Jaké jsou výhody a nevýhody sériového a paralelního připojení?

Přejděte na portál RUVIKI, kde jsou materiály pro přípravu OGE a jednotná státní zkouška.

Přejděte na materiály OGE/USE

RUVIKI pro OGE/USE

Přejděte na portál RUVIKI, kde jsou materiály pro přípravu OGE a jednotná státní zkouška.

Sériové zapojení vodičů.

Paralelní připojení vodičů.

Sériové a paralelní připojení v elektrotechnice – dva hlavní způsoby připojení prvků elektrického obvodu. V sériovém zapojení jsou všechny prvky navzájem spojeny takovým způsobem, že část obvodu, která je zahrnuje, nemá jediný uzel. V paralelním spojení jsou všechny prvky zahrnuté v řetězci spojeny dvěma uzly a nemají žádné spojení s jinými uzly, pokud to neodporuje podmínce.

Když jsou vodiče zapojeny do série, proud ve všech vodičích je stejný. V tomto případě se celkové napětí v obvodu rovná součtu napětí na koncích každého z vodičů.

Při paralelním zapojení dojde k poklesu napětí mezi dvěma uzly, spojující prvky řetězce, je stejný pro všechny prvky. V tomto případě je převrácená hodnota celkového odporu obvodu rovna součtu převrácených hodnot odporů paralelně připojených vodičů.

Sériové připojení [upravit | upravit kód]

Když jsou vodiče zapojeny do série, je proudová síla v kterékoli části obvodu stejná: I = I 1 = I 2 = ⋯ = I n I_=I_=cdots =I_> (protože proudová síla je určena číslem elektronů procházejících průřezem vodiče, a pokud v obvodu nejsou žádné uzly, pak všechny elektrony v něm protečou jedním vodičem).

Celkové napětí v obvodu v sériovém zapojení neboli napětí na pólech zdroje se rovná součtu napětí v jednotlivých úsecích obvodu: U = U 1 + U 2 + ⋯ + U n U_ +U_+cdots +U_>.

Rezistory [upravit | upravit kód]

Induktor [upravit | upravit kód]

Elektrický kondenzátor [ upravit | upravit kód]

Memristory [upravit | upravit kód]

M = M 1 + M 2 + ⋯ + M n + M_+cdots +M_>

Spínače [upravit | upravit kód]

Při uzavření je okruh uzavřen vše přepínače. Okruh je otevřený, když je otevřený aspoň jeden přepínač. (Viz také operace logického AND).

Paralelní připojení [upravit | upravit kód]

Intenzita proudu v nerozvětvené části obvodu je rovna součtu intenzit proudu v jednotlivých paralelně zapojených vodičích: I = I 1 + I 2 + ⋯ + I n I_+I_+cdots +I_>

Napětí na úsecích obvodu AB a na koncích všech paralelně zapojených vodičů je stejné: U = U 1 = U 2 = ⋯ = U n U_=U_=cdots =U_>

Rezistory [upravit | upravit kód]

Když jsou rezistory zapojeny paralelně, sečtou se hodnoty, které jsou nepřímo úměrné odporu (tj. celková vodivost 1 R >> je součet vodivostí každého rezistoru 1 R i >>>)

Pokud lze obvod rozdělit na vnořené podbloky zapojené sériově nebo paralelně k sobě, pak nejprve vypočítejte odpor každého podbloku, poté nahraďte každý podblok jeho ekvivalentním odporem, čímž zjistíte celkový (hledaný) odpor.

Protože se náboj při větvích proudu zachovává (viz Kirchhoffovy zákony), pak: I = I 1 + I 2 + I 3 + … +I_+I_+ldots >

Z Ohmova zákona je proud I i > každým rezistorem roven: I i = U i R i =>>>> , ale rozdíl potenciálů na všech rezistorech bude stejný, takže rovnici přepíšeme pro součet proudy: UR = UR 1 + UR 2 + UR 3 + … >=>>+>>+>>+ldots >

Pro dva paralelně zapojené rezistory je jejich celkový odpor roven: R = R 1 R 2 R 1 + R 2 R_>+R_>>>.

Jestliže R1 = R2 = R3=. . . = Rn =R_=R_=. =R_>, pak je celkový odpor roven: R = R 1 n >>>.

Když jsou rezistory zapojeny paralelně, jejich celkový odpor bude menší než nejmenší odpor.

