Kai prie to paties tinklo vienu metu prijungiami keli maitinimo imtuvai, šiuos imtuvus galima lengvai laikyti tiesiog vienos grandinės elementais, kurių kiekvienas turi savo varžą.

Kai kuriais atvejais toks požiūris pasirodo gana priimtinas: kaitinamosios lempos, elektriniai šildytuvai ir kt. gali būti suvokiami kaip rezistoriai. Tai reiškia, kad įrenginius galima pakeisti jų varžomis, be to, lengva apskaičiuoti grandinės parametrus.

Maitinimo imtuvų prijungimo būdas gali būti vienas iš šių: nuoseklusis, lygiagretus arba mišrus tipas jungtys.

Serijinis ryšys

Kai keli imtuvai (rezistoriai) yra prijungti nuosekliai, tai yra, pirmojo gnybtas yra prijungtas prie antrojo pirmojo gnybto, antrojo antrasis gnybtas yra prijungtas prie trečiojo pirmojo gnybto, antrojo trečiojo gnybtas yra prijungtas prie ketvirto pirmojo gnybto ir pan., tada prijungus tokią grandinę prie maitinimo šaltinio, per visus grandinės elementus tekės vienodo dydžio srovė I. Šią idėją iliustruoja šis paveikslas.

Pakeitę įrenginius jų varžomis, brėžinį paverčiame grandine, tada varžos R1 ir R4, sujungtos nuosekliai, įgis tam tikras įtampas, kurios iš viso duos EMF vertę maitinimo šaltinio gnybtuose. . Paprastumo dėlei toliau šaltinį pavaizduosime galvaninio elemento pavidalu.

Išreiškę įtampos kritimus per srovę ir per varžą, gauname imtuvų nuoseklios grandinės ekvivalentinės varžos išraišką: bendra rezistorių nuoseklaus sujungimo varža visada lygi visų varžų, sudarančių šią grandinę, algebrinei sumai. . Ir kadangi kiekvienos grandinės sekcijos įtampas galima rasti pagal Ohmo dėsnį (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2 ir tt) ir E = U, tada mūsų grandinei gauname:

Įtampa maitinimo šaltinio gnybtuose yra lygi įtampos kritimų kiekviename nuosekliai prijungtame imtuve, kuris sudaro grandinę, sumai.

Kadangi srovė teka per visą tos pačios vertės grandinę, teisinga teigti, kad nuosekliai sujungtų imtuvų (rezistorių) įtampos yra susijusios viena su kita proporcingai varžoms. Ir kuo didesnė varža, tuo didesnė bus imtuvo įtampa.

Sujungus nuosekliai n rezistorių, kurių varža Rk, visos grandinės ekvivalentinė bendra varža bus n kartų didesnė už kiekvieną iš šių varžų: R = n*Rk. Atitinkamai, kiekvienam iš grandinės rezistorių įtampa bus lygi viena kitai ir bus n kartų mažesnė už visos grandinės įtampą: Uk = U/n.

Maitinimo imtuvų nuoseklusis jungimas pasižymi šiomis savybėmis: jei pakeisite vieno iš imtuvų grandinėje varžą, pasikeis įtampos likusiuose grandinėje imtuvuose; nutrūkus vienam iš imtuvų, srovė sustos visoje grandinėje, visuose kituose imtuvuose.

Dėl šių savybių nuoseklusis ryšys yra retas ir naudojamas tik ten, kur tinklo įtampa yra didesnė už imtuvų vardinę įtampą, nesant alternatyvų.

Pavyzdžiui, esant 220 voltų įtampai, galite maitinti dvi nuosekliai sujungtas vienodos galios lempas, kurių kiekviena skirta 110 voltų įtampai. Jei šios lempos turi skirtingą vardinę galią esant tokiai pačiai vardinei maitinimo įtampai, viena iš jų bus perkrauta ir greičiausiai akimirksniu sudegs.

Lygiagretus ryšys

Lygiagretus imtuvų sujungimas apima kiekvieno iš jų prijungimą tarp elektros grandinės taškų poros, kad jie sudarytų lygiagrečias šakas, kurių kiekvienas yra maitinamas šaltinio įtampa. Aiškumo dėlei dar kartą pakeiskime jų imtuvus elektros varžos gauti diagramą, kuri būtų patogi parametrams skaičiuoti.

Kaip jau minėta, lygiagrečio ryšio atveju kiekvienas rezistorius patiria tą pačią įtampą. Ir pagal Ohmo dėsnį turime: I1=U/R1, I2=U/R2, I3=U/R3.

Čia aš yra srovės šaltinis. Pirmasis Kirchhoffo dėsnis tam tikrai grandinei leidžia užrašyti srovės nešakotoje dalyje išraišką: I = I1+I2+I3.

Taigi, bendrą varžą lygiagrečiam grandinės elementų prijungimui galima rasti iš formulės:

Atsparumo koeficientas vadinamas laidumu G, taip pat galima parašyti grandinės, susidedančios iš kelių lygiagrečiai sujungtų elementų, laidumo formulę: G = G1 + G2 + G3. Grandinės laidumas, esant lygiagrečiam ją sudarančių rezistorių sujungimui, yra lygus šių rezistorių laidumo algebrinei sumai. Vadinasi, į grandinę įdėjus lygiagrečius imtuvus (rezistorius), bendra grandinės varža sumažės, o bendras laidumas atitinkamai padidės.

