Într-un circuit electric, curentul trece prin conductoare de la sursa de tensiune la sarcină, de exemplu, lămpi, aparate. În cele mai multe cazuri, ca și conductor se utilizează sârmă de cupru. Un circuit poate conține mai multe elemente cu rezistențe diferite. Într-un circuit de dispozitiv, conductorii pot fi conectați în paralel sau în serie, putând exista și tipuri mixte.
Element circuit cu o rezistență se numește rezistor, tensiunea acestui element este diferența de potențial dintre capetele rezistorului. Conectarea electrică paralelă și în serie a conductorilor se caracterizează prin același principiu de funcționare, conform căruia curentul circulă de la plus la minus și potențialul scade în consecință. În diagramele de cablare, rezistența de cablare este considerată 0, deoarece este neglijabilă.
Conexiunea paralelă presupune că elementele circuitului sunt conectate la sursă în paralel și sunt pornite simultan. O conexiune în serie înseamnă că conductorii de rezistență sunt conectați în strânsă succesiune unul lângă celălalt.
Calculul utilizează metoda idealizării, ceea ce îl face mult mai ușor de înțeles. De fapt, în circuitele electrice, potențialul se reduce treptat pe măsură ce se deplasează prin cabluri și prin elementele conectate în paralel sau în serie.
Cuprins
Conectarea conductoarelor în serie
O conexiune în serie înseamnă că conductorii sunt conectați într-o anumită ordine, unul după altul. Toate au același amperaj. Aceste elemente creează o tensiune totală în zonă. În nodurile din circuitul electric nu se acumulează sarcini, altfel s-ar observa o modificare a tensiunii și a curentului. La o tensiune constantă, curentul este determinat de valoarea rezistenței circuitului, astfel încât, într-un circuit în serie, rezistența se modifică dacă se schimbă o sarcină.
Dezavantajul acestui circuit este că, în cazul în care un element cedează, și celelalte își pierd capacitatea de a funcționa, deoarece circuitul este întrerupt. Un exemplu ar fi o ghirlandă care nu funcționează dacă se defectează un bec. Aceasta este o diferență esențială față de o conexiune paralelă, în care elementele pot funcționa individual.
Un circuit în serie presupune că, deoarece conductorii sunt conectați într-un singur nivel, rezistența lor în orice punct al rețelei este egală. Rezistența totală este egală cu suma tensiunilor descrescătoare ale elementelor individuale ale rețelei.
Cu acest tip de conexiune, începutul unui conductor este conectat la capătul altuia. Caracteristica esențială a conexiunii este că toți conductorii se află pe același fir, fără ramificații, iar prin fiecare dintre ei trece câte un curent electric. Cu toate acestea, tensiunea totală este egală cu suma tensiunilor de pe fiecare dintre ele. De asemenea, este posibil să se ia în considerare conexiunea dintr-un alt punct de vedere - toate conductoarele sunt înlocuite de o rezistență echivalentă, iar curentul pe această rezistență este același cu curentul total care trece prin toate rezistențele. Tensiunea totală echivalentă este suma valorilor tensiunii pe fiecare rezistență. Așa se manifestă diferența de potențial pe rezistor.
Utilizarea conexiunii în serie este utilă atunci când un anumit dispozitiv trebuie să fie pornit și oprit în mod specific. De exemplu, un clopot electric poate suna doar atunci când există o conexiune la o sursă de tensiune și un buton. Prima regulă spune că, dacă nu există curent pe cel puțin un element al circuitului, nu va exista curent pe celelalte. În consecință, dacă există curent într-un conductor, există curent și în celelalte. Un alt exemplu ar fi o lanternă alimentată cu baterii, care luminează doar dacă există o baterie, un bec funcțional și un buton apăsat.
În unele cazuri, un circuit în serie nu este practic. Într-un apartament în care sistemul de iluminat este format din mai multe lămpi, sconces, candelabre, nu ar trebui să organizați un circuit de acest tip, deoarece nu este nevoie să porniți și să stingeți simultan luminile din toate camerele. Este mai bine să folosiți o conexiune paralelă, astfel încât luminile să poată fi aprinse în camere individuale.
Conectarea paralelă a conductorilor
Într-un circuit paralel, conductorii sunt o colecție de de rezistențeun capăt al cărui capăt este asamblat într-un nod, iar celălalt capăt este asamblat într-un al doilea nod. Se presupune că tensiunea în conexiunea de tip paralel este aceeași în toate secțiunile circuitului. Secțiunile paralele ale unui circuit electric se numesc ramificații și se desfășoară între două noduri de conexiune, acestea transportând aceeași tensiune. O astfel de tensiune este egală cu valoarea de pe fiecare conductor. Suma valorilor inverse rezistenței ramurilor este, de asemenea, inversă rezistenței secțiunii individuale a circuitului paralel.
