Способы соединений сопротивлений

Содержание

Последовательное и параллельное соединения проводников

1. Потребители электрической энергии: электрические лампочки, резисторы и пр. — могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Существует два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное. При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединяется с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. (рис. 85).

Примером последовательного соединения проводников может служить соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде.

При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки, при этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд, т.е. заряд не скапливается ни в какой части проводника. Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: ( I_1=I_2=I ) .

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений: ( R_1=R_2=R ) . Это следует из того, что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается, она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: ( U_1=IR_1 ) , ( U_2=IR_2 ) , а общее напряжение равно ( U=I(R_1+R_2) ) . Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: ( U=U_1+U_2 ) .

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

2. Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи (А), а вторым концом к другой точке цепи (В) (рис. 86).

Поэтому вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение как на проводнике 1, так и на проводнике 2. Таким образом, напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: ( U_1=U_2=U ) .

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется, в данном случае в точке В. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: ( I=I_1+I_2 ) .

В соответствии с законом Ома ( I=frac ) , ( I_1=frac) , ( I_2=frac) . Отсюда следует: ( frac=frac+frac) . Так как ( U_1=U_2=U ) , ( frac=frac+frac ) . Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление ( r ) , то их общее сопротивление равно: ( R=r/2 ) . Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения, соответственно уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно: они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них и соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

Расчёт при смешанном соединении устройств

Внутреннее сопротивление – формула

Произвести расчет сопротивления цепи, когда она разветвлена и наполнена разными видами резистивных соединений, просто не получится. Затрудняет решение задачи множество участков, где детали подключены друг другу в разных комбинациях. В таких обстоятельствах желательно выполнять ряд преобразований, добиваясь упрощения схемы вводом отдельных эквивалентных элементов. Выявляют при этом подходящие контуры последовательных и параллельных присоединений.

Например, выискав некоторое количество последовательных подключений резисторов, заменяют их на один эквивалентный компонент. Определив элементы, соединённые последовательно, также рисуют вместо него эквивалент. Вновь начинают искать подобные простые соединения.

Метод называют «методом свёртывания». Схему упрощают до тех пор, пока в ней не останется одно Rэкв.

Способ расчёта при смешанном соединении

Важно! Метод эквивалентных преобразований применяется тогда, когда питание рассматриваемого участка цепи осуществляется от одного источника электрического тока, а также при определении Rэкв. в замкнутом контуре с одной ЭДС

Такой относительный способ определения Rэкв используют и для изучения зависимости токов в некоторой цепи от значения R нагрузки. Это метод эквивалентного генератора, при котором сложный двухполюсник, являющийся активным, представляют эквивалентным генератором. При этом считают, что ЭДС его соответствует Uх.х. (холостого хода) на зажимах, R внутреннее соответствует R входному двухполюсника пассивного на тех же зажимах. Для такого определения источники тока разъединяют, а канал ЭДС закорачивают.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке изображёна схема участка электрической цепи АВ. В эту цепь параллельно включены два резистора сопротивлением $ R_1 $ и $ R_2 $. Напряжения на резисторах соответственно $ U_1 $ и $ U_2 $.

По какой из формул можно определить напряжение U на участке АВ?

1) $ U=U_1+U_2 $
2) $ U=U_1-U_2 $
3) $ U=U_1=U_2 $
4) $ U=\frac{U_1U_2}{U_1+U_2} $

2. На рисунке изображёна схема электрической цепи, содержащая два параллельно включённых резистора сопротивлением $ R_1 $ и $ R_2 $. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) $ I=I_1=I_2 $
2) $ I=I_1+I_2 $
3) $ U=U_1+U_2 $
4) $ R=R_1+R_2 $

3. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включены два резистора сопротивлением R} и R2. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) $ U=U_1+U_2 $
2) $ I=I_1+I_2 $
3) $ U=U_1=U_2 $
4) $ R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2} $

4. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включены два резистора сопротивлением $ R_1 $ и $ R_2 $. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) $ U=U_1=U_2 $
2) $ I=I_1+I_2 $
3) $ I=I_1=I_2 $
4) $ R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2} $

5. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь параллельно включены два одинаковых резистора сопротивлением $ R_1 $. По какой из формул можно определить общее сопротивление цепи $ R $?