Induktor [upravit | upravit kód]

Elektrický kondenzátor [ upravit | upravit kód]

Memristory [upravit | upravit kód]

M celkem = M 1 ‖ M 2 ‖ ⋯ ‖ M n = ( M 1 − 1 + M 2 − 1 + ⋯ + M n − 1 ) − 1 =M_|M_|cdots |M_=levý(M_^+M_^ +cdots +M_^vpravo)^>

Spínače [upravit | upravit kód]

Obvod je uzavřen, když je sepnut alespoň jeden ze spínačů. (Viz také logické operace OR.)

Příklady použití [upravit | upravit kód]

Tato sekce nedokončený.
Pomůžete projektu jeho opravou a přidáním.

• Baterie jsou voltaické články nebo akumulátory, ve kterých jsou jednotlivé chemické zdroje proudu zapojeny do série (pro zvýšení napětí) nebo paralelně (pro zvýšení proudu).
• Nastavení výkonu elektrického zařízení sestávajícího z několika stejných elektrických spotřebičů jejich přepnutím z paralelního na sériové připojení. Tímto způsobem je regulován výkon hořáku elektrického sporáku sestávajícího z několika spirál; výkon (rychlost jízdy) elektrické lokomotivy s několika trakčními motory.
• Dělič napětí
• Zátěž
• Shunt

Viz také [upravit | upravit kód]

• Teorie elektrických obvodů
• Měřicí můstek
• Dělič napětí
• Dělič proudu
• Elektrická impedance
• Ohmův zákon
• Kirchhoffovy zákony

Literatura [upravit | upravit kód]

• Peryshkin A.V. Učebnice pro všeobecně vzdělávací instituce, ročník 10. M.: 2011. S.121
• Peryshkin A.V. Učebnice pro všeobecně vzdělávací instituce, ročník 8 č. 42

Odkazy [upravit | upravit kód]

• Ruviki:Články s nedokončenými sekcemi
• Ruviki: Články se vzory nevýhod v abecedním pořadí

Sériová a paralelní zapojení jsou velmi široce používána v elektronice a elektrotechnice a někdy jsou dokonce nezbytná pro správný chod konkrétní elektronické jednotky. A začněme možná těmi nejjednoduššími součástkami radioelektronických obvodů – vodiči.

Nejprve si připomeňme, co je to dirigent? Vodič je látka nebo jakýkoli materiál, který dokonale vede elektrický proud. Pokud jakýkoli vodič dokonale vede elektrický proud, pak má v každém případě určitý druh odporu. Odpor vodiče zjistíme pomocí vzorce:

ρ je měrný odpor, Ohm × m

R – odpor vodiče, Ohm

S – plocha průřezu, m 2

l – délka vodiče, m

Podrobněji jsem o tom psal zde.

V důsledku toho je každý vodič rezistorem s určitým odporem. To znamená, že takto lze nakreslit jakýkoli vodič.

Posledovatelnoe soedinenie provodnikov

Odpor při zapojení vodičů do série

Sériové spojení vodičů je, když k jednomu vodiči připojujeme další vodič a tak dále podél řetězce. Jedná se o sériové zapojení vodičů. Mohou být vzájemně propojeny, kolik chcete.

Jaký bude jejich celkový odpor? Ukazuje se, že vše je jednoduché. Bude se rovnat součtu všech odporů vodičů v tomto obvodu.

Ukazuje se, že to můžeme napsat

příklad

Máme 3 vodiče, které jsou zapojeny do série. Odpor prvního je 3 Ohmy, druhého 5 Ohm, třetího 2 Ohmy. Najděte jejich celkový odpor v obvodu.

rozhodnutí

To znamená, jak vidíte, jednoduše jsme nahradili řetězec 3 rezistorů jedním rezistorem R_AB .

ukázat na reálném příkladu pomocí multimetru
Video, které podrobně popisuje tato připojení:

Síla proudu díky sériovému zapojení vodičů

Co se stane, když na konce takového rezistoru přivedeme napětí? Okamžitě jí proteče elektrický proud, jehož síla bude vypočtena podle Ohmova zákona I=U/R.

Ukazuje se, že přes rezistor R_AB teče tedy určitý proud, rozložíme-li náš rezistor na složky R₁ , R₂ , R₃ , pak se ukáže, že jimi protéká stejný proud jako rezistorem R_AB .

Ukazuje se, že Když jsou vodiče zapojeny do série, proud, který protéká každým vodičem, je stejný. Tedy přes odpor R₁ teče stejný proud jako rezistorem R₂ a stejný proud protéká rezistorem R₃ .

Napětí při sériovém zapojení vodičů

Podívejme se znovu na obvod se třemi odpory

Jak již víme, v sériovém zapojení protéká každým rezistorem stejný proud. Ale co se stane s napětím na každém rezistoru a jak ho zjistit?

