Paralelní a sériové připojení. Sériové a paralelní připojení vodičů

V elektrickém světě je vše propojeno. Činnost konkrétního uzlu, tlačítka atd. závisí na způsobu připojení vodičů. Ze školního kurzu fyziky každý ví o dvou typech: sériové a paralelní zapojení vodičů. Také jejich kombinace tvoří smíšenou konjugaci.

Abychom lépe porozuměli interakci součástí elektrického obvodu, stojí za to se blíže podívat na vlastnosti a použití každého typu.

Přehled článku:

• Sériové připojení;
• Paralelní připojení;
• Kombinované připojení.

Sériové připojení

V tomto případě název mluví sám za sebe. Při tomto typu připojení vodičů jsou prvky elektrického obvodu spojeny jeden po druhém, to znamená sériově. Vypadá to jednoduše: konec jednoho vodiče je spojen se začátkem druhého.

V tomto případě patří všechny odpory k jedinému vodiči, který nemá žádné větve. To znamená, že stejný elektrický proud protéká kterýmkoli vodičem v obvodu, to znamená, že síla proudu v sériovém zapojení bude rovna hodnotě na každém rezistoru (I_celkový=I₁=I₂=I₃…=já_n).

Celkový odpor a napětí v sériovém zapojení jsou součtem jednotlivých hodnot na každém rezistoru (respektive R_celkový= R₁+R₂+R₃…+R_n a U_celkový=U₁+U₂+U₃…+U_n). Ale stojí za zmínku, že ekvivalentní odpor se zvyšuje s počtem vodičů.

Pravidla pro sériové připojení:

1. Protéká-li elektrický proud jedním vodičem, protéká všemi ostatními.
2. Pokud na jednom z vodičů není elektrický proud, nebude proud na ostatních rezistorech.

Abychom lépe porozuměli fungování součástek obvodu při sériovém zapojení, stojí za to uvést několik každodenních situací. Například když stisknete tlačítko na elektrickém zvonku, ozve se požadované vyzvánění, ale když tlačítko uvolníte, vyzvánění zmizí.

Dalším příkladem je fungování svítilny. V něm jsou žárovka, baterie a vypínač zapojeny do série, takže žárovka se rozsvítí, když vypínač dokončí celý obvod.

Důležitý doplněk! Elektrický vypínač je vždy zapojen do série se zařízením nebo spotřebičem, který musí přímo zapínat/vypínat.

Sériové zapojení vodičů je přítomno v běžné vánoční girlandě, kde se žárovky rozsvěcují jedna po druhé. Tento typ však nelze použít, pokud je osvětlení organizováno v domě nebo bytě, protože není nutné, aby všechna svítidla fungovala najednou.

Paralelní připojení

Při tomto typu spojení vodičů jsou připojeny paralelně k sobě, to znamená, že některé konce jsou připojeny k jednomu bodu, druhé konce k jinému bodu. V tomto případě bude mít každý rezistor v obvodu stejné napětí, ale bude jimi protékat jiný proud.

Vlastnosti paralelního připojení:

1. Zapnutí a/nebo vypnutí jednoho prvku elektrického obvodu neovlivňuje činnost ostatních.
2. Všechny komponenty pracují na stejném napětí.

Používá se ve všech případech a připojeních, kdy je nutné organizovat nezávislý provoz zařízení.

Takto se například instalují zásuvky v domech a bytech. To znamená, že zařízení můžete zapínat a vypínat bez ohledu na činnost ostatních, pokud se jeden prvek paralelního obvodu porouchá nebo selže, nebude to mít vliv na fungování ostatních;

Kombinované připojení

Často jsou skutečné elektrické obvody složitější, takže se můžete setkat se situacemi, kdy se používají různé kombinace. Takové obvody se skládají nejen z jednotlivých rezistorů, ale mají také složitou strukturu.

Smíšené nebo kombinované připojení zahrnuje použití dvou výše uvedených metod: paralelní a sériové připojení různých vodičů v rámci stejného elektrického obvodu.

V tomto případě jsou indikátory odporu počítány v jednotlivých sekcích s různými typy připojení. Jedna z metod výpočtu je považována za postupnou.

Je vhodné, pokud se obvod skládá z opakovacích rezistorů. Kroková metoda výpočtu je založena na skutečnosti, že výsledek prvního kroku bude použit ve druhém, výsledek druhého – ve třetím atd. Počet kroků závisí na počtu identických konstrukčních součástí řetězce.

Tento typ zapojení rezistorů má pozitivní i negativní vlastnosti sériového a paralelního zapojení.