1) $ R=R_1{}^2 $
2) $ R=2R_1 $
3) $ R=\frac{R_1}{2} $
4) $ R=\sqrt{R_1} $

6. Общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно 9 Ом. Сопротивления резисторов $ R_1 $ и $ R_2 $ равны. Чему равно сопротивление каждого резистора?

1) 81 Ом
2) 18 Ом
3) 9 Ом
4) 4,5 Ом

7. Чему равно сопротивление участка цепи, содержащего три последовательно соединенных резистора сопротивлением по 9 Ом каждый?

1) 1/3 Ом
2) 3 Ом
3) 9 Ом
4) 27 Ом

8. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если $ R_1 $ = 1 Ом, $ R_2 $ = 10 Ом, $ R_3 $ = 10 Ом, $ R_4 $ = 5 Ом?

1) 9 Ом
2) 11 Ом
3) 16 Ом
4) 26 Ом

9. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если $ R_1 $ = 1 Ом, $ R_2 $ = 3 Ом, $ R_3 $ = 10 Ом, $ R_4 $ = 10 Ом?

1) 9 Ом
2) 10 Ом
3) 14 Ом
4) 24 Ом

10. Если ползунок реостата (см. схему) переместить влево, то сила тока

1) в резисторе $ R_1 $ уменьшится, а в резисторе $ R_2 $ увеличится
2) увеличится в обоих резисторах
3) в резисторе $ R_1 $ увеличится, а в резисторе $ R_2 $ уменьшится
4) уменьшится в обоих резисторах

11. На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и реостата. Как изменяются при передвижении ползунка реостата вправо его сопротивление, сила тока в цепи и напряжение на резисторе 1?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) сопротивление реостата 2
Б) сила тока в цепи
B) напряжение на резисторе 1

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Установите соответствие между физическими величинами и правильной электрической схемой для измерения этих величин при последовательном соединении двух резисторов $ R_1 $ и $ R_2 $. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) сила тока в резисторе $ R_1 $ и $ R_2 $
Б) напряжение на резисторе $ R_2 $
B) общее напряжение на резисторах $ R_1 $ и $ R_2 $

Часть 2

13. Три резистора соединены, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов $ R_1 $ = 10 Ом, $ R_2 $ = 5 Ом, $ R_3 $ = 5 Ом. Каково напряжение на резисторе 1, если амперметр показывает силу тока 2 А?

Единица измерения сопротивления резистора

В Международной системе единиц (СИ) сопротивление измеряется в омах – единице измерения, названной так в честь физика Георга Ома, который также открыл знаменитый закон для электрической цепи. Международное обозначение выглядит так: Ω. Физический смысл этой единицы заключается в следующем:

Сопротивление проводника равно 1 Ом при силе тока, равной 1 А, и напряжении на концах проводников, равном 1 В.

Оно может быть измерено с помощью прибора, называющегося омметр.

Существует большое разнообразие резисторов с широкой линейкой стандартных величин сопротивления. Рассмотрим соотношение этих номиналов и различные приставки, использующиеся для их обозначения.

Приставка кило- (килоом):

1 КОм равен 1000 Ом

Приставка мега- (мегаом):

1 МОм соответствует 1000 КОм или 1 000 000 Ом

Часто показатели резисторов наносятся непосредственно на их корпус. Это очень удобно. Рассмотрим обозначение их номиналов более подробно.

Номинал резистора – это то же самое, что его сопротивление. Раньше резисторы были достаточно крупными, поэтому все значения прописывались целиком на их корпусах с использованием обычных букв. Помимо сопротивления на резисторе могли указать ещё и класс точности или мощность рассеивания.

Сопротивление – основная характеристика резистора. О том, что оно из себя представляет и как рассчитывается, было рассказано выше, поэтому сейчас подробнее остановимся на особенностях их обозначений.

Для простановки значения, не привышающего 1КОм после цифры, обозначающей величину сопротивления, ставится R (или величина указывается совсем без буквы). На резисторах, выпускавшихся давно, можно встретить слово Ом. Позже принятая маркировка изменилась, теперь она используется в формате:

целая величина – R – дробный остаток

Примеры обозначений:

300 = 300 Ом
200 R = 200 Ом

Современные обозначения выглядят так:

4R02 = 4,02 Ом
2R2 = 2,2 Ом

Если значение меньше 1 ома, то ноль в начале обозначения опускают:

0R5 = R5 = 0,5 Ом

Если сопротивление больше тысячи ом, то применяются специальные приставки (мега-, кило-) для упрощения написания. Очень большие значения этой величины почти не встречаются, поэтому необходимость в префиксах Тера- и Гига- возникает крайне редко. Примеры обозначений:

K200 = 200 Ом
2К0 = 2 КОм = 2000 Ом
M200 = 0,2 МОм = 200 KОм = 100 000 Ом
3М0 = 3 МОм = 3 000 КОм = 3 000 000 Ом

Дополнительно можно рассмотреть следующую характеристику – удельное сопротивление.

Бывает, что возникает необходимость также рассчитать удельное сопротивление. Оно измеряется величиной Ом*м.

Для однородного проводника вычисляемое удельное сопротивление находится так:

R = (ρ*l) / S, где

l — длина отрезка проводника (м),

S — площадь сечения проводникового элемента (м2)

Подробнее о буквенной маркировке резисторов читайте здесь.

Сопротивление или резистор

На электрических схемах все элементы имеют свои символические обозначения. Элемент, который используется в схемах для ограничения электрической мощности с помощью регулирования силы тока называется сопротивлением или резистором (англ. слово resistor — сопротивление) и изображается в виде прямоугольника (в России и Европе), либо “кусочка пилы” (в США). Величина рабочих резисторов зависит от их сопротивления, которое измеряется в омах — единицах, получивших свое название в честь немецкого естествоиспытателя Георга Симона Ома.

Рис. 1. Графическое обозначение сопротивлений и резисторов в Европе и США

Для проектирования и расчета электрических цепей применяется формула закона Ома:

R — сопротивление, Ом;

I — сила тока в амперах, А.

Напряжение и ток измеряются с помощью приборов — вольтметра и амперметра. Прибор, которым измеряют значения сопротивлений резисторов, называется омметром.

Параллельное соединение розеток в модульном блоке

Имеется розеточный модуль, в котором выполнено параллельное соединение розеток. Конечно, все они продаются уже в собранном виде, но я хотел бы разобрать и объяснить сам принцип подключения. Чтобы подсоединить провода к розетке-блоку, необходимо, прежде всего, снять крышку, отвинтив крепящие ее винты.

Если теперь посмотреть внимательно на конструкцию розетки, можно увидеть, что клеммы приемных отверстий соединены между собой параллельно. Чтобы подвести напряжение ко всем клеммам, достаточно подсоединить провода к любой их паре.

Давайте разберем, как выполняется подключение проводов в таком блоке. Снимаем все установленные провода и для наглядности берем разноцветные: коричневый провод – фаза, синий провод – ноль.

Как видно на фото блок состоит из четырех розеток. В каждой розетке, как и в любой другой есть по два контакта. Наша задача подключить все розетки так чтобы они работали не зависимо друг от друга, а это можно сделать, применив .

На самом деле все довольно просто. Допустим, что правый контакт розетки — ноль, левый фаза. На правый контакт каждой розетки подключаем синий провод: от первой на вторую, со второй на третью и т.д. На левый контакт каждой розетки аналогично подключаем коричневый провод.

В данном розеточном модуле предусмотрены контакты заземления. Заземляющий провод к ним подключается с помощью болта и шайбы, поэтому его мы скрутим кольцом. Фазный и нулевой провод оставим прямыми, так как в самих контактах розетки провода фиксируются с помощью прижимной пластины

При подключении нужно обращать внимание и на цвет изоляции проводов

К клемме заземления подключается обычно желтый провод, к «фазе» и «нулю» – голубой и коричневый. Если заземляющий провод многожильный (состоит из многих тонких проводков), то после сворачивания колечком его желательно облудить. В противном случае отдельные проводки могут выпирать из-под шайбы с винтом, и контакт будет не полным. Это же относится и к проводам «фазы» и «нуля».

После снятия изоляции (длиной примерно 1 см) их необходимо скрутить плоскогубцами и облудить. При покупке розеток модульного типа, как на примере, желательно перед установкой проверить правильность подключения и надежность соединения контактов. При необходимости контакты нужно подтянуть.

Подсоединив жилы к клеммам, провод в точке разветвления желательно прикрепить к корпусу розетки – чтобы его нельзя было выдернуть. Способ крепления может быть различным в зависимости от конструкции розетки. Можно использовать лейкопластырь или пластинку из металла с отверстиями по краям. Некоторые розетки имеют в своей комплектации специальный хомутик для этого.

