Проводник на паралелно и серийно свързване

Почти всички, участващи в електричеството, трябваше да решат проблема с паралелното и последователно свързване на елементите на веригата. Някои решават проблемите на паралелно и серийно свързване на проводници по метода "барабан", тъй като много "огнеупорни" гирлянди са необясними, но познати аксиоми. Независимо от това, всички тези и много други подобни въпроси лесно се решават чрез метода, предложен в самото начало на XIX век от немския физик Георг Ом. Законите, които откри, са все още в сила и почти всеки може да ги разбере.

Основни електрически стойности на веригата

За да разберете как това или онова свързване на проводника влияе върху характеристиките на веригата, е необходимо да определите количествата, които характеризират всяка електрическа верига. Тук са основните:

• Електрическото напрежение, според научната дефиниция, е разликата в потенциала между две точки на електрическа верига. Измерена във волта (V). гнездо Appliance между терминали, например, тя е равна на 220 V, за волтметър батерията ще покаже 1,5 V, а вашите смарт телефон или таблет изходи зарядното 5 V. Напрежението е променлив и постоянен, но в нашия случай това не е от съществено значение.
• Електрически ток е подреденото движение на електрони в електрическа верига. Най-близката аналогия е водният поток в тръбопровода. Измерва се в ампери (А). Ако веригата не е затворена, токът не може да съществува.
• Електрическо съпротивление. Стойността се измерва в ома (Ом) и характеризира способността на проводник или електрическа верига да устои на преминаването на електрически ток. Ако продължим аналогията с водопровода, новата гладка тръба ще има малко съпротивление, запушено с ръжда и шлаки - високо.
• Електрическа енергия. Тази стойност характеризира скоростта на преобразуване на електрическата енергия във всяка друга и се измерва във ватове (ватове). Котел с мощност 1000 W кипи вода по-бързо от сто вата, мощна лампа свети по-ярка и т.н.

Взаимната зависимост на електрическите величини

Сега е необходимо да се реши, тъй като всички горепосочени стойности зависят един от друг. Правилата за зависимост са прости и могат да бъдат сведени до две основни формули:

• I = U / R.
• P = I * U.

Къде I - ток във веригата в ампери, U - напрежението прилага към веригата във волтове, R - съпротивление на веригата в омове, P - електрическа верига мощност във ватове.

Да предположим, че пред нас е проста електрическа верига, състояща се от захранване с напрежение U и проводник с резистентност R (натоварване).

Тъй като веригата е затворена, токът преминава през нея. Какво ще бъде това? Изхождайки от горната формула 1, за нейното изчисление трябва да знаем напрежението, развито от източника на мощност и съпротивлението на натоварването. Ако вземем например запояващо желязо със спирална устойчивост от 100 Ohm и го свържете към електрически контакт 220V, токът през спояващото желязо ще бъде:

220/100 = 2,2 А.

Каква е мощта на тази спойка?? Използваме формулата 2:

2,2 * 220 = 484 вата.

Беше получена добра спойка, мощна, най-вероятно с две ръце. По същия начин, като работите с тези две формули и ги конвертирате, може да се разбере тока чрез мощност и напрежение, напрежение през ток и съпротивление и т.н. Колко, например, консумира 60-ватова крушка в настолната лампа:

60/220 = 0.27 А или 270 mA.

Устойчивост на спиралата на лампата в режим на работа:

220 / 0.27 = 815 Ohm.

Схеми с множество проводници

Всички случаи, разгледани по-горе, са прости - един източник, едно натоварване. Но на практика може да има няколко товара и те също са свързани по различни начини. Има три вида връзка за натоварване:

1. Паралелно.
2. В съответствие.
3. Смесени.

Паралелно свързване на проводници

Този полилей има 3 лампи, всеки от които с 60 вата. Колко струва полиерът? Точно така, 180 вата. Бързо, първо изчисляваме тока през полилея:

180/220 = 0.818 А.

И тогава нейната съпротива:

220 / 0.818 = 269 ома.

Преди това изчислихме съпротивлението на една лампа (815 Ω) и тока през нея (270 mA). Съпротивата на полилея е три пъти по-ниска, а токът - три пъти по-висока. А сега е време да погледнем схемата на трислойната лампа.

Схема на полилей с три лампи

Всички лампи в него са свързани паралелно и са свързани към мрежата. Оказва се, че когато трите лампи са свързани паралелно, общото съпротивление на натоварване е намаляло три пъти? В нашия случай - да, но това е частно - всички лампи имат същата съпротива и сила. Ако всяко от товарите има свое собствено съпротивление, то тогава да се изчисли общата стойност на простото разделяне по броя на товарите е малка. Но тук има изход - достатъчно е да използваме тази формула:

1 / Rob. = 1 / R1 + 1 / R2 + ... 1 / Rn.

