Fysiikassa tutkitaan rinnakkais- ja sarjakytkennän aihetta, ja se voi olla paitsi johtimia, myös kondensaattoreita. Tässä on tärkeää olla hämmentymättä siitä, miltä kukin niistä näyttää kaaviossa. Ja vasta sitten käytä erityisiä kaavoja. Muuten, sinun täytyy muistaa ne ulkoa.
Kuinka erottaa nämä kaksi yhdistettä?
Tarkastele kaaviota tarkasti. Jos johdot esitetään tienä, sen päällä olevat autot toimivat vastuksena. Suoralla tiellä ilman haarautumia autot ajavat peräkkäin ketjussa. Myös johtimien sarjakytkentä näyttää sam alta. Tiellä voi tässä tapauksessa olla rajoittamaton määrä käännöksiä, mutta ei yhtä risteystä. Riippumatta siitä, kuinka tie (johdot) heiluu, koneet (vastukset) sijoittuvat aina peräkkäin, yhteen ketjuun.
On aivan eri asia, jos harkitaan rinnakkaisliitäntää. Sitten vastukset voidaan verrata urheilijoihin alussa. He ovatkukin seisoo omalla radallaan, mutta niillä on sama liikesuunta ja maaliviiva on samassa paikassa. Samoin vastukset - jokaisella on oma johto, mutta ne kaikki on kytketty jossain vaiheessa.
Kaavat nykyvoimakkuudelle
Siitä käsitellään aina aiheessa "Sähkö". Rinnakkais- ja sarjakytkennät vaikuttavat vastusten virran määrään eri tavoin. Heille johdetaan kaavoja, jotka voidaan muistaa. Mutta riittää, kun muistaa niiden merkityksen.
Joten, johtimien sarjakytkentävirta on aina sama. Eli kussakin niistä virranvoimakkuuden arvo ei ole erilainen. Voit vetää analogian, jos vertaat lankaa putkeen. Siinä vesi virtaa aina samalla tavalla. Ja kaikki sen tiellä olevat esteet pyyhkäistään pois samalla voimalla. Sama virran kanssa. Siksi kokonaisvirran kaava piirissä, jossa vastukset on kytketty sarjaan, näyttää tältä:
I gen=I 1=I 2
Tässä kirjain I tarkoittaa virran voimakkuutta. Tämä on yleinen merkintä, joten sinun on muistettava se.
Rinnakkaisliitännän virta ei ole enää vakioarvo. Samalla analogialla putken kanssa käy ilmi, että vesi jaetaan kahteen virtaan, jos pääputkessa on haara. Sama ilmiö havaitaan virralla, kun sen tielle ilmestyy johtojen haarautuminen. Kaava kokonaisvirran voimakkuudelle, kun johtimet on kytketty rinnan:
I gen=I 1 + I 2
Jos haarautuminen koostuu johtimista, jotkaenemmän kuin kaksi, niin yllä olevassa kaavassa on enemmän termejä samalla numerolla.
Stressin kaavat
Kun tarkastellaan piiriä, jossa johtimet on kytketty sarjaan, koko osan jännite määräytyy näiden arvojen summalla jokaisessa tietyssä vastuksessa. Voit verrata tätä tilannetta levyihin. Yhden ihmisen on helppo pitää toisesta kiinni, hän pystyy myös ottamaan toisen lähellä, mutta vaikein. Yksi henkilö ei enää pysty pitämään kolmea lautasta vierekkäin, vaan tarvitaan toisen apua. Jne. Ihmisten ponnistelut laskevat yhteen.
Kaava piirin osan kokonaisjännitteelle, jossa johtimia on kytketty sarjaan, näyttää tältä:
U gen=U 1 + U 2, jossa U on käytetty nimitys sähköjännitteelle.
Toinen tilanne syntyy, jos vastusten rinnakkaiskytkentää harkitaan. Kun lautaset pinotaan päällekkäin, yksi henkilö voi silti pitää niitä. Sinun ei siis tarvitse lisätä mitään. Sama analogia havaitaan, kun johtimet on kytketty rinnan. Jokaisen niistä on sama jännite ja sama kuin se, joka on niillä kaikilla kerralla. Kokonaisjännitteen kaava on:
U gen=U 1=U 2
Sähkövastuksen kaavat
Et voi enää opetella niitä ulkoa, vaan tiedät Ohmin lain kaavan ja johdat siitä haluamasi. Tästä laista seuraa, ettäjännite on yhtä suuri kuin virran ja vastuksen tulo. Eli U=IR, missä R on vastus.
Sitten työstettävä kaava riippuu siitä, miten johtimet on kytketty:
- sarjassa, joten tarvitset jännitteen tasa-arvon - IgenRyhteensä=I1R1 + I2R2;
- rinnakkain, on tarpeen käyttää virranvoimakkuuden kaavaa - Uyhteensä / Ryhteensä=U 1/ R1 + U2 / R2 .