Srovės grandinėje, kurią sudaro lygiagrečiai sujungti imtuvai, paskirstomos tarp jų tiesiogiai proporcingai jų laidumui, tai yra atvirkščiai proporcingos jų varžoms. Čia galima pateikti analogiją iš hidraulikos, kur vandens srautas paskirstomas vamzdžiais pagal jų skerspjūvius, tada didesnis skerspjūvis panašus į mažesnį pasipriešinimą, tai yra didesnį laidumą.

Jei grandinė susideda iš kelių (n) lygiagrečiai sujungtų identiškų rezistorių, tai bendra grandinės varža bus n kartų mažesnė už vieno iš rezistorių varžą, o srovė per kiekvieną rezistorių bus n kartų mažesnė nei visos srovės: R = R1/n; I1 = I/n.

Grandinė, susidedanti iš lygiagrečiai sujungtų imtuvų, prijungtų prie maitinimo šaltinio, pasižymi tuo, kad kiekvienas iš imtuvų yra maitinamas maitinimo šaltinio.

Idealaus elektros energijos šaltinio atveju teisingas toks teiginys: kai rezistoriai prijungiami arba atjungiami lygiagrečiai su šaltiniu, likusių prijungtų rezistorių srovės nepasikeis, tai yra, jei vienas ar keli imtuvai lygiagrečioje grandinėje sugenda, likusi dalis toliau veiks tuo pačiu režimu.

Dėl šių savybių lygiagreti jungtis turi didelį pranašumą prieš nuoseklųjį ir dėl šios priežasties būtent lygiagreti jungtis yra labiausiai paplitusi elektros tinkluose. Pavyzdžiui, visi mūsų namuose esantys elektros prietaisai yra skirti lygiagrečiam prijungimui prie buitinio tinklo, o jei vieną išjungsite, tai visai nekenks likusiems.

Nuosekliųjų ir lygiagrečių grandinių palyginimas

Mišriu imtuvų jungimu suprantame tokį ryšį, kai dalis ar keli jų yra sujungti vienas su kitu nuosekliai, o kita dalis ar keli – lygiagrečiai. Tokiu atveju visa grandinė gali būti suformuota iš skirtingų tokių dalių jungčių tarpusavyje. Pavyzdžiui, apsvarstykite diagramą:

Trys nuosekliai sujungti rezistoriai prijungti prie maitinimo šaltinio, dar du lygiagrečiai prijungti prie vieno iš jų, o trečiasis lygiagrečiai prijungtas prie visos grandinės. Norėdami rasti bendrą grandinės varžą, jie pereina iš eilės transformacijas: sudėtinga grandinė nuosekliai redukuojama į paprastą formą, nuosekliai apskaičiuojant kiekvienos grandies varžą ir taip randama bendra ekvivalentinė varža.

Mūsų pavyzdžiui. Pirma, suraskite bendrą dviejų nuosekliai sujungtų rezistorių R4 ir R5 varžą, tada jų lygiagrečio sujungimo su R2 varžą, tada pridėkite R1 ir R3 prie gautos vertės, tada apskaičiuokite visos grandinės varžos vertę, įskaitant lygiagrečią. šaka R6.

Siekiant išspręsti konkrečias problemas, praktikoje naudojami įvairūs galios imtuvų prijungimo būdai įvairiems tikslams. Pavyzdžiui, mišrią jungtį galima rasti sklandaus įkrovimo grandinėse galinguose maitinimo šaltiniuose, kur apkrova (kondensatoriai po diodinio tiltelio) pirmiausia gauna maitinimą nuosekliai per rezistorių, tada rezistorius šuntuojamas relės kontaktais, o apkrova lygiagrečiai prijungtas prie diodinio tiltelio.

Andrejus Povny

Srovė grandinėje teka per laidininkus į apkrovą iš šaltinio. Varis dažniausiai naudojamas kaip tokie elementai. Grandinėje gali būti keli elektros imtuvai. Jų pasipriešinimas skiriasi. Elektros grandinėje laidininkai gali būti jungiami lygiagrečiai arba nuosekliai. Taip pat yra mišrių tipų. Prieš pasirenkant elektros grandinės struktūrą, reikėtų žinoti skirtumą tarp jų.

Laidininkai ir grandinės elementai

Srovė teka laidininkais. Tai išplaukia nuo šaltinio iki apkrovos. Tokiu atveju laidininkas turi lengvai išleisti elektronus.

Laidininkas, turintis varžą, vadinamas rezistoriumi. Šio elemento įtampa yra potencialų skirtumas tarp rezistoriaus galų, kuris atitinka galios srauto kryptį.

Nuoseklus ir lygiagretus laidų jungimas pasižymi vienu bendras principas. Srovė teka grandinėje nuo pliuso (tai vadinama šaltiniu) iki minuso, kur potencialas vis mažėja. Elektros schemose laidų varža laikoma lygi nuliui, nes ji yra nežymiai maža.

Todėl, skaičiuodami nuoseklųjį arba lygiagretųjį ryšį, jie griebiasi idealizacijos. Taip juos lengviau išmokti. Realiose grandinėse potencialas palaipsniui mažėja, kai jis juda išilgai laido ir elementų, turinčių lygiagretų arba nuoseklų ryšį.

Laidų nuoseklus sujungimas

Jei yra nuoseklus laidininkų derinys, varžos įjungiamos viena po kitos. Šioje padėtyje srovės stipris visuose grandinės elementuose yra vienodas. Nuosekliai sujungti laidininkai sukuria įtampą srityje, kuri yra lygi jų sumai visuose elementuose.

