با گنجاندن همزمان چندین گیرنده برق در یک شبکه، می توان این گیرنده ها را به سادگی به عنوان عناصر یک مدار واحد در نظر گرفت که هر یک دارای مقاومت خاص خود هستند.

در برخی موارد، این رویکرد کاملاً قابل قبول است: لامپ های رشته ای، بخاری های الکتریکی و غیره - می توانند به عنوان مقاومت درک شوند. یعنی دستگاه ها را می توان با مقاومت آنها جایگزین کرد و به راحتی می توان پارامترهای مدار را محاسبه کرد.

روش اتصال گیرنده های برق می تواند یکی از موارد زیر باشد: نوع اتصال سریال، موازی یا مختلط.

اتصال سریال

هنگامی که چندین گیرنده (مقاومت) در یک مدار سری وصل می شوند، یعنی ترمینال دوم اولی به ترمینال اول دوم وصل می شود، ترمینال دوم دوم به ترمینال اول سوم وصل می شود، ترمینال دوم سوم به ترمینال اول چهارم و غیره وصل می شود، سپس وقتی چنین مداری به منبع برق وصل شود، جریان I با همان مقدار از طریق تمام عناصر مدار جریان می یابد. این ایده در شکل زیر نشان داده شده است.

با جایگزینی دستگاه ها با مقاومت آنها، الگو را به یک مدار تبدیل می کنیم، سپس مقاومت ها از R1 به R4 که به صورت سری وصل شده اند، هر کدام ولتاژهای خاصی را می گیرند که در مجموع مقدار EMF را در پایانه های منبع تغذیه می دهد. برای سادگی، از این پس منبع را به عنوان یک سلول گالوانیکی به تصویر خواهیم کشید.

پس از بیان افت ولتاژ از طریق جریان و از طریق مقاومت ها، عبارتی برای مقاومت معادل مدار سری گیرنده ها به دست می آوریم: مقاومت کل اتصال سری مقاومت ها همیشه برابر است با مجموع جبری تمام مقاومت هایی که این مدار را تشکیل می دهند. و از آنجایی که ولتاژهای هر یک از بخش های مدار را می توان از قانون اهم (U = I * R، U1 = I * R1، U2 = I * R2 و غیره) و E = U پیدا کرد، پس برای مدار ما به دست می آوریم:

ولتاژ در پایانه های منبع تغذیه برابر است با مجموع افت ولتاژ در هر یک از گیرنده های متصل به صورت سری که مدار را تشکیل می دهند.

از آنجایی که جریان از کل مدار با همان مقدار عبور می کند، منصفانه است که بگوییم ولتاژهای گیرنده های سری (مقاومت ها) با یکدیگر متناسب با مقاومت ها هستند. و هر چه مقاومت بیشتر باشد، ولتاژ اعمال شده به گیرنده بالاتر خواهد بود.

برای اتصال سری مقاومت ها به مقدار n قطعه با مقاومت Rk یکسان، مقاومت کل معادل کل مدار n برابر بیشتر از هر یک از این مقاومت ها خواهد بود: R = n * Rk. بر این اساس، ولتاژهای اعمال شده به هر یک از مقاومت های موجود در مدار با یکدیگر برابر خواهد بود و n برابر کمتر از ولتاژ اعمال شده به کل مدار خواهد بود: Uk \u003d U / n.

ویژگی های زیر مشخصه اتصال سری گیرنده های برق است: اگر مقاومت یکی از گیرنده های مدار تغییر کند، ولتاژ روی گیرنده های باقی مانده مدار تغییر می کند. اگر یکی از گیرنده ها خراب شود، جریان در کل مدار، در همه گیرنده های دیگر متوقف می شود.

با توجه به این ویژگی ها، اتصال سریال نادر است و تنها در مواردی که ولتاژ اصلی بالاتر از ولتاژ نامی گیرنده ها باشد، در غیاب جایگزین استفاده می شود.

به عنوان مثال، ولتاژ 220 ولت می تواند دو لامپ متصل به سری با توان مساوی را تغذیه کند که هر یک از آنها برای ولتاژ 110 ولت نامگذاری شده اند. اگر این لامپ ها در ولتاژ منبع تغذیه نامی یکسان، توان نامی متفاوتی داشته باشند، یکی از آنها اضافه بار شده و به احتمال زیاد فوراً می سوزد.

اتصال موازی

اتصال موازی گیرنده ها شامل قرار دادن هر یک از آنها بین یک جفت نقطه در مدار الکتریکی است به طوری که آنها شاخه های موازی را تشکیل می دهند که هر یک از آنها توسط ولتاژ منبع تغذیه می شوند. برای وضوح، ما دوباره گیرنده ها را با مقاومت های الکتریکی آنها جایگزین می کنیم تا طرحی به دست آوریم که با آن محاسبه پارامترها راحت باشد.

