V praxi existují především dva různé způsoby instalace součástek do obvodů. V zásadě využívají jak sériové zapojení, tak paralelní zapojení různých vodičů.

Odpor, jak známo, charakterizuje vlastnost vodiče bránit průchodu elektrického proudu. Sériové a paralelní zapojení vodičů můžeme popsat pomocí různých modelů. Jako vysvětlení však můžeme použít i rezistivitu.

Známe vzorec pro výpočet odporu vodiče:

  • R – odpor vodiče;
  • ρ—měrný odpor látky vodiče (Ohm*m);
  • l – délka vodiče (m);
  • S je průřez vodiče (m2).

Z tohoto vzorce je vidět, že čím delší vodič, tím větší odpor. V sériovém zapojení jsou vodiče umístěny za sebou, proto se odpory sčítají.

Z výše uvedeného vzorce je také zřejmé, že čím větší je průřez vodiče, tím nižší je odpor. V paralelním zapojení jsou vodiče umístěny vedle sebe. Pokud spojíme vodiče do jednoho velkého, bude tomu odpovídat větší průřez. Proto se podle výše uvedeného vzorce bude celkový odpor s rostoucím průřezem snižovat.

Tyto závěry se nám budou hodit dále v článku.

Sériové zapojení vodičů

Sériové zapojení jakýchkoli součástí, například rezistorů v obvodu, vypadá přibližně jako níže uvedené schéma:

Sériové zapojení rezistorů

Rýže. 1. Sériové zapojení rezistorů

Podobně jako u dvou vodičů zapojených do série můžeme také nakreslit dva „obdélníky“ jeden po druhém. Obdélník se prodlužuje a zvyšuje se s ním odpor. Odpory se sčítají. Platí následující vzorec:

Pokud máme N vodičů, pak vzorec pro výpočet celkového odporu sériově zapojených vodičů je následující:

Rcelkový = R1 + R2 +…. + RN , to znamená, že celkový odpor je roven součtu odporů jednotlivých vodičů.

Podle schématu je vidět, že elektrický proud protéká nejprve prvním vodičem a z něj přímo do dalšího a všech následujících. Pravidla pro výpočet elektrického proudu I a napětí U pro vodiče R1 — RN vypadat takto:

Elektrický proud zůstává stejný, protože všechny elektrony protékající prvním vodičem musí protékat i druhým, třetím a všemi následujícími vodiči. Proto se elektrický náboj v elektrickém obvodu se sériovým zapojením nemění.

Napětí je úměrné odporu, jinak by nebyl splněn vzorec z Ohmova zákona pro úsek obvodu – R = U / I. Takže si pamatujeme: U= R * I zde platí. Pro elektrický obvod se sériovým zapojením vodičů to znamená, že čím větší je odpor vodiče, tím více na něm klesá napětí.

ČTĚTE VÍCE
V jakých případech může dojít ke zkratu v domě?

Paralelní připojení vodičů

Paralelní připojení jakýchkoli součástí, například rezistorů v obvodu, vypadá přibližně jako níže uvedené schéma:

Paralelní zapojení rezistorů

Rýže. 2. Paralelní zapojení rezistorů

Podobně jako u dvou paralelně spojených vodičů můžeme nakreslit i širší obdélník. Odpor se zmenšuje. Platí následující vzorec:

Pokud máme N vodičů zapojených paralelně, vzorec bude mít tvar:

1 / R.celkový = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1 / RN, to znamená, že čím více vodičů je v elektrickém obvodu zapojeno, tím nižší bude celkový odpor.

V každé větvi je proud I dělen I1, I2, … jáN. To vede k následujícím vztahům:

V elektrickém obvodu s paralelně zapojenými vodiči je napětí konstantní a elektrický proud lze sečíst k celkovému proudu sečtením jednotlivých proudů na každém z vodičů.

Kalkulačka

Tento kalkulátor vypočítá celkovou hodnotu odporu pro několik rezistorů zapojených sériově nebo paralelně.

V elektrických obvodech lze prvky spojovat různými způsoby, včetně sériového a paralelního zapojení.

Sériové připojení

Tímto spojením jsou vodiče spojeny do série, to znamená, že začátek jednoho vodiče bude spojen s koncem druhého. Hlavním rysem tohoto spojení je, že všechny vodiče patří k jednomu drátu, neexistují žádné odbočky. Každým z vodičů bude protékat stejný elektrický proud. Ale celkové napětí na vodičích se bude rovnat sdruženým napětím na každém z nich.

Zvažte několik rezistorů zapojených do série. Protože zde nejsou žádné větve, množství náboje procházející jedním vodičem se bude rovnat množství náboje procházejícího druhým vodičem. Síla proudu na všech vodičích bude stejná. To je hlavní rys tohoto spojení.