Seuraavat yksinkertaiset muunnokset, jotka perustuvat siihen, että ensimmäisessä yhtälössä kaikilla virroilla on sama arvo ja toisessa - jännitteet ovat yhtä suuret. Niitä voidaan siis lyhentää. Eli saadaan seuraavat lausekkeet:
- R gen=R 1 + R 2 (johtimien sarjaliitäntään)
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(kun kytketty rinnan).
Kun verkkoon kytkettyjen vastusten määrä kasvaa, näiden lausekkeiden termien määrä muuttuu.
On syytä huomata, että johtimien rinnakkais- ja sarjakytkennällä on erilainen vaikutus kokonaisresistanssiin. Ensimmäinen niistä vähentää piiriosan vastusta. Lisäksi se osoittautuu pienemmäksi kuin pienin käytetyistä vastuksista. Sarjaan kytkettynä kaikki on loogista: arvot summautuvat, joten kokonaisluku on aina suurin.
Työvirta
Edelliset kolme suuruutta muodostavat rinnakkaiskytkennän ja johtimien sarjajärjestelyn lait piirissä. Siksi on välttämätöntä tuntea ne. Työstä ja vallasta sinun tarvitsee vain muistaa peruskaava. Se kirjoitetaan seuraavasti: A \u003d IUt, missä A on virran työ, t on sen kulku johtimen läpi.
Jotta voit määrittää sarjaliitännän kokonaistyön, sinun on vaihdettava alkuperäisen lausekkeen jännite. Saat yhtäläisyyden: A \u003d I(U 1 + U 2)t avaamalla sulut, joissa käy ilmi, että koko osion työ on yhtä suuri kuin kunkin tietyn nykyisen kuluttajan määrä.
Päättely etenee samalla tavalla, jos harkitaan rinnakkaiskytkentäkaaviota. Vain nykyinen vahvuus on tarkoitus korvata. Mutta tulos on sama: A=A 1 + A 2.
Nykyinen teho
Kun johdetaan kaavaa piiriosan teholle (merkintä "P"), on jälleen käytettävä yhtä kaavaa: P \u003d UI. Tällaisen päättelyn jälkeen käy ilmi, että rinnakkais- ja sarjakytkennät ovat kuvataan seuraavalla tehokaavalla: P \u003d P1 + P 2.
Toisin sanoen riippumatta siitä, miten suunnitelmat laaditaan, kokonaisteho on työhön osallistuneiden summa. Tämä selittää sen, että asuntoverkkoon on mahdotonta sisällyttää useita tehokkaita laitteita samanaikaisesti. Hän ei vain kestä kuormaa.
Miten johtimien kytkentä vaikuttaa uudenvuoden seppeleen korjaukseen?
Välittömästi sen jälkeen, kun yksi polttimoista on palanut, käy selväksi, kuinka ne on kytketty. klosarjaliitäntään, mikään niistä ei syty. Tämä johtuu siitä, että käyttökelvottomaksi tullut lamppu aiheuttaa katkon piiriin. Siksi sinun on tarkistettava kaikki selvittääksesi, mikä niistä on palanut, vaihda se - ja seppele alkaa toimia.
Jos se käyttää rinnakkaisliitäntää, se ei lakkaa toimimasta, jos jokin polttimoista vioittuu. Loppujen lopuksi ketju ei katkea kokonaan, vaan vain yksi yhdensuuntainen osa. Korjataksesi tällaisen seppeleen sinun ei tarvitse tarkistaa kaikkia piirin elementtejä, vaan vain niitä, jotka eivät hohda.
Mitä tapahtuu piirille, jos siinä on kondensaattoreita vastusten sijasta?
Kun ne kytketään sarjaan, havaitaan seuraava tilanne: lataukset virtalähteen plussista tulevat vain äärikondensaattorien ulkolevyille. Välissä olevat vain kuljettavat tuon panoksen ketjua pitkin. Tämä selittää sen tosiasian, että samat varaukset näkyvät kaikissa levyissä, mutta eri merkein. Siksi jokaisen sarjaan kytketyn kondensaattorin sähkövaraus voidaan kirjoittaa seuraavasti:
q gen =q 1=q 2.
Jotta voit määrittää kunkin kondensaattorin jännitteen, sinun on tiedettävä kaava: U=q / C. Siinä C on kondensaattorin kapasitanssi.
Kokonaisjännite noudattaa samaa lakia kuin vastukset. Siksi korvaamalla kapasitanssikaavassa olevan jännitteen summalla, saadaan, että laitteiden kokonaiskapasitanssi on laskettava kaavalla:
C=q / (U 1 + U2).