همانطور که قبلا ذکر شد، در مورد اتصال موازی، هر یک از مقاومت ها ولتاژ یکسانی را تجربه می کنند. و مطابق قانون اهم داریم: I1=U/R1، I2=U/R2، I3=U/R3.

در اینجا من منبع جریان است. اولین قانون Kirchhoff برای این مدار به شما امکان می دهد یک عبارت برای جریان در قسمت بدون انشعاب آن بنویسید: I = I1 + I2 + I3.

بنابراین، مقاومت کل برای اتصال موازی بین عناصر مدار را می توان از فرمول بدست آورد:

متقابل مقاومت را هدایت G می نامند و فرمول رسانایی مدار متشکل از چندین عنصر موازی متصل را نیز می توان نوشت: G \u003d G1 + G2 + G3. رسانایی مدار در صورت اتصال موازی مقاومت های تشکیل دهنده آن برابر است با مجموع جبری رسانایی این مقاومت ها. بنابراین، هنگامی که گیرنده های موازی (مقاومت ها) به مدار اضافه می شوند، مقاومت کل مدار کاهش می یابد و رسانایی کل بر این اساس افزایش می یابد.

جریان در یک مدار متشکل از گیرنده های موازی متصل بین آنها به نسبت مستقیم با رسانایی آنها توزیع می شود، یعنی با مقاومت آنها نسبت معکوس دارد. در اینجا می توانیم یک قیاس از هیدرولیک ترسیم کنیم، جایی که جریان آب از طریق لوله ها مطابق با بخش های آنها توزیع می شود، سپس یک بخش بزرگتر شبیه به مقاومت کمتر است، یعنی رسانایی بیشتر.

اگر مدار متشکل از چندین (n) مقاومت یکسان باشد که به صورت موازی متصل شده اند، مقاومت کل مدار n برابر کمتر از مقاومت یکی از مقاومت ها خواهد بود و جریان عبوری از هر یک از مقاومت ها n برابر کمتر از کل جریان خواهد بود: R \u003d R1 / n؛ I1 = I/n.

مداری متشکل از گیرنده هایی که به صورت موازی متصل شده اند و به یک منبع برق متصل هستند، مشخص می شود که هر یک از گیرنده ها توسط منبع تغذیه انرژی می گیرند.

برای یک منبع ایده آل الکتریسیته، این جمله درست است: هنگامی که مقاومت ها به صورت موازی به منبع متصل یا جدا می شوند، جریان در مقاومت های متصل باقی مانده تغییر نخواهد کرد، یعنی اگر یک یا چند گیرنده در مدار موازی از کار بیفتند، بقیه در همان حالت به کار خود ادامه می دهند.

با توجه به این ویژگی ها، اتصال موازی نسبت به اتصال سریال برتری قابل توجهی دارد و به همین دلیل، این اتصال موازی است که در شبکه های الکتریکی رایج ترین است. به عنوان مثال، تمام وسایل برقی در خانه های ما به گونه ای طراحی شده اند که به صورت موازی به شبکه خانگی متصل شوند و اگر یکی را خاموش کنید، به بقیه آسیب نمی رساند.

مقایسه مدارهای سری و موازی

اتصال مختلط گیرنده ها زمانی به عنوان چنین ارتباطی درک می شود که برخی یا چند تا از آنها به صورت سری به یکدیگر وصل شده باشند و قسمت دیگر یا چند به صورت موازی متصل شوند. در این حالت می توان کل زنجیره را از اتصالات مختلف این گونه قطعات به یکدیگر تشکیل داد. به عنوان مثال، نمودار را در نظر بگیرید:

سه مقاومت به صورت سری به یک منبع تغذیه متصل می شوند، دو مقاومت دیگر به صورت موازی به یکی از آنها وصل شده اند و مقاومت سوم به صورت موازی به کل مدار متصل می شوند. برای یافتن مقاومت کل، مدارها از طریق تبدیل‌های متوالی می‌روند: یک مدار پیچیده متوالی به شکلی ساده کاهش می‌یابد و به ترتیب مقاومت هر پیوند را محاسبه می‌کند و به این ترتیب مقاومت معادل کل پیدا می‌شود.

برای مثال ما. ابتدا مقاومت کل دو مقاومت R4 و R5 که به صورت سری متصل شده اند پیدا می شود، سپس مقاومت اتصال موازی آنها با R2، سپس به مقدار R1 و R3 به دست آمده اضافه می شود و سپس مقدار مقاومت کل مدار با احتساب شاخه موازی R6 محاسبه می شود.

روش های مختلف اتصال گیرنده های برق در عمل برای اهداف مختلف به منظور حل وظایف خاص استفاده می شود. به عنوان مثال، یک اتصال مخلوط را می توان در مدارهای شارژ صاف در منابع تغذیه قدرتمند یافت، جایی که بار (خازن های بعد از پل دیودی) ابتدا به صورت سری از طریق یک مقاومت تغذیه می شود، سپس مقاومت توسط کنتاکت های رله شنت می شود و بار به صورت موازی به پل دیود متصل می شود.