В заключение нужно проверить правильность подсоединения, подключив к каждой паре приемных гнезд какой-нибудь электроприбор с евророзеткой. Заодно проверяется и легкость включения/выключения.

Если вилка вставляется и извлекается с чрезмерным усилием, нужно подогнуть контакты заземления, выступающие по бокам. Перед установкой крышки в ней нужно прорезать боковое отверстие для провода. Обычно для него уже имеется наметка в крышке. Требуется всего лишь вырезать обозначенное место и, установив крышку на место, привернуть ее винтами.

Соединение розеток шлейфом

Иногда возникает необходимость установить дополнительную розетку, подключив ее параллельно к уже установленной. Такая схема подключения экономичнее, чем прокладывание отдельного провода.

В этом случае провода от новой розетки нужно подключить к клеммам установленной розетки таким образом, чтобы «фаза» была подключена к «фазе», а «ноль» – к «нулю». Обычно в розетках фазный провод располагается справа.

Подключая электрические устройства и соединяя между собой провода, нужно проследить, чтобы металл соединяемых проводов был одинаков. Т.е. медная жила должна соединяться к медной, а алюминиевая – с алюминиевой.

При контакте меди с алюминием происходит окисление металлов (в виде белого налета), приводящее в конечном итоге к нарушению контакта. Если условие одинаковости металла соединяемых жил обеспечить невозможно, нужно облудить контактирующие кончики проводов (это не спасет от окисления, но замедлит его процесс). О том как выполнить шлейфом поговорим в следующей статье.

Похожие материалы на сайте:

Существующие способы подключения

Розетки в количестве больше двух штук соединяются тремя способами: последовательно, параллельно и смешанно. Электрики используют другие термины – звездой (для первого варианта), шлейфом (для второго). Прежде чем выбрать один из методов, необходимо выяснить плюсы и минусы каждого, и выбрать подходящий для конкретной квартиры.

Если в помещении проведена электрика, важно учитывать способ разводки кабелей и общую доступную мощность. Новые могут превысить предел, провод придется тянуть от щитка

Параллельное подключение

Суть метода – подключение розеток в одном распределительном блоке, на который приходится вся нагрузка при включении электрооборудования. От общедомового щитка к распредкоробке протягивают кабель, от него тянут разводку на каждую точку питания (провода отдельные).

Плюсом способа является независимая работа каждой точки питания и выключателя. Если одно устройство перегорит, другие продолжат работу. Но если основной провод придет в негодность, напряжение пропадет полностью. В такой ситуации проще найти разрыв и устранить неисправность.

Последовательное соединение

Подключение шлейфом означает последовательный переход от первой розетки к следующей. Вместо скруток проводов используются контакты устройств. На первый механизм подключают фазовый и нулевой кабели, потом на следующий и последовательно до последнего.

Способ «чистом виде» используют редко. Например, если нужно поставить дополнительную розетку или выключатель или переставить одно из устройств на некоторое расстояние. Во второй ситуации старую точку доступа оставляют, от нее проводят к новому месту – так меньше придется штробить стены.

Смешанное соединение и заземление при последовательном подключении

Если принято решение использовать последовательное соединение розеток, можно усилить общую конструкцию, использовав смешанный способ. Суть метода заключается в следующем:

К распределительной коробке от общедомового щитка подводят центральный кабель.
На предварительном плане электропроводки выбирают наиболее отдаленную точку доступа к питанию.
Выбранная розетка подключается от кабеля распредкоробки.
От этого устройства запитываются остальные.

Такой способ повышает надежность сети. Если розетка выходит из строя, остальные продолжают работать. Отключение всей системы возможно только в случае неисправности основного кабеля, скрутки в распредкоробке.

Такая техника имеет минусы – большая длина используемых проводов, необходимость установить несколько распредкоробок (на каждое ответвление). Чтобы точно знать, можно ли в сеть включать высокомощные приборы, необходимо рассчитывать напряжение до этапа проводки кабелей. Точный расчет поможет выбрать, как подключить розетки в итоге – последовательно, параллельно или смешанно.

Кольцевое соединение

Подобный способ подключения является редкостью в постсоветских странах. Метод имеет ряд неоспоримых преимуществ, поэтому в последнее время набирает популярность.