Mokesčiai neturi galimybės kauptis grandinės mazguose. Dėl to pasikeistų elektrinio lauko įtampa ir srovė.

Esant pastoviai įtampai, srovė priklausys nuo grandinės varžos. Todėl su nuoseklia jungtimi pasipriešinimas pasikeis dėl vienos apkrovos pasikeitimo.

Laidų nuoseklus jungimas turi trūkumą. Sugedus vienam iš grandinės elementų, nutrūks visų kitų jo komponentų veikimas. Pavyzdžiui, kaip girliandoje. Jei perdegs viena lemputė, visas gaminys neveiks.

Jei laidininkai buvo sujungti nuosekliai grandinėje, jų varža kiekviename taške bus vienoda. Atsparumas visų grandinės elementų sumoje bus lygus įtampos sumažėjimo grandinės atkarpose sumai.

Patirtis gali tai patvirtinti. Varžų nuoseklus sujungimas apskaičiuojamas naudojant prietaisus ir matematinį patikrinimą. Pavyzdžiui, imamos trys žinomo dydžio pastovios varžos. Jie jungiami nuosekliai ir prijungiami prie 60 V maitinimo šaltinio.

Po to apskaičiuojami numatomi prietaisų rodikliai, jei grandinė uždaryta. Pagal Ohmo dėsnį grandinėje yra srovė, kuri leis nustatyti įtampos kritimą visose jos atkarpose. Po to gauti rezultatai sumuojami ir gaunamas bendras išorinės grandinės varžos sumažinimo dydis. Varžų nuoseklųjį sujungimą galima patvirtinti apytiksliai. Jei neatsižvelgsime į energijos šaltinio sukurtą vidinę varžą, įtampos kritimas bus mažesnis už varžų sumą. Naudodami instrumentus galite patikrinti, ar lygybė maždaug išlaikoma.

Lygiagretus laidų sujungimas

Jungiant laidininkus nuosekliai ir lygiagrečiai grandinėje, naudojami rezistoriai. Lygiagretusis laidininkų sujungimas – tai sistema, kai vieni visų rezistorių galai susilieja į vieną bendrą mazgą, o kiti – į kitą mazgą. Šiuose grandinės taškuose susilieja daugiau nei du laidininkai.

Su šiuo ryšiu elementams taikoma ta pati įtampa. Lygiagrečios grandinės atkarpos vadinamos šakomis. Jie eina tarp dviejų mazgų. Lygiagrečios ir nuoseklios jungtys turi savo savybes.

Jei elektros grandinėje yra šakų, kiekvienos iš jų įtampa bus vienoda. Ji lygi įtampai nešakotoje dalyje. Šiuo metu srovės stiprumas bus apskaičiuojamas kaip jo suma kiekvienoje šakoje.

Vertė, lygi atšakų varžų atvirkštinių sumai, taip pat bus atvirkštinė lygiagrečios jungties sekcijos varžai.

Lygiagretus varžų sujungimas

Lygiagrečios ir nuoseklios jungtys skiriasi apskaičiuojant jos elementų varžą. Sujungus lygiagrečiai, srovė išsišakoja. Tai padidina grandinės laidumą (sumažina bendrą varžą), kuri bus lygi šakų laidumo sumai.

Jei lygiagrečiai prijungti keli tos pačios vertės rezistoriai, tada bendra grandinės varža bus mažesnė už vieną rezistorių tiek kartų, kiek jie yra įtraukti į grandinę.

Nuoseklus ir lygiagretus laidų sujungimas turi daugybę savybių. Lygiagrečiame jungtyje srovė yra atvirkščiai proporcinga varžai. Rezistorių srovės nepriklauso viena nuo kitos. Todėl vieno iš jų išjungimas neturės įtakos kitų veikimui. Todėl daugelis elektros prietaisų turi tokio tipo grandinės elementų jungtį.

Mišrus

Lygiagretus ir nuoseklus laidininkų jungtys gali būti sujungtos vienoje grandinėje. Pavyzdžiui, lygiagrečiai sujungti elementai gali būti nuosekliai sujungti su kitu rezistoriumi ar rezistorių grupe. Tai mišrus junginys. Bendra grandinių varža apskaičiuojama atskirai susumavus lygiagrečiai prijungto įrenginio ir nuoseklaus prijungimo reikšmes.

Be to, pirmiausia apskaičiuojamos nuosekliai sujungtų elementų ekvivalentinės varžos, o tada apskaičiuojama bendra lygiagrečių grandinės atkarpų varža. Skaičiuojant nuoseklųjį ryšį teikiama pirmenybė. Tokio tipo elektros grandinės yra gana paplitusios įvairiuose įrenginiuose ir įrangoje.

Susipažinę su grandinės elementų jungčių tipais, galite suprasti įvairių elektros prietaisų grandinių organizavimo principą. Lygiagretusis ir nuoseklusis jungtys turi daugybę ypatybių skaičiuojant ir eksploatuojant visą sistemą. Žinodami juos, galite teisingai naudoti kiekvieną iš pateiktų tipų elektros grandinių elementams prijungti.

Paprastai visiems sunku atsakyti. Tačiau ši mįslė, pritaikius prie elektros energijos, gana neabejotinai įspėjama.

Elektra prasideda nuo Omo dėsnio.

O jei dilemą vertintume lygiagrečių ar nuoseklių ryšių kontekste – vieną ryšį laikyti višta, o kitą – kiaušiniu, tuomet abejonių visai nekyla.

Kadangi Omo dėsnis yra labai originali elektros grandinė. Ir tai gali būti tik nuosekli.

Taip, jie sugalvojo galvaninį elementą ir nežinojo, ką su juo daryti, todėl iškart sugalvojo kitą lemputę. Ir štai kas iš to išėjo. Čia 1,5 V įtampa iš karto tekėjo kaip srovė, griežtai laikantis Omo dėsnio, per lemputę į tos pačios baterijos galinę dalį. Pačios baterijos viduje, veikiami burtininkės chemijos, įkrovimai vėl atsidūrė pradiniame jų kelionės taške. Ir todėl ten, kur įtampa buvo 1,5 volto, ji tokia ir lieka. Tai yra, įtampa visada yra vienoda, o įkrovos nuolat juda ir iš eilės pereina per lemputę ir galvaninį elementą.

Ir dažniausiai jis brėžiamas diagramoje taip:

Pagal Ohmo dėsnį I=U/R

Tada lemputės varža (su srove ir įtampa, kurią parašiau) bus

R= 1/U, KurR = 1 Om

Ir galia bus paleista P = aš * U , tai yra, P = 2,25 Vm

Serijinėje grandinėje, ypač tokiu paprastu ir nepaneigiamu pavyzdžiu, aišku, kad srovė, einanti per ją nuo pradžios iki pabaigos, visą laiką yra vienoda. Ir jei dabar paimsime dvi lemputes ir įsitikinsime, kad srovė teka iš pradžių per vieną, o paskui per kitą, tada pasikartos tas pats – srovė bus vienoda ir lemputėje, ir kitoje. Nors ir skirtingo dydžio. Dabar srovė patiria dviejų lempučių varžą, tačiau kiekviena iš jų turi tokią pat varžą, kokia buvo, ir išlieka, nes ji nustatoma išskirtinai fizines savybes pati lemputė. Mes vėl apskaičiuojame naują srovę pagal Ohmo dėsnį.

Jis pasirodys lygus I=U/R+R, tai yra 0,75A, lygiai pusei srovės, kuri buvo iš pradžių.

Šiuo atveju srovė turi įveikti dvi varžas, ji tampa mažesnė. Kaip matyti iš lempučių švytėjimo – jos dabar dega visu intensyvumu. O bendra dviejų lempučių grandinės varža bus lygi jų varžų sumai. Žinodami aritmetiką, konkrečiu atveju galite naudoti daugybos veiksmą: jei nuosekliai sujungta N identiškų lempučių, tai jų bendra varža bus lygi N padaugintam iš R, kur R yra vienos lemputės varža. Logika nepriekaištinga.

Ir mes tęsime savo eksperimentus. Dabar padarykime kažką panašaus į tai, ką darėme su lemputėmis, bet tik kairėje grandinės pusėje: pridėkite kitą galvaninį elementą, lygiai tą patį, kaip ir pirmasis. Kaip matote, dabar mes padvigubėjome bendra įtampa, o srovė vėl tapo 1,5 A, tai rodo lemputės, vėl užsidegančios m. pilna jėga.

Darome išvadą:

• Kai elektros grandinė jungiama nuosekliai, jos elementų varžos ir įtampos sumuojamos, o srovė visuose elementuose išlieka nepakitusi.

Nesunku patikrinti, ar šis teiginys tinka tiek aktyviems komponentams (galvaniniams elementams), tiek pasyviems (lemputės, rezistoriai).

Tai reiškia, kad viename rezistoriuje išmatuota įtampa (ji vadinama įtampos kritimu) gali būti saugiai sumuojama su kito rezistoriaus išmatuota įtampa, o bendra suma bus 3 V. Ir prie kiekvienos varžos ji bus lygus pusei - tada yra 1,5 V. Ir tai yra teisinga. Du galvaniniai elementai gamina savo įtampą, o dvi lemputės sunaudoja jas. Mat įtampos šaltinyje cheminių procesų energija virsta elektra, kuri įgauna įtampos pavidalą, o lemputėse ta pati energija iš elektros virsta šiluma ir šviesa.

Grįžkime prie pirmosios grandinės, prijunkite joje kitą lemputę, bet kitaip.

Dabar taškuose, jungiančiuose dvi šakas, įtampa yra tokia pati, kaip ir ant galvaninio elemento - 1,5 V. Bet kadangi abiejų lempučių varža taip pat yra tokia pati, kokia buvo, srovė per kiekvieną iš jų tekės 1,5 A - "pilna švytėjimo“ srovė.

Dabar galvaninis elementas joms tiekia srovę vienu metu, todėl abi šios srovės iš jo išteka vienu metu. Tai yra, bendra srovė iš įtampos šaltinio bus 1,5 A + 1,5 A = 3,0 A.

Kuo ši grandinė skiriasi nuo grandinės, kai tos pačios lemputės buvo sujungtos nuosekliai? Tik lempučių švytėjimu, tai yra, tik srovėje.

Tada srovė buvo 0,75 A, o dabar iš karto 3 A.

Pasirodo, jei lygintume su originalia grandine, tai jungiant lemputes nuosekliai (2 schema) buvo didesnis atsparumas srovei (todėl ji sumažėjo, o lemputės prarado šviesumą), o lygiagretus jungimas turi MAŽIAU varžą, nors lempučių varža išliko nepakitusi. Kas nutiko?

Tačiau faktas yra tas, kad mes pamirštame vieną įdomią tiesą, kad kiekvienas kardas yra dviašmenis kardas.

Kai sakome, kad rezistorius priešinasi srovei, atrodo, pamirštame, kad jis vis tiek veda srovę. O dabar, kai elektros lemputės buvo sujungtos lygiagrečiai, padidėjo jų bendras gebėjimas pravesti srovę, o ne jai priešintis. Na, ir atitinkamai tam tikra suma G, pagal analogiją su pasipriešinimu R ir turėtų būti vadinamas laidumu. Ir tai turi būti apibendrinta lygiagrečiame laidininkų jungtyje.

Na štai ji

Tada atrodys Omo dėsnis

aš = U* G&

O lygiagretaus jungimo atveju srovė I bus lygi U*(G+G) = 2*U*G, būtent tai ir stebime.

Grandinės elementų pakeitimas įprastu ekvivalentiniu elementu

Inžinieriai dažnai turi atpažinti sroves ir įtampą visose grandinių dalyse. Tačiau tikros elektros grandinės gali būti gana sudėtingos ir išsišakojusios, jose gali būti daug elementų, kurie aktyviai vartoja elektrą ir yra sujungti vienas su kitu visiškai skirtingais deriniais. Tai vadinama elektros grandinės skaičiavimu. Tai daroma projektuojant namų, butų, organizacijų energijos tiekimą. Šiuo atveju labai svarbu, kokios srovės ir įtampos veiks elektros grandinėje, jei tik tam, kad būtų parinktos tinkamos laidų atkarpos, viso tinklo ar jo dalių apkrovos ir pan. Ir kokie sudėtingi jie gali būti elektroninės grandinės, kuriame yra tūkstančiai ar net milijonai elementų, manau, visi supranta.

Pats pirmas dalykas, kuris siūlo save, yra pasinaudoti žiniomis apie tai, kaip įtampos srovės veikia tokiose paprastose tinklo jungtyse kaip nuoseklusis ir lygiagretusis. Jie daro taip: vietoj nuosekliojo ryšio, esančio dviejų ar daugiau aktyvių vartotojų įrenginių tinkle (kaip mūsų lemputės), nubrėžkite vieną, bet taip, kad jo varža būtų tokia pati kaip ir abiejų. Tada srovių ir įtampų vaizdas likusioje grandinės dalyje nepasikeis. Panašiai ir su lygiagrečiomis jungtimis: vietoj jų nubrėžkite elementą, kurio LAIDUMAS būtų toks pat kaip ir abiejų.

Dabar, jei perbraižysime grandinę, pakeisdami nuosekliąsias ir lygiagrečias jungtis vienu elementu, gausime grandinę, vadinamą „ekvivalentine ekvivalentine grandine“.

Šią procedūrą galima tęsti tol, kol lieka pats paprasčiausias – su kuriuo pačioje pradžioje iliustravome Omo dėsnį. Tik vietoj lemputės bus viena varža, kuri vadinama ekvivalentine apkrovos varža.

Tai pirmoji užduotis. Tai leidžia mums naudoti Ohmo dėsnį, kad apskaičiuotume bendrą srovę visame tinkle arba bendrą apkrovos srovę.

Tai yra visas skaičiavimas elektros tinklas.

Pavyzdžiai

Tegul grandinėje yra 9 aktyvios varžos. Tai gali būti lemputės ar kažkas kita.

Jo įvesties gnybtuose yra 60 V įtampa.

Visų elementų pasipriešinimo vertės yra šios:

Raskite visas nežinomas sroves ir įtampas.

Būtina eiti lygiagrečių ir nuoseklių tinklo atkarpų paieškos keliu, skaičiuojant jų ekvivalentines varžas ir palaipsniui supaprastinant grandinę. Matome, kad R3, R9 ir R6 yra sujungti nuosekliai. Tada jų ekvivalentinė varža R e 3, 6, 9 bus lygi jų sumai R e 3, 6, 9 = 1 + 4 + 1 Ohm = 6 Ohm.

Dabar pakeičiame lygiagrečią varžos dalį R 8 ir R e 3, 6, 9, gaudami R e 8, 3, 6, 9. Tik jungiant laidininkus lygiagrečiai reikės pridėti laidumą.

Laidumas matuojamas vienetais, vadinamais siemens, omų atvirkštine verte.

Jei trupmeną apverčiame, gauname varžą R e 8, 3, 6, 9 = 2 Ohm

Lygiai taip pat, kaip ir pirmuoju atveju, sujungiame varžas R 2, R e 8, 3, 6, 9 ir R 5, sujungtas nuosekliai, gaudami R e 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1 + 2 + 1 = 4 omai.

Liko du žingsniai: gauti varžą, lygiavertę dviem rezistorių lygiagrečiai prijungti R 7 ir R e 2, 8, 3, 6, 9, 5.

Jis lygus R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1 / (1/4 + 1/4) = 1 / (2/4) = 4/2 = 2 Ohm

Įjungta paskutinis žingsnis Susumuokite visas nuosekliai sujungtas varžas R 1, R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 ir R 4 ir gaukime varžą, lygiavertis pasipriešinimas visos grandinės R e ir lygi šių trijų varžų sumai

R e = R 1 + R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 + R4 = 1 + 2 + 1 = 4 omai

Na, prisiminkime, kieno garbei buvo pavadintas varžos vienetas, kurį parašėme paskutinėje iš šių formulių, ir pagal jo dėsnį apskaičiuokime bendrą srovę visoje grandinėje I

Dabar, judėdami priešinga kryptimi, link didėjančio tinklo sudėtingumo, pagal Ohmo dėsnį galime gauti sroves ir įtampas visose mūsų gana paprastos grandinės grandinėse.

Taip dažniausiai skaičiuojamos buto maitinimo schemos, susidedančios iš lygiagrečių ir nuoseklių sekcijų. Kas, kaip taisyklė, netinka elektronikoje, nes ten daug kas veikia kitaip, ir viskas daug įmantriau. O tokia grandinė, pavyzdžiui, kai nesupranti, ar laidininkų sujungimas lygiagretus, ar nuoseklus, skaičiuojama pagal Kirchhoffo dėsnius.

Lygiagretusis ir nuoseklus laidininkų sujungimas yra elektros grandinės perjungimo būdai. Naudojant šias abstrakcijas galima pavaizduoti bet kokio sudėtingumo elektros grandines.

Apibrėžimai

Yra du būdai prijungti laidininkus, kad būtų galima supaprastinti savavališko sudėtingumo grandinės skaičiavimą:

• Ankstesnio laidininko galas yra tiesiogiai prijungtas prie kito pradžios - jungtis vadinamas nuosekliuoju. Susidaro grandinė. Norėdami įjungti kitą nuorodą, turite elektros schema sulaužykite jį įkišdami naują laidininką.
• Laidininkų pradžią jungia vienas taškas, galai – kitu, jungtis vadinama lygiagrečia. Raištis paprastai vadinamas šaka. Kiekvienas atskiras laidininkas sudaro šaką. Bendrieji taškai vadinami elektros tinklo mazgais.

Praktikoje tai dažniau mišrus įtraukimas laidininkai, kai kurie yra sujungti nuosekliai, kai kurie lygiagrečiai. Turite suskaidyti grandinę į paprastus segmentus ir išspręsti kiekvieno problemą atskirai. Savavališkai sudėtingą elektros grandinę galima apibūdinti lygiagrečiu, nuosekliu laidininkų sujungimu. Taip tai daroma praktiškai.

Naudojant lygiagretų ir nuoseklų laidų sujungimą

Elektros grandinėms taikomi terminai

Teorija yra pagrindas tvirtoms žinioms formuotis, kaip įtampa (potencialų skirtumas) skiriasi nuo įtampos kritimo. Fizikos požiūriu vidinė grandinė yra srovės šaltinis, kuri yra išorėje, vadinama išorine grandine. Demarkacija padeda teisingai apibūdinti lauko pasiskirstymą. Srovė veikia. Paprasčiausiu atveju šilumos generavimas vyksta pagal Džaulio-Lenco dėsnį. Įkrautos dalelės, judėdamos link mažesnio potencialo, susiduria su kristaline gardele ir išskiria energiją. Atsparumai įkaista.

Norint užtikrinti judėjimą, būtina išlaikyti potencialų skirtumą laidininko galuose. Tai vadinama grandinės sekcijos įtampa. Jei tiesiog pastatysite laidininką lauke palei elektros linijas, srovė tekės, ji bus labai trumpalaikė. Procesas baigsis atsiradus pusiausvyrai. Išorinis laukas bus subalansuotas nuosavu krūvių lauku, priešinga kryptimi. Srovė sustos. Kad procesas taptų nenutrūkstamas, reikalinga išorinė jėga.

Srovės šaltinis veikia kaip tokia elektros grandinės judėjimo pavara. Norint išlaikyti potencialą, darbas atliekamas viduje. Cheminė reakcija, kaip ir galvaniniame elemente, mechaninės jėgos – hidroelektrinis generatorius. Krūviai šaltinio viduje juda priešinga nei laukui kryptimi. Šiuo klausimu dirba išorės jėgos. Galite perfrazuoti aukščiau pateiktas formuluotes ir pasakyti:

• Išorinė grandinės dalis, kurioje juda krūviai, nunešama lauko.
• Grandinės vidus, kuriame krūviai juda prieš įtampą.

Generatorius (srovės šaltinis) yra su dviem poliais. Tas, kurio potencialas yra mažesnis, vadinamas neigiamu, kitas – teigiamu. Kada kintamoji srovė stulpai nuolat keičiasi vietomis. Krūvių judėjimo kryptis nėra pastovi. Srovė teka iš teigiamo poliaus į neigiamą. Teigiamų krūvių judėjimas eina potencialo mažėjimo kryptimi. Pagal šį faktą įvedama potencialaus kritimo sąvoka:

Grandinės sekcijos potencialo kritimas yra potencialo sumažėjimas atkarpoje. Formaliai tai yra įtampa. Lygiagrečios grandinės atšakoms yra tas pats.

Įtampos kritimas taip pat reiškia ką kita. Apibūdinantis kiekis šilumos nuostoliai, yra skaitine prasme lygus srovės ir sekcijos aktyviosios varžos sandaugai. Omo ir Kirchhoffo dėsniai, aptarti toliau, yra suformuluoti šiam atvejui. Elektros varikliuose ir transformatoriuose potencialų skirtumas gali labai skirtis nuo įtampos kritimo. Pastarasis apibūdina aktyvaus pasipriešinimo nuostolius, o pirmasis atsižvelgia į visą srovės šaltinio veikimą.