آندری پوونی

اگرچه این موضوع نسبتاً ساده ای است، اما بسیار مهم است. فقط دو قانون وجود دارد: هنگام اتصال سری، مقاومت مقاومت ها اضافه می شود، و هنگامی که به صورت موازی متصل می شوند، رسانایی آنها اضافه می شود، که، طبق تعریف فصل /، مقادیری هستند که متقابل مقاومت هستند (شکل 5.3 را ببینید). اگر جریان جریان ها را در هر دو مورد در نظر بگیرید، می توانید بفهمید که چرا قوانین دقیقاً به این شکل هستند - وقتی به صورت سری متصل می شوند، جریان I از طریق مقاومت ها یکسان است، بنابراین افت ولتاژ در آنها جمع می شود، که مساوی است با اضافه کردن مقاومت ها. با اتصال موازی، برعکس، افت ولتاژ U برابر است، و جریان ها باید اضافه شوند، که مساوی با افزودن رسانایی است. اگر موارد بالا را متوجه نشدید، روی انجیر بنشینید. 5.3 با مداد و کاغذ و استخراج عبارات قانون اهم برای هر یک از موارد - و همه چیز در جای خود قرار می گیرد.

برنج. 5.3. اتصال سری و موازی مقاومت ها

از این تعاریف، چندین قانون کلی وجود دارد که به خاطر سپردن آنها مفید است:

هنگام اتصال سری:

مقاومت یک جفت مقاومت همیشه بیشتر از مقاومت مقاومتی با مقدار بالاتر است (قانون "بیشتر از بیشتر").

اگر مقادیر مقاومت برابر باشد، مقاومت کل دقیقاً دو برابر هر مقدار است.

اگر مقادیر مقاومت ها چندین بار متفاوت باشد، مقاومت کل تقریبا برابر با مقدار بزرگتر است (یک مورد معمولی در فصل 1 ذکر شد: در مثال در شکل 1.4، مقاومت سیم ها را نادیده می گیریم، زیرا بسیار کمتر از مقاومت مقاومت ها است).

با اتصال موازی:

یک جفت مقاومت دارای مقاومتی است که همیشه کمتر از مقاومت مقاومت با مقدار کمتر است (قانون "کمتر از کمتر").

اگر مقادیر مقاومت برابر باشد، مقاومت کل دقیقاً نصف هر مقدار است.

اگر مقادیر مقاومت ها چندین بار متفاوت باشد، مقاومت کل تقریباً برابر با مقدار کوچکتر است (این را می توان با مثال شکل 1.4 نشان داد، جایی که ما حضور یک ولت متر متصل به موازات R2 را نادیده می گیریم، زیرا مقاومت آن بسیار بیشتر از مقاومت مقاومت است).

دانستن این قوانین به شما کمک می کند که مدار را بدون انجام تمرینات جبر و بدون استفاده از ماشین حساب به سرعت ارزیابی کنید. حتی اگر نسبت مقاومت در موارد ذکر شده قرار نگیرد، باز هم می توان نتیجه را "با چشم" با دقت کافی تخمین زد. با اتصال موازی، که در محاسبات بسیار دشوار است، برای چنین ارزیابی لازم است تخمین بزنیم که چه نسبتی از مقاومت کوچکتر از مجموع حسابی آنها است - مقاومت کل آنها تقریباً به همان مقدار نسبت به کوچکتر کاهش می یابد. بررسی این موضوع آسان است: بگذارید یک مقاومت دارای مقدار اسمی 3.3 کیلو اهم باشد، دومی - 6.8 کیلو اهم. مطابق با موارد فوق، انتظار داریم که مقاومت کل باید 30٪ کمتر از 3.3 کیلو اهم باشد، یعنی 2.2 کیلو اهم (3.3 حدود یک سوم مجموع 3.3 + 6.8 است، یعنی مقاومت کل باید کمتر از 3.3 باشد، یک سوم این مقدار، برابر با 1.1 - در نتیجه، 2.2 است). اگر نتیجه به دست آمده توسط چنین تخمینی را در ذهن بررسی کنیم، با یک محاسبه دقیق، در نتیجه مقدار بسیار نزدیک 2.22 کیلو اهم به دست خواهیم آورد.

در بیشتر موارد، ما به چنین دقتی نیاز نداریم - به یاد داشته باشید که خود مقاومت ها دارای مقدار گسترده ای هستند و در اکثر مدارهای معمولی، تحمل مقادیر اجزای استاندارد می تواند بسیار زیاد باشد (حداقل در مدارهایی که به درستی کشیده شده اند). اگر مدار در برخی موارد هنوز باید پارامترهای کاملاً تعریف شده داشته باشد، با کمک اجزای استاندارد باز هم به این نتیجه نخواهید رسید - پارامترها (البته در محدوده تحمل) از تنفس نسیم از پنجره "راه می روند" و در چنین مواردی لازم است از مقاومت ها و خازن های دقیق استفاده کنید و از مدارهای رزون کوارتز استفاده کنید. اما اینکه مداری را طوری بسازیم که کارایی خود را از جایگزینی مقاومت 1 کیلو اهم با مقاومت 1.1 کیلو اهم از دست بدهد، روش ما نیست!