În cazul conexiunilor paralele și în serie, sistemul de calcul al rezistențelor conductoarelor individuale este diferit. În cazul unui circuit paralel, curentul circulă de-a lungul ramurilor, ceea ce mărește conductivitatea circuitului și reduce rezistența totală. Dacă mai multe rezistențe cu valori similare sunt conectate în paralel, rezistența totală a unui astfel de circuit va fi mai mică decât cea a unei rezistențe de un număr de ori mai mare decât numărul de rezistențe din circuit.
În fiecare ramură există câte o rezistență, iar curentul electric este împărțit și deviat către fiecare rezistență atunci când ajunge în punctul de ramificare, valoarea sa finală fiind egală cu suma curenților de pe toate rezistențele. Toate rezistențele sunt înlocuite cu o singură rezistență echivalentă. Aplicând legea lui Ohm, valoarea rezistenței devine clară - într-un circuit paralel, valorile inverse ale rezistențelor sunt adunate.
În acest circuit, valoarea curentului este invers proporțională cu valoarea rezistenței. Curenții din rezistențe nu sunt corelați, astfel încât, dacă o rezistență este oprită, celelalte nu vor fi afectate în niciun fel. Din acest motiv, acest circuit este utilizat în multe dispozitive.
Atunci când se ia în considerare aplicarea circuitului paralel în casă, merită să menționăm sistemul de iluminat din apartament. Toate lămpile și candelabrele ar trebui să fie conectate în paralel, în acest caz, pornirea și oprirea uneia dintre ele nu are niciun efect asupra funcționării celorlalte lămpi. Astfel, prin adăugarea un comutator a fiecărui bec într-un circuit de branșament, puteți porni și opri lumina corespunzătoare în funcție de necesități. Toate celelalte lămpi funcționează independent.
Toate aparatele sunt conectate în paralel la rețeaua electrică de 220 V și apoi conectate la tabloul de distribuție. Cu alte cuvinte, toate aparatele sunt conectate independent de conectarea altor aparate.
Legile de conectare în serie și în paralel a conductorilor
Pentru o înțelegere practică detaliată a celor două tipuri de conexiuni, iată formulele care explică legile acestor tipuri de conexiuni. Calculul puterii este diferit pentru conexiunile în paralel și în serie.
Într-o conexiune în serie, există același curent în toate conductoarele:
I = I1 = I2.
În conformitate cu legea lui Ohm, aceste tipuri de conectare a conductorilor sunt explicate în mod diferit în diferite cazuri. Astfel, în cazul unui circuit în serie, tensiunile sunt egale între ele:
U1 = IR1, U2 = IR2.
În plus, tensiunea totală este egală cu suma tensiunilor conductoarelor individuale:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Rezistența totală a unui circuit electric se calculează ca sumă a rezistențelor active ale tuturor conductoarelor, indiferent de numărul acestora.
În cazul unui circuit paralel, tensiunea totală a circuitului este egală cu tensiunile elementelor individuale:
U1 = U2 = U.
Iar intensitatea cumulată a curentului electric se calculează ca sumă a curenților disponibili pe toate conductoarele dispuse în paralel:
I = I1 + I2.
Pentru a maximiza eficiența rețelelor electrice, este necesar să înțelegem natura ambelor tipuri de conexiuni și să le aplicăm în mod rațional, folosind legile și calculând raționalitatea implementării practice.
Conexiune mixtă de conductori
Dacă este necesar, se poate combina o conexiune de rezistență în serie și paralel într-un singur circuit electric. De exemplu, este posibil să se conecteze rezistențe paralele în serie cu o altă rezistență sau un grup de rezistențe, acest tip este considerat combinat sau mixt.
Rezistența totală se calculează apoi prin însumarea valorilor pentru conexiunea paralelă din sistem și a valorilor pentru conexiunea în serie. Trebuie calculate mai întâi rezistențele echivalente ale rezistențelor din circuitul serie și apoi elementele din circuitul paralel. Conexiunea în serie este considerată o prioritate, iar circuitele de acest tip combinat sunt adesea utilizate în aparate și aparate.
Deci, uitându-ne la tipurile de conexiuni ale conductorilor în circuitele electrice și pe baza legilor de funcționare a acestora, este posibil să înțelegem pe deplin organizarea circuitelor majorității aparatelor de uz casnic. În cazul conexiunilor în paralel și în serie, calculul rezistenței și al amperajului este diferit. Cunoscând principiile de calcul și formulele, puteți utiliza cu competență fiecare tip de organizare a circuitului pentru a conecta elementele într-un mod optim și cu eficiență maximă.
Articole conexe:
