În fizică, se studiază subiectul conexiunii în paralel și în serie și poate fi nu numai conductori, ci și condensatori. Este important aici să nu vă confundați cu privire la modul în care arată fiecare dintre ele pe diagramă. Și abia apoi aplicați formule specifice. Apropo, trebuie să le amintiți pe de rost.
Cum se face distincția între acești doi compuși?
Aruncă o privire atentă asupra diagramei. Dacă firele sunt reprezentate ca un drum, atunci mașinile de pe acesta vor juca rolul de rezistențe. Pe un drum drept, fără bifurci, mașinile circulă una după alta, în lanț. Conexiunea în serie a conductorilor arată la fel. Drumul în acest caz poate avea un număr nelimitat de viraje, dar nu o singură intersecție. Indiferent de modul în care s-a clătinat drumul (firele), mașinile (rezistoarele) vor fi întotdeauna amplasate una după alta, într-un lanț.
Este cu totul altceva dacă se ia în considerare o conexiune paralelă. Apoi, rezistențele pot fi comparate cu sportivii la start. Suntfiecare sta pe propria pista, dar au aceeasi directie de miscare, iar linia de sosire este in acelasi loc. În mod similar, rezistențele - fiecare dintre ele are propriul său fir, dar toate sunt conectate la un moment dat.
Formule pentru puterea curentă
Se discută întotdeauna în subiectul „Electricitate”. Conexiunile în paralel și în serie afectează cantitatea de curent din rezistențe în moduri diferite. Pentru ei, sunt derivate formule care pot fi reținute. Dar este suficient doar să ne amintim semnificația care este investită în ele.
Deci, curentul în conexiunea în serie a conductorilor este întotdeauna același. Adică, în fiecare dintre ele valoarea puterii curente nu este diferită. Puteți face o analogie dacă comparați un fir cu o țeavă. În ea, apa curge întotdeauna la fel. Și toate obstacolele din calea lui vor fi măturate cu aceeași forță. La fel cu curentul. Prin urmare, formula pentru curentul total dintr-un circuit cu o conexiune în serie de rezistențe arată astfel:
I gen=I 1=I 2
Aici, litera I indică puterea curentului. Aceasta este o notație obișnuită, așa că trebuie să o rețineți.
Curentul în conexiunea paralelă nu va mai fi o valoare constantă. Cu aceeași analogie cu o conductă, se dovedește că apa va fi împărțită în două fluxuri dacă conducta principală are o ramură. Același fenomen se observă cu curentul atunci când în calea lui apare o ramificare a firelor. Formula pentru puterea totală a curentului atunci când conductoarele sunt conectate în paralel:
I gen=I 1 + I 2
Dacă ramificarea este alcătuită din fire caremai mult de doi, atunci în formula de mai sus vor fi mai mulți termeni cu același număr.
Formule pentru stres
Când se consideră un circuit în care conductoarele sunt conectate în serie, tensiunea din întreaga secțiune este determinată de suma acestor valori pe fiecare rezistor specific. Puteți compara această situație cu plăci. Va fi ușor pentru o persoană să țină unul dintre ele, îl va putea lua și pe al doilea în apropiere, dar cu dificultate. O persoană nu va mai putea ține trei farfurii una lângă alta, va fi nevoie de ajutorul unei secunde. etc. Eforturile oamenilor se adună.
Formula pentru tensiunea totală a unei secțiuni a unui circuit cu o conexiune în serie de conductori arată astfel:
U gen=U 1 + U 2, unde U este denumirea adoptată pentru tensiune electrică.
În cazul în care se ia în considerare o conexiune paralelă a rezistențelor, apare o altă situație. Când farfuriile sunt stivuite una peste alta, ele pot fi încă ținute de o persoană. Deci nu trebuie să adăugați nimic. Aceeași analogie se observă atunci când conductoarele sunt conectate în paralel. Tensiunea de pe fiecare dintre ele este aceeași și egală cu cea care este pe toate simultan. Formula pentru tensiunea totală este:
U gen=U 1=U 2
Formule pentru rezistența electrică
Nu le mai poți memora, dar cunoașteți formula legii lui Ohm și deduceți-o pe cea dorită. Din această lege rezultă cătensiunea este egală cu produsul dintre curent și rezistență. Adică, U=IR, unde R este rezistența.