تقریباً همه کسانی که درگیر برق بودند باید مسئله اتصال موازی و سری عناصر مدار را حل می کردند. برخی مشکلات اتصال موازی و سری هادی ها را با استفاده از روش "poke" حل می کنند، برای بسیاری، حلقه "نسوز" یک اصل غیرقابل توضیح، اما آشنا است. با این وجود، همه اینها و بسیاری از سوالات مشابه دیگر به راحتی با روشی که در همان آغاز قرن نوزدهم توسط فیزیکدان آلمانی گئورگ اهم پیشنهاد شد، حل می شود. قوانینی که توسط او کشف شده است تا به امروز نیز به قوت خود باقی است و تقریباً همه می توانند آنها را درک کنند.

کمیت های الکتریکی پایه مدار

برای اینکه بفهمیم چگونه یک اتصال خاص رسانا بر ویژگی های مدار تأثیر می گذارد، لازم است کمیت هایی که هر مدار الکتریکی را مشخص می کنند، تعیین کنیم. در اینجا موارد اصلی وجود دارد:

وابستگی متقابل مقادیر الکتریکی

حالا باید تصمیم بگیرید، زیرا همه مقادیر فوق به یکدیگر بستگی دارند. قوانین وابستگی ساده هستند و به دو فرمول اساسی خلاصه می شوند:

• I=U/R.
• P=I*U.

در اینجا I جریان در مدار بر حسب آمپر، U ولتاژی است که به مدار بر حسب ولت، R مقاومت مدار بر حسب اهم، P توان الکتریکی مدار بر حسب وات است.

فرض کنید ما ساده ترین مدار الکتریکی را داریم که از یک منبع تغذیه با ولتاژ U و یک هادی با مقاومت R (بار) تشکیل شده است.

از آنجایی که مدار بسته است جریان I از آن عبور می کند چه مقدار خواهد بود؟ بر اساس فرمول 1 فوق، برای محاسبه آن، باید ولتاژ ایجاد شده توسط منبع تغذیه و مقاومت بار را بدانیم. اگر به عنوان مثال یک آهن لحیم کاری با مقاومت سیم پیچ 100 اهم را در نظر بگیریم و آن را به یک پریز روشنایی با ولتاژ 220 ولت وصل کنیم، جریان عبوری از آهن لحیم کاری خواهد بود:

220 / 100 = 2.2 A.

قدرت این لحیم کاری چقدر است? بیایید از فرمول 2 استفاده کنیم:

2.2 * 220 = 484 وات.

معلوم شد که یک آهن لحیم کاری خوب، قدرتمند، به احتمال زیاد، دو دست است. به همین ترتیب، با کار بر روی این دو فرمول و تبدیل آنها، می توانید جریان را از طریق برق و ولتاژ، ولتاژ از طریق جریان و مقاومت و غیره دریافت کنید. به عنوان مثال، یک لامپ 60 واتی در لامپ میز شما چقدر مصرف می کند:

60 / 220 = 0.27 آمپر یا 270 میلی آمپر.

مقاومت سیم پیچ لامپ در حالت کار:

220 / 0.27 = 815 اهم.

مدارهایی با هادی های متعدد

همه موارد فوق ساده هستند - یک منبع، یک بار. اما در عمل، می تواند چندین بار وجود داشته باشد، و آنها نیز به روش های مختلف متصل می شوند. سه نوع اتصال بار وجود دارد:

1. موازی.
2. متوالی.
3. مختلط.

اتصال موازی هادی ها

لوستر دارای 3 لامپ هر کدام 60 وات می باشد. مصرف یک لوستر چقدر است؟ درست است، 180 وات. ابتدا جریان لوستر را به سرعت محاسبه می کنیم:

180/220 = 0.818 A.

و سپس مقاومت او:

220 / 0.818 = 269 اهم.

قبل از آن، مقاومت یک لامپ (815 اهم) و جریان عبوری از آن (270 میلی آمپر) را محاسبه کردیم. مقاومت لوستر سه برابر کمتر و جریان - سه برابر بیشتر شد. و اکنون وقت آن است که به طرح لامپ سه بازویی نگاه کنیم.

تمام لامپ های موجود در آن به صورت موازی و به شبکه متصل می شوند. معلوم می شود که با اتصال موازی سه لامپ، مقاومت بار کل با ضریب سه کاهش می یابد؟ در مورد ما، بله، اما خصوصی است - همه لامپ ها مقاومت و قدرت یکسانی دارند. اگر هر یک از بارها مقاومت خاص خود را داشته باشد، محاسبه مقدار کل یک تقسیم ساده بر تعداد بارها کافی نیست. اما حتی در اینجا نیز راهی برای خروج وجود دارد - فقط از این فرمول استفاده کنید:

1/Rtot. = 1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn.

برای سهولت استفاده، فرمول به راحتی قابل تغییر است:

Rtot. = (R1*R2*…Rn) / (R1+R2+…Rn).

اینجا Rtot. - مقاومت کل مدار هنگام اتصال بار به صورت موازی. R1 ... Rn - مقاومت هر بار.

درک اینکه چرا وقتی سه لامپ را به جای یک لامپ به صورت موازی روشن می کنید، جریان افزایش می یابد به راحتی قابل درک است - زیرا بستگی به ولتاژ (بدون تغییر باقی مانده) تقسیم بر مقاومت (کاهش) دارد. بدیهی است که توان در اتصال موازی متناسب با افزایش جریان افزایش خواهد یافت.

اتصال سریال

حالا وقت آن است که بفهمیم اگر هادی ها (در مورد ما، لامپ ها) به صورت سری وصل شوند، پارامترهای مدار چگونه تغییر می کنند.

محاسبه مقاومت در اتصال سری هادی ها بسیار ساده است:

Rtot. = R1 + R2.

همان سه لامپ شصت وات متصل به صورت سری، قبلاً 2445 اهم خواهد بود (محاسبات بالا را ببینید). افزایش مقاومت مدار چه پیامدهایی خواهد داشت؟ با توجه به فرمول 1 و 2، کاملاً مشخص می شود که هنگام اتصال هادی ها به صورت سری، توان و قدرت جریان کاهش می یابد. اما چرا الان همه چراغ ها کم نور هستند؟ این یکی از جالب ترین ویژگی های اتصال سری هادی ها است که بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. بیایید به گلدسته ای از سه لامپ آشنا، اما سری متصل نگاه کنیم.

کل ولتاژ اعمال شده به کل مدار 220 ولت باقی ماند. اما بین هر یک از لامپ ها به نسبت مقاومت آنها تقسیم شد! از آنجایی که قدرت و مقاومت لامپ یکسانی داریم، ولتاژ به طور مساوی تقسیم می شود: U1 = U2 = U3 = U/3. یعنی اکنون هر یک از لامپ ها سه برابر ولتاژ کمتری دارند و به همین دلیل است که آنها بسیار کم نور می درخشند. لامپ های بیشتری بگیرید - روشنایی آنها حتی بیشتر کاهش می یابد. چگونه می توان افت ولتاژ را در هر یک از لامپ ها محاسبه کرد اگر همه آنها مقاومت های متفاوتی داشته باشند؟ برای این کار، چهار فرمول ارائه شده در بالا کافی است. الگوریتم محاسبه به صورت زیر خواهد بود:

1. مقاومت هر لامپ را اندازه گیری کنید.
2. مقاومت کل مدار را محاسبه کنید.
3. بر اساس ولتاژ کل و مقاومت، جریان در مدار را محاسبه کنید.
4. بر اساس جریان کل و مقاومت لامپ ها، افت ولتاژ هر یک از آنها را محاسبه کنید.

آیا می خواهید دانش خود را تثبیت کنید? یک مسئله ساده را بدون نگاه کردن به پاسخ در پایان حل کنید:

در اختیار شما 15 لامپ مینیاتوری از همان نوع است که برای ولتاژ 13.5 ولت طراحی شده است. آیا می توان از آنها یک گلدسته درخت کریسمس ساخت که به یک پریز معمولی متصل است و اگر چنین است چگونه؟

اتصال مختلط

البته اتصال موازی و سریال هادی ها را به راحتی متوجه شدید. اما اگر چنین چیزی پیش روی شما باشد چه؟

اتصال مخلوط هادی ها

چگونه مقاومت کل مدار را تعیین کنیم؟ برای انجام این کار، باید مدار را به چند بخش تقسیم کنید. ساختار فوق بسیار ساده است و دو بخش وجود خواهد داشت - R1 و R2، R3. ابتدا، مقاومت کل عناصر متصل به موازات R2، R3 را محاسبه کرده و Rtot.23 را پیدا می کنید. سپس مقاومت کل کل مدار متشکل از R1 و Rtot.23 متصل به صورت سری را محاسبه کنید:

• Rgen.23 = (R2*R3) / (R2+R3).
• Rchain = R1 + Rgen.23.

مشکل حل شده است، همه چیز بسیار ساده است. و حالا سوال تا حدودی پیچیده تر است.