Sprendžiant fizines problemas, supaprastinimui, variklyje gali būti EMF, kurio veikimo kryptis yra priešinga maitinimo šaltinio poveikiui. Atsižvelgiama į energijos praradimo per reaktyviąją varžos dalį faktą. Mokykliniai ir universitetiniai fizikos kursai išsiskiria izoliacija nuo realybės. Todėl studentai atviromis burnomis klausosi apie elektrotechnikoje vykstančius reiškinius. Laikotarpiu iki pramonės revoliucijos buvo atrasti pagrindiniai dėsniai, mokslininkas turi derinti teoretiko ir talentingo eksperimentuotojo vaidmenį. Apie tai atvirai kalba Kirchhoffo kūrinių pratarmės (Georgo Ohmo darbai į rusų kalbą neišversti). Dėstytojai tiesiogine prasme pritraukė žmones papildomomis paskaitomis, pagardintomis vaizdiniais, nuostabiais eksperimentais.

Ohmo ir Kirchhoffo dėsniai, taikomi nuosekliam ir lygiagrečiam laidininkų sujungimui

Omo ir Kirchhoffo dėsniai naudojami tikroms problemoms spręsti. Pirmasis lygybę išvedė grynai empiriškai – eksperimentiškai – antrasis pradėjo nuo matematinės problemos analizės, paskui išbandė savo spėjimus praktiškai. Štai keletas informacijos, kuri padės išspręsti problemą:

Apskaičiuokite nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų elementų varžą

Realių grandinių skaičiavimo algoritmas yra paprastas. Štai keletas dalykų, susijusių su nagrinėjama tema:

1. Jungiant nuosekliai, varžos sumuojamos, kai jungiama lygiagrečiai, laidumas sumuojamas:
   1. Rezistoriams įstatymas perrašomas nepakitusia forma. Su lygiagrečia jungtimi galutinė varža yra lygi originalių sandaugai, padalytai iš bendros sumos. Jei yra nuoseklus, nominalai sumuojami.
   2. Induktyvumas veikia kaip reaktyvumas (j*ω*L) ir elgiasi kaip įprastas rezistorius. Kalbant apie formulės rašymą, ji nesiskiria. Bet kokios tik įsivaizduojamos varžos niuansas yra tas, kad rezultatą reikia padauginti iš operatoriaus j, apskritimo dažnio ω (2 * Pi * f). Kai induktoriai yra sujungti nuosekliai, vertės sumuojamos, kai induktoriai yra prijungti lygiagrečiai, abipusės vertės sumuojamos.
   3. Įsivaizduojama talpos varža rašoma taip: -j/ω*С. Tai nesunku pastebėti: sudėjus nuosekliojo jungties reikšmes, gauname lygiagrečiojo jungimo rezistorių ir induktyvumo formulę. Kondensatoriams yra atvirkščiai. Kai prijungiama lygiagrečiai, vertės pridedamos, kai jungiamos nuosekliai, pridedamos abipusės vertės.

Tezes galima nesunkiai išplėsti iki savavališkų atvejų. Įtampos kritimas dviejuose atviruose silicio dioduose yra lygus sumai. Praktiškai tai yra 1 voltas, tiksli vertė priklauso nuo puslaidininkinio elemento tipo ir charakteristikų. Maitinimo šaltiniai vertinami panašiai: jungiant nuosekliai, nominalai sumuojami. Lygiagretus dažnai būna pastotėse, kuriose transformatoriai yra išdėstyti vienas šalia kito. Įtampa bus tokia pati (valdoma įranga), padalinta tarp šakų. Transformacijos koeficientas yra griežtai lygus, blokuojantis neigiamų padarinių atsiradimą.

Kai kuriems žmonėms tai sunku: lygiagrečiai prijungtos dvi skirtingo dydžio baterijos. Šis atvejis aprašytas antruoju Kirchhoffo dėsniu, fizika neįsivaizduoja jokio sudėtingumo. Jei dviejų šaltinių reitingai nevienodi, imamas aritmetinis vidurkis, jei nepaisoma abiejų vidinės varžos. Kitu atveju Kirchhoff lygtys išsprendžiamos visiems kontūrams. Nežinomos srovės bus (iš viso trys), kurių bendras skaičius lygus lygčių skaičiui. Kad būtų visiškai suprantama, pateiktas brėžinys.

Kirchhoffo lygčių sprendimo pavyzdys

Pažiūrėkime į vaizdą: pagal problemos sąlygas šaltinis E1 yra stipresnis už E2. Srovių kryptį grandinėje imame iš sveiko proto. Bet jei būtų neteisingai įvedę, išsprendus problemą, vienas būtų išėjęs su neigiamu ženklu. Tada reikėjo keisti kryptį. Akivaizdu, kad srovė teka išorinėje grandinėje, kaip parodyta paveikslėlyje. Mes sudarome Kirchhoff lygtis trims grandinėms, štai kas:

1. Pirmojo (stipraus) šaltinio darbas išleidžiamas kuriant srovę išorinėje grandinėje, įveikiant kaimyno silpnumą (srovę I2).
2. Antrasis šaltinis neatlieka naudingo darbo krūvyje ir kovoja su pirmuoju. Nėra kito būdo pasakyti.

Lygiagrečiai jungti skirtingų dydžių baterijas tikrai kenkia. Kas pastebima pastotėje naudojant skirtingų perdavimo koeficientų transformatorius. Srovių išlyginimas neduoda jokio naudingo darbo. Skirtingos lygiagrečiai sujungtos baterijos pradės efektyviai veikti, kai stiprioji nukris iki silpno lygio.