Proud v elektrickém obvodu prochází vodiči od zdroje napětí k zátěži, to znamená k lampám a zařízením. Ve většině případů se jako vodiče používají měděné dráty. Obvod může obsahovat několik prvků s různými odpory. V přístrojovém obvodu mohou být vodiče zapojeny paralelně nebo sériově a mohou existovat i smíšené typy.

Prvek obvodu s odporem se nazývá odpor; napětí tohoto prvku je rozdíl potenciálů mezi konci odporu. Paralelní a sériová elektrická spojení vodičů se vyznačují jediným principem činnosti, podle kterého proud teče z plusu do mínusu a podle toho klesá potenciál. V elektrických obvodech se odpor vedení bere jako 0, protože je zanedbatelně nízký.

Paralelní zapojení předpokládá, že prvky obvodu jsou připojeny ke zdroji paralelně a jsou současně zapnuty. Sériové zapojení znamená, že odporové vodiče jsou zapojeny v přísném pořadí jeden po druhém.

Při výpočtu se používá metoda idealizace, která značně zjednodušuje pochopení. Ve skutečnosti v elektrických obvodech potenciál postupně klesá, jak se pohybuje kabeláží a prvky, které jsou součástí paralelního nebo sériového zapojení.

Posledovatelnoe soedinenie provodnikov

Schéma sériového připojení znamená, že jsou zapínány v určitém pořadí, jeden po druhém. Navíc je aktuální síla ve všech stejná. Tyto prvky vytvářejí celkové napětí v oblasti. Náboje se nehromadí v uzlech elektrického obvodu, protože jinak by byla pozorována změna napětí a proudu. Při konstantním napětí je proud určen hodnotou odporu obvodu, takže v sériovém obvodu se odpor změní, pokud se změní jedna zátěž.

Nevýhodou tohoto schématu je skutečnost, že pokud jeden prvek selže, ostatní také ztratí schopnost fungovat, protože obvod je přerušený. Příkladem může být girlanda, která nefunguje, pokud jedna žárovka vyhoří. To je klíčový rozdíl oproti paralelnímu zapojení, ve kterém mohou prvky fungovat samostatně.

Čtěte také: Stanovení kapacity sériově nebo paralelně zapojených kondenzátorů – vzorec

Sekvenční obvod předpokládá, že díky jednoúrovňovému zapojení vodičů je jejich odpor v kterémkoli bodě sítě stejný. Celkový odpor je roven součtu úbytků napětí jednotlivých prvků sítě.

U tohoto typu připojení je začátek jednoho vodiče spojen s koncem druhého. Klíčovou vlastností zapojení je, že všechny vodiče jsou na jednom vodiči bez odboček a každým z nich protéká jeden elektrický proud. Celkové napětí se však rovná součtu napětí na každém z nich. Na zapojení se můžete podívat i z jiného pohledu – všechny vodiče jsou nahrazeny jedním ekvivalentním rezistorem a proud na něm se shoduje s celkovým proudem, který prochází všemi odpory. Ekvivalentní kumulativní napětí je součet hodnot napětí na každém rezistoru. Takto se objeví potenciální rozdíl na rezistoru.

Použití řetězového připojení je užitečné, když potřebujete konkrétně zapnout a vypnout konkrétní zařízení. Například elektrický zvonek může zazvonit pouze při připojení ke zdroji napětí a tlačítku. První pravidlo říká, že pokud není žádný proud alespoň na jednom z prvků obvodu, pak nebude žádný proud na zbytku. Pokud je tedy proud v jednom vodiči, je také v ostatních. Dalším příkladem může být baterka na baterie, která se rozsvítí pouze v případě, že je stisknuta baterie, funkční žárovka a tlačítko.

V některých případech není sekvenční obvod praktický. V bytě, kde se osvětlovací systém skládá z mnoha lamp, svícnů, lustrů, není třeba organizovat schéma tohoto typu, protože není nutné zapínat a vypínat osvětlení ve všech místnostech současně. Pro tento účel je lepší použít paralelní zapojení, aby bylo možné rozsvítit světlo v jednotlivých místnostech.

Paralelní připojení vodičů

V paralelním obvodu jsou vodiče sadou rezistorů, jejichž některé konce jsou sestaveny do jednoho uzlu a druhé konce do druhého uzlu. Předpokládá se, že napětí v paralelním typu zapojení je stejné ve všech částech obvodu. Paralelní úseky elektrického obvodu se nazývají větve a procházejí mezi dvěma spojovacími uzly, mají stejné napětí. Toto napětí se rovná hodnotě na každém vodiči. Součet inverzních ukazatelů odporů větví je také inverzní vzhledem k odporu jednotlivého úseku obvodu paralelního obvodu.

