνδέεται παράλληλα, το ρεύμα διακλαδώνεται. Αυτό αυξάνει την αγωγιμότητα του κυκλώματος (μειώνει τη συνολική αντίσταση), η οποία θα είναι ίση με το άθροισμα των αγωγιμότητας των κλάδων.

Εάν πολλές αντιστάσεις της ίδιας τιμής συνδέονται παράλληλα, τότε η συνολική αντίσταση του κυκλώματος θα είναι μικρότερη από μία αντίσταση όσες φορές περιλαμβάνονται στο κύκλωμα.

Η σειριακή και η παράλληλη σύνδεση αγωγών έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά. Σε μια παράλληλη σύνδεση, το ρεύμα είναι αντιστρόφως ανάλογο της αντίστασης. Τα ρεύματα στις αντιστάσεις δεν εξαρτώνται το ένα από το άλλο. Επομένως, η απενεργοποίηση ενός από αυτά δεν θα επηρεάσει τη λειτουργία των άλλων. Επομένως, πολλές ηλεκτρικές συσκευές έχουν αυτόν τον τύπο σύνδεσης στοιχείων κυκλώματος.

Μικτός

Στο ίδιο κύκλωμα μπορούν να συνδυαστούν παράλληλες και σειριακές συνδέσεις αγωγών. Για παράδειγμα, στοιχεία που συνδέονται παράλληλα μπορούν να συνδεθούν σε σειρά με άλλη αντίσταση ή ομάδα αντιστάσεων. Αυτή είναι μια μικτή ένωση. Η συνολική αντίσταση των κυκλωμάτων υπολογίζεται αθροίζοντας χωριστά τις τιμές για την παράλληλη συνδεδεμένη μονάδα και για τη σύνδεση σειράς.

Επιπλέον, αρχικά υπολογίζονται οι ισοδύναμες αντιστάσεις των στοιχείων που συνδέονται σε σειρά και στη συνέχεια υπολογίζεται η συνολική αντίσταση των παράλληλων τμημάτων του κυκλώματος. Η σειριακή σύνδεση στους υπολογισμούς έχει προτεραιότητα. Αυτοί οι τύποι ηλεκτρικών κυκλωμάτων είναι αρκετά συνηθισμένοι σε διάφορες συσκευές και εξοπλισμό.

Έχοντας εξοικειωθεί με τους τύπους συνδέσεων στοιχείων κυκλώματος, μπορείτε να κατανοήσετε την αρχή της οργάνωσης των κυκλωμάτων διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών. Οι παράλληλες και σειριακές συνδέσεις έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά στον υπολογισμό και τη λειτουργία ολόκληρου του συστήματος. Γνωρίζοντας τους, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σωστά κάθε έναν από τους παρουσιαζόμενους τύπους για να συνδέσετε στοιχεία ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Περιεχόμενο:

Όλοι οι γνωστοί τύποι αγωγών έχουν ορισμένες ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρικής αντίστασης. Αυτή η ποιότητα έχει βρει την εφαρμογή της σε αντιστάσεις, που είναι στοιχεία κυκλώματος με ακριβή ρυθμισμένη αντίσταση. Σας επιτρέπουν να ρυθμίζετε το ρεύμα και την τάση με υψηλή ακρίβεια στα κυκλώματα. Όλες αυτές οι αντιστάσεις έχουν τις δικές τους ατομικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, η ισχύς για παράλληλη και σειριακή σύνδεση αντιστάσεων θα είναι διαφορετική. Ως εκ τούτου, στην πράξη, χρησιμοποιούνται συχνά διάφορες μέθοδοι υπολογισμού, χάρη στις οποίες είναι δυνατόν να ληφθούν ακριβή αποτελέσματα.