اتصال با مقاومت مختلط پیچیده

چگونه اینجا باشیم؟ به همین ترتیب، شما فقط باید کمی تخیل نشان دهید. مقاومت های R2، R4، R5 به صورت سری متصل می شوند. مقاومت کل آنها را محاسبه می کنیم:

Rgen.245 = R2+R4+R5.

حالا R3 را به موازات Rtot.245 وصل می کنیم:

Rtot.2345 = (R3* Rtot.245) / (R3+ Rtot.245).

Rchain \u003d R1 + Rgen.2345 + R6.

همین!

پاسخ به مشکل گلدسته درخت کریسمس

ولتاژ کار لامپ ها تنها 13.5 ولت است و سوکت آن 220 ولت است، بنابراین باید به صورت سری روشن شوند.

از آنجایی که لامپ ها از یک نوع هستند، ولتاژ شبکه به طور مساوی بین آنها تقسیم می شود و هر لامپ دارای 220/15 = 14.6 ولت خواهد بود. لامپ ها برای ولتاژ 13.5 ولت طراحی شده اند، بنابراین چنین حلقه ای، اگرچه کار می کند، اما خیلی سریع می سوزد. برای تحقق این ایده، حداقل به 220 / 13.5 = 17 و ترجیحاً 18-19 لامپ نیاز دارید.

عناصر یک مدار الکتریکی را می توان به دو طریق متصل کرد. اتصال سریال شامل اتصال عناصر به یکدیگر است، در حالی که در اتصال موازی، عناصر بخشی از شاخه های موازی هستند. نحوه اتصال مقاومت ها روش محاسبه مقاومت کل مدار را تعیین می کند.

مراحل

اتصال سریال

سری بودن مدار را مشخص کنید.اتصال سریال یک مدار واحد بدون انشعاب است. مقاومت ها یا عناصر دیگر پشت سر هم قرار گرفته اند.

مقاومت های تک تک عناصر را جمع کنید.مقاومت یک مدار سری برابر است با مجموع مقاومت های تمام عناصر موجود در این مدار. جریان در هر قسمت از مدار سری یکسان است، بنابراین مقاومت ها به سادگی جمع می شوند.

• به عنوان مثال یک مدار سری از سه مقاومت با مقاومت های 2 اهم، 5 اهم و 7 اهم تشکیل شده است. مقاومت کل مدار: 2 + 5 + 7 = 14 اهم.

1. اگر مقاومت هر عنصر مدار مشخص نیست، از قانون اهم استفاده کنید: V = IR، که در آن V ولتاژ، I جریان، R مقاومت است. ابتدا جریان و ولتاژ کل را پیدا کنید.

   مقادیر شناخته شده را با فرمول توصیف کننده قانون اهم جایگزین کنید.فرمول V = IR را دوباره بنویسید تا مقاومت را جدا کنید: R = V / I. مقادیر شناخته شده را به این فرمول وصل کنید تا مقاومت کل را محاسبه کنید.

   • به عنوان مثال، ولتاژ منبع جریان 12 ولت و جریان 8 A است. مقاومت کل مدار سری: R O = 12 V / 8 A = 1.5 اهم.

اتصال موازی

1. موازی بودن مدار را مشخص کنید.یک مدار موازی در یک منطقه خاص به چندین شاخه منشعب می شود که سپس دوباره وصل می شوند. جریان از هر شاخه مدار عبور می کند.

   مقاومت کل را بر اساس مقاومت هر شاخه محاسبه کنید.هر مقاومت مقدار جریان عبوری از یک شاخه را کاهش می دهد، بنابراین تأثیر کمی بر مقاومت کلی مدار دارد. فرمول محاسبه مقاومت کل: که در آن R 1 مقاومت شاخه اول است، R 2 مقاومت شاخه دوم و به همین ترتیب تا آخرین شاخه R n است.

   مقاومت از جریان و ولتاژ شناخته شده را محاسبه کنید.اگر مقاومت هر عنصر مدار مشخص نیست این کار را انجام دهید.

   مقادیر شناخته شده را با فرمول قانون اهم جایگزین کنید.اگر مقادیر جریان و ولتاژ کل در مدار مشخص باشد، مقاومت کل طبق قانون اهم محاسبه می شود: R \u003d V / I.

   • به عنوان مثال، ولتاژ در مدار موازی 9 ولت و جریان کل 3 A است. مقاومت کل: R O = 9 V / 3 A = 3 اهم.

2. به دنبال شاخه هایی با مقاومت صفر باشید.اگر شاخه ای از مدار موازی اصلاً مقاومت نداشته باشد، تمام جریان از آن شاخه عبور می کند. در این حالت، مقاومت کل مدار 0 اهم است.

اتصال ترکیبی

مدار ترکیبی را به صورت سری و موازی بشکنید.مدار ترکیبی شامل عناصری است که هم به صورت سری و هم به صورت موازی به هم متصل می شوند. به نمودار مدار نگاه کنید و به این فکر کنید که چگونه آن را با اتصال سری و موازی عناصر به بخش ها تقسیم کنید. هر بخش را دایره کنید تا محاسبه مقاومت کل آسان تر شود.