Pro paralelní a sériové zapojení je systém výpočtu odporu jednotlivých vodičů odlišný. V případě paralelního obvodu proud protéká větvemi, což zvyšuje vodivost obvodu a snižuje celkový odpor. Když je paralelně zapojeno několik rezistorů s podobnými hodnotami, celkový odpor takového elektrického obvodu bude menší než jeden rezistor, kolikrát se rovná počtu rezistorů v obvodu.

Každá větev má jeden rezistor a elektrický proud, když dosáhne bodu větvení, se dělí a rozbíhá se do každého rezistoru, jeho konečná hodnota je rovna součtu proudů na všech odporech. Všechny rezistory jsou nahrazeny jedním ekvivalentním rezistorem. Při použití Ohmova zákona se hodnota odporu vyjasní – v paralelním obvodu se sečtou hodnoty inverzní k odporům na rezistorech.

U tohoto obvodu je hodnota proudu nepřímo úměrná hodnotě odporu. Proudy v rezistorech nejsou vzájemně propojené, takže pokud je jeden z nich vypnutý, nijak to neovlivní ostatní. Z tohoto důvodu se tento obvod používá v mnoha zařízeních.

Při zvažování možností použití paralelního obvodu v každodenním životě je vhodné poznamenat systém osvětlení bytu. Všechny lampy a lustry musí být v tomto případě zapojeny paralelně, zapnutí a vypnutí jednoho z nich neovlivní činnost zbývajících lamp. Přidáním spínače pro každou žárovku ve větvi okruhu tedy můžete zapínat a vypínat odpovídající světlo podle potřeby. Všechny ostatní lampy fungují nezávisle.

Všechny elektrospotřebiče jsou zapojeny paralelně do elektrické sítě o napětí 220 V, následně jsou připojeny k rozvodnému panelu. To znamená, že všechna zařízení jsou připojena bez ohledu na připojení dalších zařízení.

Zákony sériového a paralelního zapojení vodičů

Pro detailní pochopení v praxi obou typů spojení uvádíme vzorce vysvětlující zákonitosti těchto typů spojení. Výpočty výkonu pro paralelní a sériové připojení jsou různé.

V sériovém obvodu je ve všech vodičích stejný proud:

Podle Ohmova zákona se tyto typy spojení vodičů v různých případech vysvětlují různě. Takže v případě sériového obvodu jsou napětí navzájem rovna:

Ul = IR1, U1 = IR2.

Celkové napětí se navíc rovná součtu napětí jednotlivých vodičů:

U = Ul + U1 = I(R2 + R1) = IR.

Celkový odpor elektrického obvodu se vypočítá jako součet činných odporů všech vodičů bez ohledu na jejich počet.

V případě paralelního obvodu je celkové napětí obvodu podobné napětí jednotlivých prvků:

A celková síla elektrického proudu se vypočítá jako součet proudů, které existují ve všech paralelně umístěných vodičích:

Pro zajištění maximální účinnosti elektrických sítí je nutné pochopit podstatu obou typů zapojení a účelně je aplikovat s využitím zákonitostí a propočtením racionality praktické realizace.

Smíšené připojení vodičů

Sériové a paralelní odporové obvody lze v případě potřeby kombinovat do jednoho elektrického obvodu. Například je možné připojit paralelní odpory v sériovém obvodu k jinému odporu nebo skupině odporů, tento typ je považován za kombinovaný nebo smíšený.

V tomto případě se celkový odpor vypočítá sečtením hodnot pro paralelní připojení v systému a pro sériové připojení. Nejprve je nutné vypočítat ekvivalentní odpory rezistorů v sériovém obvodu a poté prvky paralelního obvodu. Sériové připojení je považováno za prioritu a obvody tohoto kombinovaného typu se často používají v domácích spotřebičích a spotřebičích.

Takže zvážením typů připojení vodičů v elektrických obvodech a na základě zákonů jejich fungování můžete plně pochopit podstatu organizace obvodů většiny domácích elektrických spotřebičů. Pro paralelní a sériové zapojení je výpočet odporu a proudu odlišný. Znáte-li principy výpočtu a vzorců, můžete kompetentně použít každý typ organizace obvodu k optimálnímu a s maximální efektivitou připojení prvků.

Jak správně vypočítat rezistor pro LED?

Co je to rezistor a k čemu slouží?

Ohmův zákon: Formulace, vzorce, grafická interpretace a aplikace

Jak číst schémata elektrických obvodů: Tipy a triky pro začátečníky

Co je usměrňovač napětí a proč je potřeba: typické obvody usměrňovače

Způsoby vzájemného spojování elektrických vodičů