Ιδιότητες και τεχνικά χαρακτηριστικά των αντιστάσεων

Όπως έχει ήδη σημειωθεί, οι αντιστάσεις σε ηλεκτρικά κυκλώματα και κυκλώματα εκτελούν μια ρυθμιστική λειτουργία. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται ο νόμος του Ohm, που εκφράζεται με τον τύπο: I = U/R. Έτσι, με μείωση της αντίστασης, εμφανίζεται μια αισθητή αύξηση του ρεύματος. Και, αντίστροφα, όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο χαμηλότερο είναι το ρεύμα. Λόγω αυτής της ιδιότητας, οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική. Σε αυτή τη βάση, δημιουργούνται διαχωριστές ρεύματος που χρησιμοποιούνται στα σχέδια ηλεκτρικών συσκευών.

Εκτός από τη λειτουργία ρύθμισης ρεύματος, αντιστάσεις χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα διαιρέτη τάσης. Σε αυτή την περίπτωση, ο νόμος του Ohm θα φαίνεται ελαφρώς διαφορετικός: U = I x R. Αυτό σημαίνει ότι όσο αυξάνεται η αντίσταση, αυξάνεται και η τάση. Ολόκληρη η λειτουργία των συσκευών που έχουν σχεδιαστεί για τη διαίρεση της τάσης βασίζεται σε αυτήν την αρχή. Για διαιρέτες ρεύματος χρησιμοποιείται παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων και για σειριακή σύνδεση.

Στα διαγράμματα, οι αντιστάσεις εμφανίζονται με τη μορφή ορθογωνίου διαστάσεων 10x4 mm. Το σύμβολο R χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό, το οποίο μπορεί να συμπληρωθεί με την τιμή ισχύος ενός δεδομένου στοιχείου. Για ισχύ άνω των 2 W, η ονομασία γίνεται με λατινικούς αριθμούς. Η αντίστοιχη επιγραφή τοποθετείται στο διάγραμμα κοντά στο εικονίδιο της αντίστασης. Η ισχύς περιλαμβάνεται επίσης στη σύνθεση που εφαρμόζεται στο σώμα του στοιχείου. Οι μονάδες αντίστασης είναι ohm (1 ohm), kilohm (1000 ohm) και megaohm (1.000.000 ohm). Το εύρος των αντιστάσεων κυμαίνεται από κλάσματα του Ohm έως αρκετές εκατοντάδες megaohms. Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την παραγωγή αυτών των στοιχείων με αρκετά ακριβείς τιμές αντίστασης.

Μια σημαντική παράμετρος μιας αντίστασης είναι η απόκλιση αντίστασης. Μετριέται ως ποσοστό της ονομαστικής αξίας. Η τυπική σειρά αποκλίσεων αντιπροσωπεύει τιμές με τη μορφή: + 20, + 10, + 5, + 2, + 1% και ούτω καθεξής μέχρι την τιμή + 0,001%.

Η ισχύς της αντίστασης έχει μεγάλη σημασία. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από καθένα από αυτά κατά τη λειτουργία, προκαλώντας θέρμανση. Εάν η επιτρεπόμενη τιμή διαρροής ισχύος υπερβαίνει τον κανόνα, αυτό θα οδηγήσει σε αστοχία της αντίστασης. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι κατά τη διαδικασία θέρμανσης αλλάζει η αντίσταση του στοιχείου. Επομένως, εάν οι συσκευές λειτουργούν σε μεγάλα εύρη θερμοκρασιών, χρησιμοποιείται μια ειδική τιμή που ονομάζεται συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης.

Για τη σύνδεση αντιστάσεων σε κυκλώματα, χρησιμοποιούνται τρεις διαφορετικές μέθοδοι σύνδεσης - παράλληλη, σειρά και μικτή. Κάθε μέθοδος έχει μεμονωμένες ιδιότητες, γεγονός που επιτρέπει τη χρήση αυτών των στοιχείων για διάφορους σκοπούς.

Ρεύμα σε σύνδεση σε σειρά

Όταν οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά, το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από κάθε αντίσταση με τη σειρά του. Η τιμή ρεύματος σε οποιοδήποτε σημείο του κυκλώματος θα είναι η ίδια. Αυτό το γεγονός καθορίζεται χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm. Εάν αθροίσετε όλες τις αντιστάσεις που φαίνονται στο διάγραμμα, έχετε το ακόλουθο αποτέλεσμα: R = 200+100+51+39 = 390 Ohms.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η τάση στο κύκλωμα είναι 100 V, το ρεύμα θα είναι I = U/R = 100/390 = 0,256 A. Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν, η ισχύς των αντιστάσεων σε σειριακή σύνδεση μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: P = I 2 x R = 0,256 2 x 390 = 25,55 W.