Posledovatelnoe soedinenie

Na toto spojení lze nahlížet různě. Všechny odpory lze nahradit jedním ekvivalentním odporem.

Proud přes ekvivalentní rezistor bude stejný jako celkový proud protékající všemi rezistory. Ekvivalentní celkové napětí bude součtem napětí na každém rezistoru. Toto je potenciální rozdíl na rezistoru.

Pokud použijete tato pravidla a Ohmův zákon, který platí pro každý rezistor, můžete dokázat, že odpor ekvivalentního společného rezistoru bude roven součtu odporů. Důsledkem prvních dvou pravidel bude třetí pravidlo.

přihláška

Sériové připojení se používá, když potřebujete cíleně zapnout nebo vypnout zařízení, spínač je k němu zapojen v sériovém obvodu. Například elektrický zvonek zazvoní pouze tehdy, když je zapojen do série se zdrojem a tlačítkem. Podle prvního pravidla, pokud není elektrický proud alespoň na jednom z vodičů, pak nebude elektrický proud na ostatních vodičích. A naopak, pokud je proud alespoň na jednom vodiči, pak bude na všech ostatních vodičích. Funguje i kapesní svítilna, která má tlačítko, baterii a žárovku. Všechny tyto prvky musí být zapojeny do série, protože svítilna musí při stisknutí tlačítka svítit.

ČTĚTE VÍCE
Lze vodou ředitelnou barvu míchat s akrylovou barvou?

Někdy sériové připojení nedosahuje požadovaných cílů. Například v bytě, kde je mnoho lustrů, žárovek a dalších zařízení, byste neměli zapojovat všechny lampy a zařízení do série, protože nikdy nemusíte zapínat světla v každé z místností bytu současně. čas. Za tímto účelem se samostatně uvažují sériové a paralelní připojení a pro připojení svítidel v bytě se používá paralelní typ obvodu.

Paralelní připojení

V tomto typu obvodu jsou všechny vodiče zapojeny paralelně k sobě. Všechny začátky vodičů jsou spojeny do jednoho bodu a všechny konce jsou také spojeny dohromady. Uvažujme množství homogenních vodičů (rezistorů) zapojených v paralelním obvodu.

Paralelní spojení

Tento typ připojení je rozvětvený. Každá větev obsahuje jeden rezistor. Elektrický proud, který dosáhl bodu větvení, je rozdělen do každého rezistoru a bude se rovnat součtu proudů na všech odporech. Napětí na všech paralelně zapojených prvcích je stejné.

Všechny odpory lze nahradit jedním ekvivalentním odporem. Pokud použijete Ohmův zákon, můžete získat výraz pro odpor. Pokud byly u sériového připojení sečteny odpory, pak s paralelním připojením budou přidány jejich převrácené hodnoty, jak je napsáno ve výše uvedeném vzorci.

přihláška

Pokud vezmeme v úvahu připojení v domácích podmínkách, pak v bytě by měly být lampy a lustry zapojeny paralelně. Pokud je zapojíme do série, tak když se rozsvítí jedna žárovka, rozsvítíme všechny ostatní. Při paralelním zapojení můžeme přidáním odpovídajícího vypínače do každé z větví rozsvítit odpovídající žárovku dle libosti. V tomto případě zapnutí jedné lampy tímto způsobem neovlivní ostatní lampy.

Všechna elektrická domácí zařízení v bytě jsou zapojena paralelně do sítě o napětí 220 V a připojena k rozvodnému panelu. Jinými slovy, paralelní zapojení se používá, když je nutné připojit elektrická zařízení nezávisle na sobě. Sériová a paralelní připojení mají své vlastní charakteristiky. Existují také smíšené sloučeniny.

Současná práce

Sériová a paralelní zapojení diskutovaná dříve platila pro základní hodnoty napětí, odporu a proudu. Práce proudu je určena vzorcem:

A = I x U x tKde А – současná práce, t – doba toku podél vodiče.

Pro určení provozu se sériovým zapojením je nutné nahradit napětí v původním vyjádření. Dostaneme:

A = I x (U1 + U2) x t

Otevřeme závorky a zjistíme, že v celém diagramu je práce určena množstvím při každém zatížení.

ČTĚTE VÍCE
Jaké barvy lze smíchat, abyste získali fialovou?