• به عنوان مثال، مدار شامل یک مقاومت 1 اهم و یک مقاومت 1.5 اهم است. در پشت مقاومت دوم، مدار به دو شاخه موازی منشعب می شود - یک شاخه شامل یک مقاومت با مقاومت 5 اهم و دیگری با مقاومت 3 اهم است. دو شاخه موازی را دایره کنید تا در نمودار مدار برجسته شوند.

1. مقاومت مدار موازی را پیدا کنید.برای انجام این کار، از فرمول برای محاسبه مقاومت کل یک مدار موازی استفاده کنید: 1 R O = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 + . . . 1 R n (\displaystyle (\frac (1)(R_(O)))=(\frac (1)(R_(1)))+(\frac (1)(R_(2)))+(\frac (1)(R_(3)))+...(\frac (1)(R_(n))).

   زنجیره را ساده کنید.هنگامی که مقاومت کل مدار موازی را پیدا کردید، می توانید آن را با یک عنصر که مقاومت آن برابر با مقدار محاسبه شده است جایگزین کنید.

   • در مثال ما، از شر دو شاخه موازی خلاص شوید و آنها را با یک مقاومت 1.875 اهم جایگزین کنید.

2. مقاومت مقاومت های متصل به سری را اضافه کنید.با جایگزین کردن مدار موازی با یک عنصر، یک مدار سری دارید. مقاومت کل یک مدار سری برابر است با مجموع مقاومت های تمام عناصر موجود در این مدار.

محتوا:

همانطور که می دانید، اتصال هر عنصر مدار، صرف نظر از هدف آن، می تواند دو نوع باشد - اتصال موازی و اتصال سریال. مختلط، یعنی اتصال سری-موازی نیز امکان پذیر است. همه چیز به هدف جزء و عملکردی که انجام می دهد بستگی دارد. بنابراین، مقاومت ها از این قوانین فرار نکردند. مقاومت سری و موازی مقاومت ها در اصل همان اتصال موازی و سری منابع نور است. در مدار موازی، نمودار اتصال شامل ورودی به تمام مقاومت ها از یک نقطه و خروجی از نقطه دیگر است. بیایید سعی کنیم بفهمیم که چگونه یک اتصال سریال ایجاد می شود و چگونه یک اتصال موازی ایجاد می شود. و از همه مهمتر اینکه چه تفاوتی بین این گونه اتصالات وجود دارد و در چه مواردی اتصال سریال لازم است و در کدام اتصال موازی. همچنین محاسبه پارامترهایی مانند ولتاژ کل و مقاومت کل مدار در موارد اتصال سری یا موازی مورد توجه است. بیایید با تعاریف و قوانین شروع کنیم.

روش های اتصال و ویژگی های آنها

انواع اتصال مصرف کننده ها یا عناصر نقش بسیار مهمی دارند، زیرا ویژگی های کل مدار، پارامترهای مدارهای جداگانه و موارد مشابه به این بستگی دارد. برای شروع، بیایید سعی کنیم به اتصال سریال عناصر به مدار بپردازیم.

اتصال سریال

اتصال سریال اتصالی است که در آن مقاومت ها (و همچنین سایر مصرف کننده ها یا عناصر مدار) یکی پس از دیگری متصل می شوند، در حالی که خروجی قبلی به ورودی بعدی متصل می شود. این نوع عناصر سوئیچینگ نشانگری برابر با مجموع مقاومت های این عناصر مدار می دهد. یعنی اگر r1 \u003d 4 اهم و r2 \u003d 6 اهم باشد ، هنگامی که آنها در یک مدار سری وصل می شوند ، کل مقاومت 10 اهم خواهد بود. اگر یک مقاومت 5 اهم دیگر را به صورت سری اضافه کنیم، با افزودن این اعداد 15 اهم به دست می آید - این مقاومت کل مدار سری خواهد بود. یعنی مجموع مقادیر برابر با مجموع تمام مقاومت هاست. وقتی برای عناصری که به صورت سری به هم متصل می شوند محاسبه می شود، هیچ سوالی پیش نمی آید - همه چیز ساده و واضح است. به همین دلیل است که شما حتی نباید به طور جدی در این مورد صحبت کنید.

کاملاً طبق فرمول ها و قوانین دیگر، مقاومت کل مقاومت ها هنگام اتصال موازی محاسبه می شود، بنابراین منطقی است که با جزئیات بیشتری در مورد آن صحبت کنیم.

اتصال موازی

موازی اتصالی است که در آن تمام ورودی های مقاومت ها در یک نقطه و تمام خروجی ها در نقطه دوم ترکیب می شوند. نکته اصلی در اینجا این است که درک کنیم که مقاومت کل با چنین اتصالی همیشه کمتر از همان پارامتر مقاومت با کوچکترین خواهد بود.