• P 1 = I 2 x R 1 = 0,256 2 x 200 = 13,11 W;
• P 2 = I 2 x R 2 = 0,256 2 x 100 = 6,55 W;
• P 3 = I 2 x R 3 = 0,256 2 x 51 = 3,34 W;
• P 4 = I 2 x R 4 = 0,256 2 x 39 = 2,55 W.

Αν αθροίσουμε τη λαμβανόμενη ισχύ, τότε το συνολικό P θα είναι: P = 13,11 + 6,55 + 3,34 + 2,55 = 25,55 W.

Τροφοδοσία με παράλληλη σύνδεση

Με παράλληλη σύνδεση, όλες οι αρχές των αντιστάσεων συνδέονται σε έναν κόμβο του κυκλώματος και τα άκρα σε έναν άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα διακλαδώνεται και αρχίζει να ρέει μέσα από κάθε στοιχείο. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, το ρεύμα θα είναι αντιστρόφως ανάλογο με όλες τις συνδεδεμένες αντιστάσεις και η τιμή τάσης σε όλες τις αντιστάσεις θα είναι η ίδια.

Πριν υπολογίσετε το ρεύμα, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε την είσοδο όλων των αντιστάσεων χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

• 1/R = 1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 +1/R 4 = 1/200+1/100+1/51+1/39 = 0,005+0,01+0,0196+ 0,0256 = 0,06024 1 /Ωμ.
• Δεδομένου ότι η αντίσταση είναι μια ποσότητα αντιστρόφως ανάλογη της αγωγιμότητας, η τιμή της θα είναι: R = 1/0,06024 = 16,6 Ohms.
• Χρησιμοποιώντας μια τιμή τάσης 100 V, ο νόμος του Ohm υπολογίζει το ρεύμα: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
• Γνωρίζοντας την ισχύ του ρεύματος, η ισχύς των αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα προσδιορίζεται ως εξής: P = I 2 x R = 6,024 2 x 16,6 = 602,3 W.
• Η ισχύς ρεύματος για κάθε αντίσταση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τους τύπους: I 1 = U/R 1 = 100/200 = 0,5A; I 2 = U/R 2 = 100/100 = 1A; I 3 = U/R 3 = 100/51 = 1,96A; I 4 = U/R 4 = 100/39 = 2,56A. Χρησιμοποιώντας αυτές τις αντιστάσεις ως παράδειγμα, μπορεί να φανεί ένα μοτίβο ότι καθώς μειώνεται η αντίσταση, το ρεύμα αυξάνεται.

Υπάρχει ένας άλλος τύπος που σας επιτρέπει να υπολογίσετε την ισχύ όταν συνδέετε αντιστάσεις παράλληλα: P 1 = U 2 / R 1 = 100 2 / 200 = 50 W. P 2 = U 2 / R 2 = 100 2 / 100 = 100 W; P 3 = U 2 / R 3 = 100 2 / 51 = 195,9 W; P 4 = U 2 / R 4 = 100 2 / 39 = 256,4 W. Προσθέτοντας τις δυνάμεις μεμονωμένων αντιστάσεων, λαμβάνετε τη συνολική ισχύ τους: P = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 = 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 W.

Έτσι, η ισχύς για σειριακή και παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων προσδιορίζεται με διαφορετικούς τρόπους, με τη βοήθεια των οποίων μπορούν να ληφθούν τα πιο ακριβή αποτελέσματα.