Atunci, formula cu care va trebui să lucrați depinde de modul în care sunt conectați conductorii:
- în serie, deci aveți nevoie de egalitate pentru tensiune - IgenRtotal=I1R1 + I2R2;
- în paralel, este necesar să folosiți formula pentru puterea curentă - Utotal / Rtotal=U 1/ R1 + U2 / R2 .
Urmat de transformări simple, care se bazează pe faptul că în prima egalitate toți curenții au aceeași valoare, iar în a doua - tensiunile sunt egale. Deci pot fi scurtate. Adică se obțin următoarele expresii:
- R gen=R 1 + R 2 (pentru conectarea în serie a conductorilor).
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(când este conectat în paralel).
Când numărul de rezistențe conectate la rețea crește, numărul de termeni din aceste expresii se modifică.
Este de remarcat faptul că conexiunea în paralel și în serie a conductorilor are un efect diferit asupra rezistenței totale. Primul dintre ele reduce rezistența secțiunii circuitului. Mai mult, se dovedește a fi mai mic decât cel mai mic dintre rezistențele utilizate. Când sunt conectate în serie, totul este logic: valorile se adună, astfel încât numărul total va fi întotdeauna cel mai mare.
Curent de lucru
Cele trei mărimi anterioare alcătuiesc legile conexiunii în paralel și a dispunerii în serie a conductoarelor dintr-un circuit. Prin urmare, este imperativ să le cunoașteți. Despre muncă și putere, trebuie doar să vă amintiți formula de bază. Se scrie după cum urmează: A \u003d IUt, unde A este lucrul curentului, t este timpul trecerii acestuia prin conductor.
Pentru a determina munca totală cu o conexiune în serie, trebuie să înlocuiți tensiunea în expresia originală. Obțineți egalitatea: A \u003d I(U 1 + U 2)t, deschizând parantezele în care se dovedește că munca pe întreaga secțiune este egală cu suma lor pentru fiecare consumator curent specific.
Raționamentul decurge în mod similar dacă se ia în considerare o schemă de conexiune paralelă. Doar puterea actuală ar trebui să fie înlocuită. Dar rezultatul va fi același: A=A 1 + A 2.
Putere curentă
Când obțineți o formulă pentru puterea (notația „P”) a unei secțiuni de circuit, trebuie să utilizați din nou o formulă: P \u003d UI. După un astfel de raționament, se dovedește că conexiunile în paralel și în serie sunt descris printr-o astfel de formulă pentru putere: P \u003d P1 + P 2.
Adică, indiferent de modul în care sunt întocmite schemele, puterea totală va fi suma celor implicați în lucrare. Acest lucru explică faptul că este imposibil să includeți multe dispozitive puternice în rețeaua de apartamente în același timp. Pur și simplu nu poate suporta sarcina.
Cum afectează conectarea conductorilor repararea ghirlandei de Anul Nou?
Imediat după ce unul dintre becuri se stinge, devine clar cum au fost conectate. Laconexiune serială, niciunul nu se va aprinde. Acest lucru se datorează faptului că o lampă care a devenit inutilizabilă creează o întrerupere a circuitului. Prin urmare, trebuie să verificați totul pentru a determina care dintre ele este ars, înlocuiți-l - și ghirlanda va începe să funcționeze.
Dacă folosește o conexiune paralelă, atunci nu încetează să funcționeze dacă unul dintre becuri se defectează. La urma urmei, lanțul nu va fi rupt complet, ci doar o parte paralelă. Pentru a repara o astfel de ghirlandă, nu trebuie să verificați toate elementele circuitului, ci doar pe cele care nu strălucesc.
Ce se întâmplă cu un circuit dacă sunt incluse condensatoare în loc de rezistențe?
Când sunt conectate în serie, se observă următoarea situație: sarcinile de la plusurile sursei de alimentare vin doar pe plăcile exterioare ale condensatoarelor extreme. Cei care se află între ele pur și simplu trec acea sarcină de-a lungul lanțului. Așa se explică faptul că pe toate plăcile apar aceleași încărcături, dar cu semne diferite. Prin urmare, sarcina electrică a fiecărui condensator conectat în serie poate fi scrisă astfel:
q gen =q 1=q 2.
Pentru a determina tensiunea pe fiecare condensator, va trebui să cunoașteți formula: U=q / C. În ea, C este capacitatea condensatorului.
Tensiunea totală urmează aceeași lege ca și rezistențele. Prin urmare, înlocuind tensiunea din formula capacității cu suma, obținem că capacitatea totală a dispozitivelor trebuie calculată folosind formula:
C=q / (U 1 + U2).
Puteți simplifica această formulă răsturnând fracțiile și înlocuind raportul dintre tensiune și încărcare cu capacitatea. Rezultă următoarea egalitate: 1 / С=1 / С 1 + 1 / С 2.
Situația arată oarecum diferită când condensatoarele sunt conectate în paralel. Apoi, sarcina totală este determinată de suma tuturor sarcinilor care se acumulează pe plăcile tuturor dispozitivelor. Și valoarea tensiunii este încă determinată conform legilor generale. Prin urmare, formula pentru capacitatea totală a condensatoarelor conectate în paralel este:
С=(q 1 + q 2) / U.
Adică, această valoare este considerată ca suma fiecăruia dintre dispozitivele utilizate în conexiune:
S=S 1 + S 2.
Cum se determină rezistența totală a unei conexiuni arbitrare de conductori?
Adică unul în care secțiunile succesive le înlocuiesc pe cele paralele și invers. Pentru ei, toate legile descrise sunt încă valabile. Trebuie doar să le aplicați în etape.
În primul rând, ar trebui să extindă mental schema. Dacă este dificil să-l imaginezi, atunci trebuie să desenezi ce se întâmplă. Explicația va deveni mai clară dacă o luăm în considerare cu un exemplu specific (vezi figura).
Este convenabil să începeți desenul din punctele B și C. Acestea trebuie așezate la o oarecare distanță unul de celăl alt și de marginile foii. În stânga, un fir se apropie de punctul B, iar două sunt deja îndreptate spre dreapta. Punctul B, pe de altă parte, are două ramuri în stânga și un fir după el.
Acum trebuie să umpleți spațiul dintre acesteapuncte. Trei rezistențe cu coeficienți de 2, 3 și 4 ar trebui plasate de-a lungul firului de sus, iar cel cu un indice de 5 va merge de jos. Primele trei sunt conectate în serie. Cu al cincilea rezistor sunt în paralel.
Cele două rezistențe rămase (primul și al șaselea) sunt conectate în serie cu secțiunea considerată a BV. Prin urmare, desenul poate fi pur și simplu completat cu două dreptunghiuri de fiecare parte a punctelor selectate. Rămâne de aplicat formulele de calcul a rezistenței:
- primul cel dat pentru conexiunea în serie;
- apoi pentru paralel;
- și din nou consecutiv.
În acest fel, puteți implementa orice schemă, chiar și foarte complexă.
Problema conexiunii în serie a conductorilor
Condiție. Două lămpi și un rezistor sunt conectate într-un circuit una în spatele celeil alte. Tensiunea totală este de 110 V, iar curentul este de 12 A. Care este valoarea rezistorului dacă fiecare lampă este evaluată la 40 V?
Decizie. Deoarece se ia în considerare o conexiune în serie, se cunosc formulele pentru legile acesteia. Trebuie doar să le aplicați corect. Începeți prin a afla valoarea tensiunii pe rezistor. Pentru a face acest lucru, trebuie să scădeți de două ori tensiunea unei lămpi din total. Se pare că 30 V.
Acum că sunt cunoscute două mărimi, U și I (a doua dintre ele este dată în condiția, deoarece curentul total este egal cu curentul din fiecare consumator din serie), putem calcula rezistența rezistenței folosind Legea lui Ohm. Se dovedește a fi 2,5 ohmi.
Răspuns. Rezistența rezistorului este de 2,5 ohmi.
sarcinăpentru conectarea condensatoarelor, în paralel și în serie
Condiție. Există trei condensatoare cu capacități de 20, 25 și 30 de microfaradi. Determinați capacitatea lor totală atunci când sunt conectate în serie și în paralel.
Decizie. Este mai ușor să începeți cu o conexiune paralelă. În această situație, toate cele trei valori trebuie doar adăugate. Astfel, capacitatea totală este de 75uF.
Calculele vor fi ceva mai complicate atunci când acești condensatori sunt conectați în serie. La urma urmei, mai întâi trebuie să găsiți raportul de unitate pentru fiecare dintre aceste capacități și apoi să le adăugați unul la altul. Se pare că unitatea împărțită la capacitatea totală este 37/300. Apoi valoarea dorită este de aproximativ 8 microfaradi.
Răspuns. Capacitatea totală în conexiune în serie este de 8 uF, în paralel - 75 uF.