Как правильно соединить розетки между собой при кольцевом соединении:

От основного (общедомового) щитка в квартиру (дом, дачу) проводят общий кабель вкруговую.
В каждой комнате (помещении) на главном проводе делается врезка, устанавливается распределительная коробка и проводится отдельный круг на отдельное помещение.
В последнюю очередь проводят ответвления на каждую точку доступа.

Недостатки схемы

Помимо существенного падения напряжения, вторым отрицательным моментом такой схемы, является ее ненадежность.

Если у вас сгорит всего одна из лампочек в этой цепочке, то сразу же потухнут и все остальные.

Еще нужно сделать замечание, что такая последовательная схема будет хорошо работать на обычных лампах накаливания. На некоторых других видах, в том числе светодиодных, никакого эффекта можете и не дождаться.

У них в конструкции может быть заложена электронная схема, которой нужно питание порядка 220В. Безусловно, они могут работать и от пониженных значений в 150-160В, но 90В и менее, для них уже будет недостаточно.

Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике

Параллельное соединение активно применяется для монтажа проводки и цепей в различных видах электрического оборудования и приборов. Оно дает возможность подключить электрические устройства к электросети независимо друг от друга.

Последовательное соединение используют, когда нужно обеспечить включение и отключение определенных приборов. Именно по этой схеме подсоединяются выключатели и тумблеры. Также схема хорошо подходит в тех случаях, когда необходимо сформировать электроцепь из потребителей с малым значением номинального напряжения.

При параллельном соединении конденсаторов совокупная емкость равняется сумме емкостей каждого полупроводника. В случае применения последовательного соединения конденсаторов, результирующая емкость уменьшается вдвое. Это свойство также используется при формировании электроцепей.

Параллельное соединение

Такой способ соединения можно получить, когда каждый вывод проводника будет контактировать с соответствующим ему выводом другого проводника (рис. 1).

Рис. 1. Параллельный способ соединения

Сопротивление параллельно включенной цепочки можно определить по такому правилу:

$\large R_{1}, R_{2}\left( \text{Ом}\right) $ – сопротивления проводников.

При этом, общее $\large R_{\text{Общ}} $ сопротивление окажется даже меньше самого наименьшего из резисторов в цепи.

Примечание: Иногда проводник, обладающий сопротивлением, называют резистором, от английского слова resistance. Кроме резисторов используют и другие обозначения элементов на схемах.

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью. Ее измеряют в единицах, деленных на Ом:

$\large G = \frac {1}{R} \left( \text{1/Ом}\right) $ – проводимость материала, из которого изготовлен проводник.

Эти две величины являются обратными друг для друга, поэтому, чем больше сопротивление проводка, тем меньше его проводимость.

Напряжение на проводниках

$\large U_{1}, U_{2}\left( B\right) $ – напряжения на концах проводников.

Рис. 2. Равенство напряжений на концах параллельно соединенных элементов цепи

Правило для токов

$\large I_{1}, I_{2}\left( B\right) $ – токи, протекающие по параллельно включенным проводникам.

Рис. 3. Токи, протекающие через каждый параллельно включенный элемент, складываются

При этом, согласно закону Ома (ссылка), чем меньше сопротивление участка, тем больший ток по нему протекает (рис. 4).

Рис. 4. Пример распределения токов на сопротивлениях параллельной части цепи

Из рисунка 4 следует, через проводник с наименьшим (2 Ом) сопротивлением протекает наибольший ток 3 Ампера. А наименьший ток 1 Ампер течет по проводнику, обладающему максимальным сопротивлением 6 Ом.

Во время протекания электрического тока будет наблюдаться его , то есть, резисторы будут нагреваться, независимо от того, параллельно, или последовательно мы их соединяем. Количество выделенной теплоты можно вычислить по закону Джоуля — Ленца.

Примеры использования

Батареи гальванических элементов или аккумуляторов, в которых отдельные химические источники тока соединены последовательно (для увеличения напряжения) или параллельно (для увеличения тока).
Регулировка мощности электрического устройства, состоящего из нескольких одинаковых потребителей электроэнергии, путём их переключения с параллельного на последовательное соединение. Таким способом регулируется мощность конфорки электрической плиты, состоящей из нескольких спиралей; мощность (скорость движения) электровоза, имеющего несколько тяговых двигателей.
Делитель напряжения
Балласт
Шунт

Последовательное соединение проводников

Сопротивление при последовательном соединении проводников

Последовательное соединение проводников – это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.

последовательное соединение резисторов

Чему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.