Λεπτομέρειες Κατηγορία: Άρθρα Δημιουργία: 06/09/2017 19:48

Πώς να συνδέσετε πολλές λάμπες σε ένα κουκλόσπιτο

Όταν σκέφτεστε πώς να φτιάξετε φωτισμό σε ένα κουκλόσπιτο ή ένα δωμάτιο, όπου δεν υπάρχει ένας, αλλά πολλοί λαμπτήρες, τίθεται το ερώτημα πώς να τα συνδέσετε και να τα δικτυώσετε. Υπάρχουν δύο τύποι συνδέσεων: σειριακές και παράλληλες, για τις οποίες ακούσαμε από το σχολείο. Θα τα εξετάσουμε σε αυτό το άρθρο.

Θα προσπαθήσω να περιγράψω τα πάντα με απλή, προσιτή γλώσσα, ώστε όλα να είναι κατανοητά ακόμη και στους πιο ανθρωπιστές που δεν είναι εξοικειωμένοι με τις ηλεκτρικές περιπλοκές.

Σημείωση: Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε μόνο ένα κύκλωμα με λαμπτήρες πυρακτώσεως. Ο φωτισμός με διόδους είναι πιο περίπλοκος και θα συζητηθεί σε άλλο άρθρο.

Για κατανόηση, κάθε διάγραμμα θα συνοδεύεται από ένα σχέδιο και δίπλα στο σχέδιο ένα διάγραμμα ηλεκτρικής καλωδίωσης.
Αρχικά, ας δούμε τα σύμβολα στα ηλεκτρικά κυκλώματα.

Ονομα προϊόντος	Σύμβολο στο διάγραμμα	Εικόνα
μπαταρία/μπαταρία
διακόπτης
το σύρμα
διέλευση καλωδίων (χωρίς σύνδεση)
καλώδια σύνδεσης (συγκόλληση, συστροφή)
λαμπτήρα πυρακτώσεως
ελαττωματικό λαμπτήρα
σπασμένη λάμπα
αναμμένη λάμπα

Όπως ήδη αναφέρθηκε, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι συνδέσεων: σειριακές και παράλληλες. Υπάρχει και ένα τρίτο, μικτό: σειρές-παράλληλο, που συνδυάζει και τα δύο. Ας ξεκινήσουμε με τη διαδοχική, καθώς είναι πιο απλή.

Σειριακή σύνδεση

Μοιάζει με αυτό.

Οι λάμπες τοποθετούνται το ένα μετά το άλλο, σαν να πιάνονται τα χέρια σε ένα στρογγυλό χορό. Οι παλιές σοβιετικές γιρλάντες κατασκευάστηκαν σύμφωνα με αυτήν την αρχή.

Πλεονεκτήματα- ευκολία σύνδεσης.
Ελαττώματα- αν καεί τουλάχιστον ένας λαμπτήρας, ολόκληρο το κύκλωμα δεν θα λειτουργήσει.

Θα πρέπει να περάσετε και να ελέγξετε κάθε λαμπτήρα για να βρείτε την ελαττωματική. Αυτό μπορεί να είναι κουραστικό με μεγάλο αριθμό λαμπτήρων. Επίσης, οι λαμπτήρες πρέπει να είναι του ίδιου τύπου: τάσης, ισχύος.

Με αυτόν τον τύπο σύνδεσης προστίθενται οι τάσεις των λαμπτήρων. Η τάση υποδεικνύεται με το γράμμα U, μετρημένο σε βολτ V. Η τάση του τροφοδοτικού πρέπει να είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων όλων των λαμπτήρων του κυκλώματος.

Παράδειγμα Νο. 1: θέλετε να συνδέσετε 3 λαμπτήρες 1,5V σε κύκλωμα σειράς. Η τάση της πηγής ισχύος που απαιτείται για τη λειτουργία ενός τέτοιου κυκλώματος είναι 1,5+1,5+1,5=4,5V.

Οι κανονικές μπαταρίες ΑΑ έχουν τάση 1,5 V. Για να πάρουν τάση 4,5 V από αυτά, πρέπει επίσης να συνδεθούν σε κύκλωμα σειράς, οι τάσεις τους θα αθροιστούν.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τον τρόπο επιλογής πηγής ρεύματος σε αυτό το άρθρο.

Παράδειγμα #2:θέλετε να συνδέσετε λαμπτήρες 6V σε πηγή τροφοδοσίας 12V. 6+6=12v. Μπορείτε να συνδέσετε 2 από αυτούς τους λαμπτήρες.