Elektros grandinės elementus galima sujungti dviem būdais. Serijinis ryšys apima elementų sujungimą vienas su kitu, o lygiagrečiame jungtyje elementai yra lygiagrečių šakų dalis. Rezistorių prijungimo būdas lemia visos grandinės varžos apskaičiavimo būdą.

Žingsniai

Serijinis ryšys

Nustatykite, ar grandinė yra nuosekli. Nuoseklus ryšys yra viena grandinė be jokių atšakų. Rezistoriai ar kiti elementai yra vienas už kito.

Sudėkite atskirų elementų varžas. Serijinės grandinės varža yra lygi visų į šią grandinę įtrauktų elementų varžų sumai. Srovės stipris bet kurioje nuoseklios grandinės dalyje yra vienodas, todėl varžos tiesiog sumuojasi.

• Pavyzdžiui, nuoseklioji grandinė susideda iš trijų rezistorių, kurių varžos yra 2, 5 ir 7 omai. Bendra grandinės varža: 2 + 5 + 7 = 14 omų.

1. Jei kiekvieno grandinės elemento varža nežinoma, naudokite Omo dėsnį: V = IR, kur V – įtampa, I – srovė, R – varža. Pirmiausia suraskite srovę ir bendrą įtampą.

   Pakaitalas žinomos vertėsį formulę, apibūdinančią Omo dėsnį. Perrašykite formulę V = IR, kad atskirtumėte varžą: R = V/I. Įtraukite žinomas reikšmes į šią formulę, kad apskaičiuotumėte bendrą pasipriešinimą.

   • Pavyzdžiui, srovės šaltinio įtampa yra 12 V, o srovė - 8 A. Bendra nuoseklios grandinės varža yra: R O = 12 V / 8 A = 1,5 omo.

Lygiagretus ryšys

1. Nustatykite, ar grandinė lygiagreti. Lygiagreti grandinė tam tikru momentu išsišakoja į kelias šakas, kurios vėliau vėl sujungiamos. Srovė teka per kiekvieną grandinės atšaką.

   Apskaičiuokite bendrą pasipriešinimą pagal kiekvienos šakos atsparumą. Kiekvienas rezistorius sumažina srovės, tekančios per vieną koją, kiekį, todėl jis mažai veikia bendrą grandinės varžą. Suminės varžos apskaičiavimo formulė: kur R 1 – pirmosios šakos varža, R 2 – antrosios atšakos varža ir taip toliau iki paskutinės šakos R n.

   Apskaičiuokite varžą pagal žinomą srovę ir įtampą. Atlikite tai, jei kiekvieno grandinės elemento varža nežinoma.

   Pakeiskite žinomas reikšmes į Ohmo dėsnio formulę. Jei bendra srovė ir įtampa grandinėje yra žinomi, visa varža apskaičiuojama pagal Omo dėsnį: R = V/I.

   • Pavyzdžiui, lygiagrečioje grandinėje įtampa yra 9 V, o bendra srovė - 3 A. Bendra varža: R O = 9 V / 3 A = 3 omai.

2. Ieškokite šakų su nuliniu pasipriešinimu. Jei lygiagrečios grandinės atšaka visiškai neturi varžos, tai visa srovė tekės per tą atšaką. Šiuo atveju bendra grandinės varža yra 0 omų.

Kombinuotas ryšys

Padalinkite kombinuotą grandinę į nuoseklią ir lygiagrečią. Kombinuotą grandinę sudaro elementai, sujungti tiek nuosekliai, tiek lygiagrečiai. Pažvelkite į grandinės schemą ir pagalvokite, kaip ją suskaidyti į dalis su nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtais elementais. Sekite kiekvieną sekciją, kad būtų lengviau apskaičiuoti bendrą pasipriešinimą.

• Pavyzdžiui, grandinėje yra rezistorius, kurio varža yra 1 omai, ir rezistorius, kurio varža yra 1,5 omo. Už antrojo rezistoriaus grandinė išsišakoja į dvi lygiagrečias šakas - vienoje šakoje yra rezistorius, kurio varža yra 5 omai, o antroji - 3 omai. Nubrėžkite dvi lygiagrečias šakas, kad paryškintumėte jas grandinės schemoje.

1. Raskite lygiagrečios grandinės varžą. Norėdami tai padaryti, naudokite formulę, kad apskaičiuotumėte bendrą lygiagrečios grandinės varžą: 1 R O = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 + . . . 1 R n (\displaystyle (\frac (1)(R_(O)))=(\frac (1)(R_(1)))+(\frac (1)(R_(2)))+(\ frac (1)(R_(3)))+...(\frac (1)(R_(n)))).

   Supaprastinkite grandinę. Suradę bendrą lygiagrečios grandinės varžą, galite ją pakeisti vienu elementu, kurio varža yra lygi apskaičiuotai vertei.

   • Mūsų pavyzdyje atsikratykite dviejų lygiagrečių kojų ir pakeiskite jas vienu 1,875 omų rezistoriumi.

2. Sudėkite nuosekliai sujungtų rezistorių varžas. Pakeitę lygiagrečią grandinę vienu elementu, gausite nuoseklią grandinę. Bendra nuoseklios grandinės varža yra lygi visų į šią grandinę įtrauktų elementų varžų sumai.