منطقی است که این ویژگی را با یک مثال تجزیه و تحلیل کنیم، سپس درک آن بسیار آسان تر خواهد بود. دو مقاومت 16 اهم وجود دارد، اما فقط 8 اهم برای سیم کشی مناسب مدار مورد نیاز است. در این حالت وقتی هر دوی آنها درگیر می شوند، وقتی به صورت موازی به مدار متصل می شوند، 8 اهم لازم به دست می آید. بیایید سعی کنیم بفهمیم که محاسبات با چه فرمولی امکان پذیر است. این پارامتر را می توان به صورت زیر محاسبه کرد: 1/Rtotal = 1/R1+1/R2 و هنگام جمع عناصر، مجموع می تواند به طور نامحدود ادامه یابد.

بیایید مثال دیگری را امتحان کنیم. 2 مقاومت به صورت موازی با مقاومت 4 و 10 اهم به هم متصل می شوند. سپس مجموع برابر با 1/4 + 1/10 خواهد بود که برابر با 1: (0.25 + 0.1) = 1: 0.35 = 2.85 اهم خواهد بود. همانطور که می بینید، اگرچه مقاومت ها مقاومت قابل توجهی داشتند، اما در صورت اتصال موازی، شاخص کل آنها بسیار کمتر شد.

همچنین می توانید مقاومت کل چهار مقاومت متصل به موازات را با مقدار اسمی 4، 5، 2 و 10 اهم محاسبه کنید. محاسبات طبق فرمول به صورت زیر خواهد بود: 1 / Rtotal \u003d 1/4 + 1/5 + 1/2 + 1/10 که برابر با 1 خواهد بود: (0.25 + 0.2 + 0.5 + 0.1) \u003d 1 / 1.5 \u003d .

در مورد جریان عبوری از مقاومت هایی که به صورت موازی متصل شده اند، در اینجا لازم است به قانون کیرشهوف اشاره کنیم که می گوید: «قدرت جریان در اتصال موازی با خروج از مدار برابر با جریان ورودی به مدار است». و چون در اینجا قوانین فیزیک همه چیز را برای ما تعیین می کنند. در این مورد، کل شاخص های جریان به مقادیری تقسیم می شوند که با مقاومت شاخه نسبت معکوس دارند. به بیان ساده، هر چه مقدار مقاومت بالاتر باشد، جریان های کوچکتری از این مقاومت عبور می کنند، اما به طور کلی، جریان ورودی همچنان در خروجی خواهد بود. هنگام اتصال موازی، ولتاژ در خروجی نیز مانند ورودی باقی می ماند. نمودار اتصال موازی در زیر نشان داده شده است.

اتصال سری-موازی

اتصال سری موازی زمانی است که مدار اتصال سری دارای مقاومت های موازی باشد. در این حالت، مقاومت سری کل برابر با مجموع مجموع مقاومت های موازی خواهد بود. روش محاسبه در موارد مربوطه یکسان است.

خلاصه کنید

با جمع بندی تمام موارد فوق می توان به نتایج زیر دست یافت:

1. هنگامی که مقاومت ها به صورت سری متصل می شوند، برای محاسبه مقاومت کل به فرمول خاصی نیاز نیست. فقط لازم است تمام شاخص های مقاومت ها را جمع کنید - مجموع مقاومت کل خواهد بود.
2. هنگامی که مقاومت ها به صورت موازی متصل می شوند، مقاومت کل با فرمول 1/Rtotal = 1/R1+1/R2…+Rn محاسبه می شود.
3. مقاومت معادل در اتصال موازی همیشه کمتر از حداقل نشانگر مشابه یکی از مقاومت های موجود در مدار است.
4. جریان، و همچنین ولتاژ در یک اتصال موازی، بدون تغییر باقی می‌ماند، یعنی ولتاژ در اتصال سری هم در ورودی و هم در خروجی یکسان است.
5. یک اتصال سری-موازی در محاسبات از همان قوانین پیروی می کند.

در هر صورت، اتصال هر چه باشد، لازم است تمام شاخص های عناصر به وضوح محاسبه شود، زیرا پارامترها نقش بسیار مهمی در نصب مدارها دارند. و اگر در آنها اشتباه کنید، یا مدار کار نمی کند، یا عناصر آن به سادگی از بار اضافی می سوزند. در واقع این قانون در مورد هر مداری حتی در سیم کشی صدق می کند. پس از همه، سیم با توجه به مقطع نیز بر اساس قدرت و ولتاژ انتخاب می شود. و اگر یک لامپ با مقدار اسمی 110 ولت را در مداری با ولتاژ 220 قرار دهید، به راحتی می توان فهمید که فوراً می سوزد. در مورد عناصر الکترونیک رادیویی نیز همینطور است. و بنابراین - دقت و دقت در محاسبات - کلید عملکرد صحیح مدار است.