Παράδειγμα #3:θέλετε να συνδέσετε 2 λαμπτήρες 3V σε ένα κύκλωμα. 3+3=6V. Απαιτείται τροφοδοτικό 6 V.

Συνοψίζοντας: η σειριακή σύνδεση είναι εύκολη στην κατασκευή, χρειάζεστε λαμπτήρες ίδιου τύπου. Μειονεκτήματα: εάν ένας λαμπτήρας αποτύχει, δεν ανάβουν όλοι. Μπορείτε να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε το κύκλωμα μόνο ως σύνολο.

Με βάση αυτό, για να φωτίσετε ένα κουκλόσπιτο, συνιστάται να συνδέσετε όχι περισσότερους από 2-3 λαμπτήρες σε σειρά. Για παράδειγμα, σε απλίκες. Για να συνδέσετε μεγαλύτερο αριθμό λαμπτήρων, πρέπει να χρησιμοποιήσετε διαφορετικό τύπο σύνδεσης - παράλληλη.

Διαβάστε επίσης άρθρα σχετικά με το θέμα:

• Ανασκόπηση μικροσκοπικών λαμπτήρων πυρακτώσεως
• Δίοδοι ή λαμπτήρες πυρακτώσεως

Παράλληλη σύνδεση λαμπτήρων

Έτσι μοιάζει μια παράλληλη σύνδεση λαμπτήρων.

Σε αυτόν τον τύπο σύνδεσης, όλοι οι λαμπτήρες και το τροφοδοτικό έχουν την ίδια τάση. Δηλαδή με τροφοδοσία 12v κάθε λάμπα πρέπει να έχει και τάση 12V. Και ο αριθμός των λαμπτήρων μπορεί να διαφέρει. Και αν, για παράδειγμα, έχετε λαμπτήρες 6V, τότε πρέπει να πάρετε μια πηγή τροφοδοσίας 6V.

Όταν ένας λαμπτήρας αστοχεί, οι άλλοι συνεχίζουν να καίγονται.

Οι λαμπτήρες μπορούν να ανάψουν ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. Για να γίνει αυτό, το καθένα πρέπει να έχει τον δικό του διακόπτη.

Οι ηλεκτρικές συσκευές στα διαμερίσματα της πόλης μας συνδέονται σύμφωνα με αυτήν την αρχή. Όλες οι συσκευές έχουν την ίδια τάση 220V, μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν ανεξάρτητα η μία από την άλλη, η ισχύς των ηλεκτρικών συσκευών μπορεί να είναι διαφορετική.

συμπέρασμα: Όταν υπάρχουν πολλές λάμπες σε ένα κουκλόσπιτο, η παράλληλη σύνδεση είναι βέλτιστη, αν και είναι λίγο πιο περίπλοκη από τη σειριακή σύνδεση.

Ας εξετάσουμε έναν άλλο τύπο σύνδεσης, που συνδυάζει σειριακή και παράλληλη.

Συνδυασμένη σύνδεση

Ένα παράδειγμα συνδυασμένης σύνδεσης.

Τρία κυκλώματα σειράς συνδεδεμένα παράλληλα

Εδώ είναι μια άλλη επιλογή:

Τρία παράλληλα κυκλώματα συνδεδεμένα σε σειρά.

Τα τμήματα ενός τέτοιου κυκλώματος που συνδέονται σε σειρά συμπεριφέρονται σαν σύνδεση σειράς. Και τα παράλληλα τμήματα είναι σαν παράλληλη σύνδεση.

Παράδειγμα

Με ένα τέτοιο σχήμα, η καύση ενός λαμπτήρα θα απενεργοποιήσει ολόκληρο το τμήμα που είναι συνδεδεμένο σε σειρά και τα άλλα δύο κυκλώματα σειράς θα παραμείνουν λειτουργικά.

Αντίστοιχα, τα τμήματα μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Για να γίνει αυτό, κάθε κύκλωμα σειράς πρέπει να έχει τον δικό του διακόπτη.

Αλλά δεν μπορείς να ανάψεις μόνο μια λάμπα.

Με σύνδεση παράλληλης σειράς, εάν ένας λαμπτήρας αποτύχει, το κύκλωμα θα συμπεριφέρεται ως εξής:

Και αν υπάρχει παραβίαση σε μια διαδοχική ενότητα όπως αυτή:

Παράδειγμα:

Υπάρχουν 6 λαμπτήρες 3V συνδεδεμένοι σε κυκλώματα 3 σειρών των 2 λαμπτήρων το καθένα. Τα κυκλώματα, με τη σειρά τους, συνδέονται παράλληλα. Το χωρίζουμε σε 3 συνεχόμενα τμήματα και υπολογίζουμε αυτό το τμήμα.

Στο τμήμα της σειράς, οι τάσεις των λαμπτήρων αθροίζονται, 3v+3V=6V. Κάθε κύκλωμα σειράς έχει τάση 6V. Δεδομένου ότι τα κυκλώματα συνδέονται παράλληλα, η τάση τους δεν αθροίζεται, πράγμα που σημαίνει ότι χρειαζόμαστε μια πηγή τροφοδοσίας 6V.

Παράδειγμα

Έχουμε 6 λαμπτήρες 6V. Οι λαμπτήρες συνδέονται σε ομάδες των 3 σε ένα παράλληλο κύκλωμα και τα κυκλώματα, με τη σειρά τους, συνδέονται σε σειρά. Χωρίζουμε το σύστημα σε τρία παράλληλα κυκλώματα.

Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, η τάση για κάθε λαμπτήρα είναι 6V, αφού η τάση δεν αθροίζεται, τότε η τάση για ολόκληρο το κύκλωμα είναι 6V. Και τα ίδια τα κυκλώματα είναι ήδη συνδεδεμένα σε σειρά και οι τάσεις τους έχουν ήδη προστεθεί. Βγαίνει 6V+6V=12V. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεστε μια πηγή τροφοδοσίας 12 V.

Παράδειγμα

Για κουκλόσπιτα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη μικτή σύνδεση.

Ας πούμε ότι υπάρχει ένας λαμπτήρας σε κάθε δωμάτιο, όλοι οι λαμπτήρες συνδέονται παράλληλα. Αλλά οι ίδιες οι λάμπες έχουν διαφορετικό αριθμό λαμπτήρων: δύο έχουν έναν λαμπτήρα το καθένα, υπάρχει μια απλίκα με δύο βραχίονες από δύο λαμπτήρες και έναν πολυέλαιο τριών βραχιόνων. Σε πολυέλαιο και απλίκα, οι λαμπτήρες συνδέονται σε σειρά.

Κάθε λάμπα έχει τον δικό του διακόπτη. Τροφοδοτικό 12V τάση. Οι μονοί λαμπτήρες που συνδέονται παράλληλα πρέπει να έχουν τάση 12V. Και για όσους συνδέονται σε σειρά, η τάση προστίθεται στο τμήμα του κυκλώματος
. Αντίστοιχα, για ένα τμήμα απλίκας δύο λαμπτήρων, διαιρέστε 12 V (συνολική τάση) με 2 (αριθμός λαμπτήρων), παίρνουμε 6 V (τάση ενός λαμπτήρα).
Για το τμήμα του πολυελαίου 12V:3=4V (τάση ενός λαμπτήρα πολυελαίου).
Δεν πρέπει να συνδέετε περισσότερους από τρεις λαμπτήρες σε μία λάμπα σε σειρά.

Τώρα έχετε μάθει όλα τα κόλπα για τη σύνδεση λαμπτήρων πυρακτώσεως με διαφορετικούς τρόπους. Και νομίζω ότι δεν θα είναι δύσκολο να φτιάξεις φωτισμό σε ένα κουκλόσπιτο με πολλούς λαμπτήρες, οποιασδήποτε πολυπλοκότητας. Αν κάτι άλλο σας δυσκολεύει, διαβάστε το άρθρο για τον πιο απλό τρόπο να φτιάξετε φως σε ένα κουκλόσπιτο, τις πιο βασικές αρχές. Καλή τύχη!