Uvažujeme také obvod paralelního připojení. Jen neměníme napětí, ale proud. Výsledek je:

A = A1+A2

Aktuální výkon

Při zvažování vzorce pro výkon části obvodu je opět nutné použít vzorec:

P=U x I

Po podobné úvaze je výsledkem, že sériová a paralelní připojení mohou být určena následujícím mocninným vzorcem:

P=P1 + P2

Jinými slovy, pro jakýkoli obvod je celkový výkon roven součtu všech výkonů v obvodu. To může vysvětlit, že se nedoporučuje zapínat několik výkonných elektrických zařízení v bytě najednou, protože kabeláž nemusí vydržet takovou sílu.

Vliv schématu připojení na novoroční girlandu

Po vyhoření jedné lampy v girlandě můžete určit typ schématu připojení. Pokud je obvod sekvenční, pak se nerozsvítí ani jedna žárovka, protože spálená žárovka přeruší společný obvod. Chcete-li zjistit, která žárovka vyhořela, musíte vše zkontrolovat. Dále vyměňte vadnou lampu, girlanda bude fungovat.

Paralelní soedinenie dívčí

Při použití obvodu paralelního připojení bude girlanda nadále fungovat, i když jedna nebo více lamp vyhořelo, protože obvod není zcela přerušen, ale pouze jedna malá paralelní sekce. K obnovení takové girlandy stačí vidět, které lampy nesvítí a vyměnit je.

Sériové a paralelní zapojení pro kondenzátory

Posledovatelno kondenzační

U sériového zapojení vzniká následující obrázek: náboje z kladného pólu zdroje jdou pouze na vnější desky vnějších kondenzátorů. Kondenzátory umístěné mezi nimi přenášejí náboj obvodem. To vysvětluje vzhled stejných nábojů s různými znaky na všech deskách. Na základě toho lze náboj jakéhokoli kondenzátoru zapojeného do sériového obvodu vyjádřit následujícím vzorcem:

qcelkový= q1 = q2 = q3

K určení napětí na libovolném kondenzátoru potřebujete vzorec:

U=q/С

Kde C je kapacita. Celkové napětí je vyjádřeno stejným zákonem, který je vhodný pro odpory. Dostaneme tedy vzorec kapacity:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Aby byl tento vzorec jednodušší, můžete zlomky obrátit a nahradit poměr rozdílu potenciálu k náboji na kondenzátoru. V důsledku toho dostaneme:

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

Paralelní zapojení kondenzátorů se počítá trochu jinak.

Paralelní kondenzační

Celkový náboj se vypočítá jako součet všech nábojů nashromážděných na deskách všech kondenzátorů. A hodnota napětí se také počítá podle obecných zákonů. V tomto ohledu vzorec pro celkovou kapacitu v obvodu paralelního připojení vypadá takto:

ČTĚTE VÍCE
Jak připojit 5.1 reproduktory z domácího kina k počítači?

С= (q1 + q2 + q3)/U

Tato hodnota se vypočítá jako součet všech zařízení v obvodu:

C=Cl + C1 + C2

Smíšené připojení vodičů

V elektrickém obvodu mohou mít sekce obvodu jak sériové, tak paralelní spojení, vzájemně propletené. Ale všechny výše uvedené zákony pro určité typy připojení jsou stále platné a používají se postupně.

Smíšené soedinenie

Nejprve musíte mentálně rozložit diagram na samostatné části. Pro lepší znázornění se kreslí na papír. Podívejme se na náš příklad pomocí výše uvedeného schématu.

Nejvhodnější je znázornit jej od bodů Б и В. Jsou umístěny v určité vzdálenosti od sebe a od okraje listu papíru. Z levé strany k bodu Б jeden vodič je připojen a dva vodiče jdou vpravo. Tečka В naopak má dvě větve vlevo a jeden drát za bodem odchází.

Dále musíte znázornit prostor mezi body. Podél horního vodiče jsou 3 odpory s konvenčními hodnotami 2, 3, 4. Zespodu bude proudit proud s indexem 5. První 3 odpory jsou zapojeny do série a pátý rezistor je zapojen paralelně .

Zbývající dva odpory (první a šestý) jsou zapojeny do série s úsekem, který uvažujeme PŘED NAŠÍM LETOPOČTEM. Diagram proto doplňujeme o 2 obdélníky po stranách vybraných bodů.

Nyní použijeme vzorec pro výpočet odporu:
  • První vzorec pro sériové zapojení.
  • Dále pro paralelní obvod.
  • A nakonec pro sekvenční obvod.

Podobným způsobem lze rozložit jakýkoli složitý obvod na samostatné obvody, včetně spojení nejen vodičů ve formě odporů, ale i kondenzátorů. Chcete-li se naučit používat výpočetní techniky pro různé typy schémat, musíte se v praxi procvičit dokončením několika úkolů.