Ukazuje se, že vše je docela jednoduché. K tomu si musíte znovu vzpomenout na zákon strýčka Ohma a jednoduše vypočítat napětí na libovolném rezistoru. Pojďme to udělat.

Mějme obvod s těmito parametry.

Nyní víme, že síla proudu v takovém obvodu bude všude stejná. Jaká je ale jeho hodnota? Tady je šmrnc. Nejprve musíme tento řetězec převést do této podoby.

Ukazuje se, že v tomto případě R_AB =R₁ + R₂ + R₃ = 2+3+5=10 Ohm. Odtud již najdeme proudovou sílu podle Ohmova zákona I=U/R=10/10=1 Ampér.

Polovina práce je hotová. Nyní zbývá zjistit, jaké napětí klesá na každém rezistoru. To znamená, že musíme najít hodnoty U_R1 , NEBO_R2 , NEBO_R3 . Ale jak to udělat?

Ano, všechno je stejné, podle Ohmova zákona. Víme, že každým rezistorem prochází proud 1 Ampér, tuto hodnotu jsme již vypočítali. Ohmův zákon říká I=U/R, takže dostaneme U=IR.

Nyní začíná zábava. Pokud sečtete všechny poklesy napětí na rezistorech, můžete získat. napětí zdroje! To se rovná 10 voltům.

Máme nejjednodušší dělič napětí.

Závěr: součet úbytků napětí v sériovém zapojení se rovná napájecímu napětí.

Paralelní připojení vodičů

Paralelní zapojení vodičů vypadá takto.

No, myslím, že začneme odporem.

Odpor při paralelním zapojení vodičů

Označme svorky jako A a B

V tomto případě je celkový odpor R_AB budou nalezeny podle vzorce

Pokud máme jen dva paralelně zapojené vodiče

Pak v tomto případě můžete zjednodušit dlouhý, nepohodlný vzorec a bude mít následující podobu.

Napětí při paralelním zapojení vodičů

Tady si myslím, že není třeba nic dohadovat. Protože jsou všechny vodiče zapojeny paralelně, bude napětí pro všechny stejné.

Ukazuje se, že napětí na R1 bude stejné jako na R2, jako na R3 a na Rn

Síla proudu při paralelním připojení vodičů

Pokud je vše jasné s napětím, pak se silou proudu mohou být mírné potíže. Jak si pamatujete, při sériovém zapojení byl proud přes každý vodič stejný. Tady je to úplně naopak. Prostřednictvím každého vodiče poteče jeho vlastní proud. Jak to vypočítat? Budeme se muset znovu uchýlit k Ohmovu zákonu.

Abychom to měli jednodušší, podívejme se na celou věc na reálném příkladu. Na obrázku níže vidíme paralelní zapojení tří rezistorů připojených ke zdroji U.

Jak již víme, každý rezistor má stejné napětí U. Bude ale proud stejný jako v celém obvodu? Žádný. Proto musíme pro každý rezistor vypočítat jeho proudovou sílu pomocí Ohmova zákona I=U/R. Ve výsledku to dostáváme

Pokud bychom měli paralelně zapojené i rezistory, tak pro ně

V tomto případě bude proud v obvodu roven:

Úkol

Vypočítejte proud procházející každým rezistorem a proud v obvodu, pokud jsou známy hodnoty napájecího napětí a rezistoru.

rozhodnutí

Použijme výše uvedené vzorce.

Pokud bychom měli paralelně zapojené i rezistory, tak pro ně

Dále použijeme vzorec

najít proud, který protéká obvodem

2. způsob, jak najít I

Chcete-li najít R_společný musíme použít vzorec

Abyste se nemuseli starat o výpočty, existují online kalkulačky. Zde je jeden z nich – „kalkulačka rezistorů“. Už jsem vám vše spočítal. Paralelní zapojení 3 rezistorů s nominální hodnotou 2, 5 a 10 Ohmů se rovná 1,25 Ohmům, tedy R_společný = 1,25 ohmů.

I=U/R_společný = 10/1,25 = 8 ampér.

Paralelní zapojení rezistorů v elektronice se také nazývá dělič proudu, protože rezistory rozdělují proud mezi sebou.

No, tady je bonus pro vás: vysvětlení toho, co je sériové a paralelní připojení vodičů od nejlepšího učitele v Rusku.

Podrobné vysvětlení na videu:

Skvělá radioamatérská stavebnice na odkazu

Podobné články na téma „sériové a paralelní připojení“