Voit yksinkertaistaa tätä kaavaa kääntämällä murtolukuja ja korvaamalla jännitteen ja varauksen suhteen kapasitanssilla. Osoittautuu seuraava yhtälö: 1 / С=1 / С 1 + 1 / С 2.
Tilanne näyttää hieman erilaiselta, kun kondensaattorit on kytketty rinnan. Sitten kokonaisvaraus määräytyy kaikkien laitteiden levyille kerääntyvien varausten summalla. Ja jännitteen arvo määräytyy edelleen yleisten lakien mukaan. Siksi rinnakkain kytkettyjen kondensaattoreiden kokonaiskapasitanssin kaava on:
С=(q 1 + q 2) / U.
Tätä arvoa pidetään jokaisen yhteydessä käytetyn laitteen summana:
S=S 1 + S 2.
Miten määritetään johtimien mieliv altaisen kytkennän kokonaisresistanssi?
Toisin sanoen sellainen, jossa peräkkäiset osat korvaavat rinnakkaiset ja päinvastoin. Heille kaikki kuvatut lait ovat edelleen voimassa. Sinun tarvitsee vain soveltaa niitä vaiheittain.
Ensinnäkin sen on tarkoitus laajentaa järjestelmää henkisesti. Jos on vaikea kuvitella sitä, sinun on piirrettävä, mitä tapahtuu. Selitys on selkeämpi, jos tarkastelemme sitä tietyllä esimerkillä (katso kuva).
Piirtäminen on kätevää aloittaa pisteistä B ja C. Ne on sijoitettava jonkin matkan päähän toisistaan ja arkin reunoista. Vasemmalla yksi johto lähestyy pistettä B ja kaksi on jo suunnattu oikealle. Pisteessä B taas on kaksi haaraa vasemmalla ja yksi johdin sen jälkeen.
Nyt sinun on täytettävä näiden välinen tilapisteitä. Yläjohtimelle tulee asettaa kolme vastusta, joiden kertoimet ovat 2, 3 ja 4, ja alha alta lähtee se, jonka indeksi on 5. Kolme ensimmäistä on kytketty sarjaan. Viidennen vastuksen kanssa ne ovat rinnakkain.
Loput kaksi vastusta (ensimmäinen ja kuudes) on kytketty sarjaan BV:n tarkasteltavan osan kanssa. Siksi piirrosta voidaan yksinkertaisesti täydentää kahdella suorakulmiolla valittujen pisteiden kummallakin puolella. On vielä sovellettava kaavoja vastuksen laskemiseen:
- ensin sarjaliitäntää varten annettu;
- sitten rinnakkain;
- ja uudestaan peräkkäin.
Tällä tavalla voit ottaa käyttöön minkä tahansa, jopa erittäin monimutkaisen järjestelmän.
Johtimien sarjaliitännän ongelma
Kunto. Kaksi lamppua ja vastus on kytketty piiriin peräkkäin. Kokonaisjännite on 110 V ja virta 12 A. Mikä on vastuksen arvo, jos jokainen lamppu on nimellisjännite 40 V?
Päätös. Koska sarjakytkentää harkitaan, sen lakien kaavat tunnetaan. Sinun tarvitsee vain soveltaa niitä oikein. Aloita selvittämällä vastuksen ylittävä jännite. Tätä varten sinun on vähennettävä kaksi kertaa yhden lampun jännite kokonaissummasta. Osoittautuu 30 V.
Nyt kun tunnetaan kaksi suuruutta, U ja I (toinen niistä on annettu ehdossa, koska kokonaisvirta on yhtä suuri kuin kunkin sarjan kuluttajan virta), voimme laskea vastuksen resistanssin käyttämällä Ohmin laki. Se osoittautuu 2,5 ohmiksi.
Vastaa. Vastuksen vastus on 2,5 ohmia.
Tehtäväkondensaattorien kytkemiseen rinnan ja sarjaan
Kunto. Siinä on kolme kondensaattoria, joiden kapasiteetti on 20, 25 ja 30 mikrofaradia. Määritä niiden kokonaiskapasitanssi, kun ne on kytketty sarjaan ja rinnan.
Päätös. On helpompi aloittaa rinnakkaisliitännällä. Tässä tilanteessa kaikki kolme arvoa on vain lisättävä. Siten kokonaiskapasitanssi on 75uF.
Laskelmat ovat hieman monimutkaisempia, kun nämä kondensaattorit kytketään sarjaan. Loppujen lopuksi sinun on ensin löydettävä yhtenäisyyden suhde jokaiseen näistä kapasiteeteista ja sitten lisättävä ne toisiinsa. Osoittautuu, että yksikkö jaettuna kokonaiskapasiteetilla on 37/300. Sitten haluttu arvo on noin 8 mikrofaradia.
Vastaa. Sarjakytkennän kokonaiskapasitanssi on 8 uF, rinnan - 75 uF.