Получается, можно записать, что

формула при последовательном соединении резисторов

Пример

У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.

Решение

R_общее =R₁+ R₂+ R₃= 3+5+2=10 Ом.

То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор R_AB .

показать на реальном примере с помощью мультиметра

Сила тока через последовательное соединение проводников

Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.

Получается, если через резистор R_ABтечет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R₁, R₂ , R₃, то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор R_AB .

сила тока через последовательное соединение проводников

Получается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R₁течет такая же сила тока, как и через резистор R₂ и такая же сила тока течет через резистор R₃.

Напряжение при последовательном соединении проводников

Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами

Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?

Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на любом резисторе. Давайте так и сделаем.

Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.

Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.

Получается, что в данном случае R_AB =R₁+ R₂+ R₃= 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.

Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения U_R1, U_R2, U_R3. Но как это сделать?

Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.

Следовательно,

U_R1= IR₁=1×2=2 Вольта

U_R2= IR₂= 1×3=3 Вольта

U_R3 = IR₃=1×5=5 Вольт

Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.

Получается

U=U_R1+U_R2+U_R3

Мы получили самый простой делитель напряжения.

Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.

Последовательное соединение

Через цепь из последовательно соединенных элементов протекает один и тот же ток. Напряжение на элементах, как и выделяемая мощность, – распределяется согласно собственным сопротивлениям. При этом ток равняется частному напряжения и сопротивления, т.е.:

I=U/Rобщ,

Где Rобщ – сумма сопротивлений всех элементов последовательно соединенной цепи.

Чем больше сопротивление – тем меньше ток.

Подсоединение потребителей последовательно

Чтобы соединить два и больше источника света последовательно, нужно концы от патронов соединить между собой так, как изображено на картинке, т.е. у крайних патронов останется по одному свободному проводу, на которые мы и подаем фазу (P или L) с нулем (N), а средние патроны соединяются друг с другом одним проводом.

Преимущество:

ресурс ламп накаливания возрастает;

Недостатки:

если перегорает одна – не горят и остальные;
если использовать приборы разной мощности, те, что больше, – практически не будут светиться, те, что меньше, – будут светиться нормально;
все элементы должны быть одинаковой мощности;
нельзя в светильник с таким соединением включать энергосберегающие лампы (светодиодные и компактные люминесцентные лампы).

Такое соединение отлично подходит в ситуациях, когда нужно создать мягкий свет, например, для бра. Так соединяются светодиоды в гирляндах. Огромный минус – это то, что при сгорании одного звена не светят и другие.

Индуктивное сопротивление катушки

Сопротивление тока: формула

Катушка индуктивности – пассивный компонент электросхем, который имеет возможность сохранять электроэнергию посредством превращения ее в магнитное поле. Такой процесс является главной функцией такого электрического компонента.

Разновидности обозначения катушек индуктивности на электросхемах

По своим свойствам и основным техническим характеристикам индуктивная катушка напоминает конденсатор, какой преобразует энергию в электрополе.

Индуктивность заключается в том, что вокруг проводникового элемента с током образуется магнитное поле. Связано это с ЭДС, что противодействует силе тока и приложенному электронапряжению в катушке. Это свойство есть индуктивное сопротивление катушки. Ее индуктивность можно увеличить посредством увеличения количества витков в ней.

Внешний вид сверхмощной катушки индуктивности

Интересно знать. Согласно закону Ома, сила электротока обратно пропорциональна сопротивлению и прямо пропорциональна электронапряжению в цепи. Если принять сопротивление катушки току переменного типа за величину ωL, то получится закон Ома для электрической цепи с чистой индуктивной нагрузкой. Формула будет выглядеть так: U0=I0*ωL.

Для выяснения количественной характеристики индуктивного сопротивления катушки стоит помнить, что оно противодействует электротоку переменного типа. На практике же индуктивная катушка имеет свое собственное некоторое сопротивление.

Переменный синусоидальный электроток, проходящий через катушку, приводит к возникновению ЭДС, или синусоидального электронапряжения переменного типа

Зная такое важное понятие, как индуктивное сопротивление, а также формулы и зависимости этой величины, можно производить верные расчеты во многих отраслях промышленности, электротехнике и энергетике

Соединение конденсаторов в батарею: способы выполнения

Существует 3 способа соединения, каждый из которых преследует свою определённую цель:

Параллельное – выполняется в случае необходимости увеличить ёмкость, оставив напряжение на прежнем уровне.
Последовательное – обратный эффект. Напряжение увеличивается, ёмкость уменьшается.
Смешанное – увеличивается как ёмкость, так и напряжение.