За лесна употреба формулата може лесно да се преобразува:

Robsch. = (R1 * R2 * ... Rn) / (R1 + R2 + ... Rn).

Тук Робс. - общото съпротивление на веригата, когато товарът е включен паралелно. R1 ... Rn - съпротивлението на всяко натоварване.

Защо се увеличава ток, когато включва три лампи в паралел вместо една, лесен за разбиране - защото това зависи от напрежението (която остава непроменена), разделено на съпротивлението (тя падна). Очевидно е, че мощността при паралелна връзка ще се увеличи пропорционално на настоящото увеличение.

Серийна връзка

Сега е време да разберете как параметрите на веригата ще се променят, ако проводниците (в нашия случай лампите) са свързани последователно.

Последователно свързано натоварване

Изчисляването на съпротивлението при серийно свързване на проводници е изключително проста:

Robsch. = R1 + R2.

Същите три лампи с 60 лампи, свързани в серия, вече ще са 2445 ома (вижте изчисленията по-горе). Какви са последиците от увеличаването на съпротивлението на веригата? Съгласно формули 1 и 2 става ясно, че мощността и амперажът на тока ще бъдат намалени, когато проводниците са свързани последователно. Но защо сега всички лампи изгарят слабо? Това е един от най-интересните свойства на серийното свързване на проводници, което е широко използвано. Нека да разгледаме венеца от три познати ни, но последователно свързани лампи.

Посредствено свързване на три лампи в гирлянд

Общото напрежение, приложено към цялата верига, остава 220 V. Но тя е разделена между всеки от лампите пропорционално на съпротивлението им! Тъй като лампата има същата мощност и съпротивление, напрежението е разделено равномерно: U1 = U2 = U3 = U / 3. Това означава, че всеки един от лампите вече е снабден с три пъти по-малко напрежение, поради което те блещукат толкова слабо. Вземете повече лампи - тяхната яркост ще падне още повече. Как да се изчисли напрежението на всеки от лампите, ако всички те имат различни съпротивления? За да направите това, са достатъчни четири формули. Алгоритъмът за изчисление ще бъде, както следва:

1. Измерете съпротивлението на всяка лампа.
2. Изчислете общото съпротивление на веригата.
3. С общо напрежение и съпротивление, изчислете тока в схемата.
4. От общия ток и съпротивлението на лампата, изчислете напрежението на всеки от тях.

Искате ли да консолидирате тези знания?? Решете една проста задача, без да погледнете назад в края:

На ваше разположение има 15 подобни миниатюрни крушки, предназначени за 13,5 V. Мога ли да направя коледна венец прикрепена към стандартен изход, и ако е възможно, как?

Смесено съединение

С паралелното и серийно свързване на проводници разбирате, разбира се, лесно. Но какво ще стане, ако имахте нещо подобно пред вас?

Смесено свързване на проводник

Как да се определи общото съпротивление на веригата? За да направите това, трябва да прекъснете схемата на няколко секции. Горната конструкция е достатъчно проста и ще има две секции - R1 и R2, R3. Първо, изчислявате общото съпротивление на паралелно свързаните елементи R2, R3 и намирате Rs.23. След това изчислете общото съпротивление на цялата верига, състояща се от R1 и Rob.23, свързани в серия:

• R.23 = (R2 * R3) / (R2 + R3).
• R = R +

Проблемът е решен, всичко е много просто. И сега въпросът е малко по-сложен.

Сложна смесена връзка на съпротивления

Как да бъдем тук? По същия начин, просто трябва да покажете малко въображение. Резисторите R2, R4, R5 са свързани последователно. Ние изчисляваме тяхната обща съпротива:

R.245 = R2 + R4 + R5.

Сега успоредно с Rs.245 свързваме R3:

Rp.2345 = (R3 * Rg.245) / (R3 + Rgt.245).

Добре и още всичко е очевидно, тъй като имаше R1, R6 и открихме от нас Robshch.2345, свързани в серия:

Rci = R1 + Rg 2345 + R6.

Това е всичко!

Отговорът на проблема с венеца за коледно дърво

Лампите имат работно напрежение само 13,5 V и в 220 V гнездо, така че те трябва да бъдат свързани в серия.

Тъй като лампи от същия тип, захранващото напрежение е разделена по равно между тях, както и всяка крушка ще бъде 220/15 = 14,6 W. Лампите са предназначени за напрежение от 13,5 V, следователно, като венец, въпреки че работи, но много бързо изгарят. За да реализирате идеята, трябва да имате най-малко 220 / 13.5 = 17 и по-добри 18-19 крушки.

Схема на венец за коледно дърво от миниатюрни лампи с нажежаема жичка