Теперь рассмотрим каждый из способов более подробно.

Параллельное соединение: схемы, правила

На самом деле всё довольно просто. При параллельном соединении расчёт общей ёмкости можно вычислить путём простейшего сложения всех конденсаторов. Итоговая формула будет выглядеть следующим образом: Собщ= С₁ + С₂ + С₃ + … + Сn. При этом напряжение на каждом их элементов будет оставаться неизменным: Vобщ= V₁ = V₂ = V₃ = … = Vn.

Получается, что подобный монтаж подразумевает подключение всех пластин конденсаторов к точкам питания. Такой способ встречается наиболее часто

Но может произойти ситуация, когда важно увеличить напряжение. Разберёмся, каким образом это сделать

Последовательное соединение: способ, используемый реже

При использовании способа последовательного подключения конденсаторов напряжение в цепи возрастает. Оно складывается из напряжения всех элементов и выглядит так: Vобщ= V₁ + V₂ + V₃ +…+ Vn. При этом ёмкость изменяется в обратной пропорции: 1/Собщ= 1/С₁ + 1/С₂ + 1/С₃ + … + 1/Сn. Рассмотрим изменения ёмкости и напряжения при последовательном включении на примере.

Дано: 3 конденсатора с напряжением 150 В и ёмкостью 300 мкф. Подключив их последовательно, получим:

напряжение: 150 + 150 + 150 = 450 В;
ёмкость: 1/300 + 1/300 + 1/300 = 1/С = 299 мкф.

Выполняют такое соединение в том случае, если есть опасность пробоя диэлектрика конденсатора при подаче напряжения в цепь. Но ведь существует и ещё один способ монтажа.

Полезно знать! Применяют также последовательное и параллельное соединение резисторов и конденсаторов. Это делается с целью снижения подаваемого на конденсатор напряжения и исключения его пробоя. Однако следует учитывать, что напряжения должно быть достаточно для работы самого прибора.

Смешанное соединение конденсаторов: схема, причины необходимости применения

Такое подключение (его ещё называют последовательно-параллельным) применяют в случае необходимости увеличения, как ёмкости, так и напряжения. Здесь вычисление общих параметров немного сложнее, но не настолько, чтобы нельзя было разобраться начинающему радиолюбителю.

Составим алгоритм вычислений.

всю схему нужно разбить на отдельные части, высчитать параметры которых просто;
высчитываем номиналы;
вычисляем общие показатели, как при последовательном включении.

Закон Ома

Изучение последовательного и параллельного соединения проводников следует начинать с напоминания закона Ома, который является базовым законом при проектировании всех видов электрических схем.

Немецкий физик Георг Ом в 1826 г. экспериментально открыл фундаментальную связь между силой тока I и напряжением U. Ученый установил, что величина тока I в цепи прямо пропорциональна величине напряжения U, т.е. I ∼ U.

Рис. 1. Закон Ома

Формула закона Ома для однородного участка цепи выглядит следующим образом:

$ I = {U \over R} $ (1),

где: R — величина сопротивления проводника, (Ом).

Полностью закон Ома звучит так: сила тока I для проводника на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

Основы ремонта

Последовательное и параллельное соединения проводников

Расчёт при смешанном соединении устройств

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

Часть 2

Единица измерения сопротивления резистора

Сопротивление или резистор

Параллельное соединение розеток в модульном блоке

Соединение розеток шлейфом

Существующие способы подключения

Параллельное подключение

Последовательное соединение

Смешанное соединение и заземление при последовательном подключении

Кольцевое соединение

Недостатки схемы

Применение параллельного и последовательного соединения в электротехнике

Параллельное соединение

Напряжение на проводниках

Правило для токов

Примеры использования

Последовательное соединение проводников

Сопротивление при последовательном соединении проводников

Сила тока через последовательное соединение проводников

Напряжение при последовательном соединении проводников

Последовательное соединение

Подсоединение потребителей последовательно

Индуктивное сопротивление катушки

Соединение конденсаторов в батарею: способы выполнения

Параллельное соединение: схемы, правила

Последовательное соединение: способ, используемый реже

Смешанное соединение конденсаторов: схема, причины необходимости применения

Закон Ома

Похожие записи: