Ja vienam tīklam vienlaikus ir pievienoti vairāki jaudas uztvērēji, šos uztvērējus var vienkārši uzskatīt par vienas ķēdes elementiem, no kuriem katram ir sava pretestība.

Dažos gadījumos šī pieeja izrādās diezgan pieņemama: kvēlspuldzes, elektriskie sildītāji utt. var tikt uztverti kā rezistori. Tas ir, ierīces var aizstāt ar to pretestībām, un ir viegli aprēķināt ķēdes parametrus.

Strāvas uztvērēju pievienošanas metode var būt viena no šīm: seriālā, paralēlā vai jaukts tips savienojumiem.

Seriālais savienojums

Ja vairāki uztvērēji (rezistori) ir savienoti virknē, tas ir, pirmā spaile ir savienota ar otrā termināli, otrā spaile ir savienota ar trešā spaile, otrā. trešās spaile ir savienota ar ceturtā pirmo spaili utt., tad, kad šāda ķēde ir pievienota barošanas avotam, caur visiem ķēdes elementiem plūdīs tāda paša lieluma strāva I. Šo ideju ilustrē šāds attēls.

Nomainot ierīces ar to pretestībām, mēs pārvēršam zīmējumu ķēdē, tad virknē savienotās pretestības R1 līdz R4 katra uzņems noteiktus spriegumus, kas kopumā dos EMF vērtību barošanas avota spailēs. . Vienkāršības labad turpmāk mēs attēlosim avotu galvaniskā elementa formā.

Izsakot sprieguma kritumus caur strāvu un caur pretestību, mēs iegūstam uztvērēju virknes ķēdes ekvivalentās pretestības izteiksmi: rezistoru virknes savienojuma kopējā pretestība vienmēr ir vienāda ar visu šo ķēdi veidojošo pretestību algebrisko summu. . Un tā kā spriegumus katrā ķēdes sadaļā var atrast no Oma likuma (U = I * R, U1 = I * R1, U2 = I * R2 utt.) un E = U, tad mūsu ķēdei mēs iegūstam:

Spriegums uz barošanas avota spailēm ir vienāds ar sprieguma kritumu summu katrā sērijveidā savienotajā uztvērējā, kas veido ķēdi.

Tā kā strāva plūst cauri visai vienādas vērtības ķēdei, ir godīgi teikt, ka sērijveidā savienoto uztvērēju (rezistoru) spriegumi ir saistīti viens ar otru proporcionāli pretestībām. Un jo lielāka pretestība, jo lielāks būs uztvērējam pievadītais spriegums.

n rezistoru virknes savienojumam ar vienādu pretestību Rk visas ķēdes ekvivalentā kopējā pretestība būs n reizes lielāka par katru no šīm pretestībām: R = n*Rk. Attiecīgi spriegumi, kas tiek pielikti katram ķēdes rezistoram, būs vienādi viens ar otru un būs n reizes mazāki par spriegumu, kas tiek pievadīts visai ķēdei: Uk = U/n.

Strāvas uztvērēju virknes savienojumu raksturo šādas īpašības: ja mainīsiet viena no ķēdē esošajiem uztvērējiem pretestību, mainīsies spriegumi pie atlikušajiem ķēdē esošajiem uztvērējiem; ja kāds no uztvērējiem saplīst, strāva apstāsies visā ķēdē, visos citos uztvērējos.

Šo īpašību dēļ seriālais savienojums ir reti sastopams, un to izmanto tikai tur, kur tīkla spriegums ir lielāks par uztvērēju nominālo spriegumu, ja nav alternatīvu.

Piemēram, ar 220 voltu spriegumu jūs varat darbināt divas sērijveidā savienotas vienādas jaudas lampas, no kurām katra ir paredzēta 110 voltu spriegumam. Ja šīm lampām ir atšķirīga nominālā jauda pie tāda paša nominālā barošanas sprieguma, tad viena no tām tiks pārslogota un, visticamāk, uzreiz izdegs.

Paralēlais savienojums

Uztvērēju paralēlais savienojums ietver katra no tiem savienošanu starp elektriskās ķēdes punktu pāri tā, lai tie veidotu paralēlus zarus, no kuriem katrs tiek darbināts ar avota spriegumu. Skaidrības labad atkal nomainīsim to uztvērējus elektriskās pretestības lai iegūtu diagrammu, kas ir ērta parametru aprēķināšanai.

Kā jau minēts, paralēlā savienojuma gadījumā katrs no rezistoriem piedzīvo vienādu spriegumu. Un saskaņā ar Oma likumu mums ir: I1=U/R1, I2=U/R2, I3=U/R3.

Šeit es esmu avota strāva. Pirmais Kirhhofa likums noteiktai ķēdei ļauj pierakstīt izteiksmi strāvai tās nesazarotajā daļā: I = I1+I2+I3.

Tādējādi kopējo pretestību ķēdes elementu paralēlam savienojumam var atrast pēc formulas:

Pretestības apgriezto lielumu sauc par vadītspēju G, un var uzrakstīt arī ķēdes vadītspējas formulu, kas sastāv no vairākiem paralēli savienotiem elementiem: G = G1 + G2 + G3. Ķēdes vadītspēja to veidojošo rezistoru paralēlā savienojuma gadījumā ir vienāda ar šo rezistoru vadītspēju algebrisko summu. Līdz ar to, pievienojot ķēdei paralēlos uztvērējus (rezistorus), ķēdes kopējā pretestība samazināsies un attiecīgi palielināsies kopējā vadītspēja.

Strāvas ķēdē, kas sastāv no paralēli savienotiem uztvērējiem, tiek sadalītas starp tiem tieši proporcionāli to vadītspējai, tas ir, apgriezti proporcionāli to pretestībām. Šeit var sniegt analoģiju no hidraulikas, kur ūdens plūsma tiek sadalīta pa caurulēm atbilstoši to šķērsgriezumiem, tad lielāks šķērsgriezums ir līdzīgs zemākai pretestībai, tas ir, lielākai vadītspējai.

Ja ķēde sastāv no vairākiem (n) identiskiem rezistoriem, kas savienoti paralēli, tad ķēdes kopējā pretestība būs n reizes mazāka par viena rezistora pretestību, un strāva caur katru no rezistoriem būs n reizes mazāka par kopējā strāva: R = R1/n; I1 = I/n.

Shēma, kas sastāv no paralēli savienotiem uztvērējiem, kas savienoti ar strāvas avotu, ir raksturīgi ar to, ka katrs no uztvērējiem tiek darbināts no strāvas avota.

Ideālam elektroenerģijas avotam ir patiess šāds apgalvojums: ja rezistori tiek pievienoti vai atvienoti paralēli avotam, strāvas atlikušajos savienotajos rezistoros nemainīsies, tas ir, ja viens vai vairāki uztvērēji paralēlajā ķēdē sabojājas, pārējais turpinās darboties kā līdz šim.

Pateicoties šīm īpašībām, paralēlajam savienojumam ir būtiska priekšrocība salīdzinājumā ar seriālo savienojumu, un šī iemesla dēļ tieši paralēlais savienojums ir visizplatītākais elektriskajos tīklos. Piemēram, visas elektroierīces mūsu mājās ir paredzētas paralēlai pieslēgšanai mājsaimniecības tīklam, un, ja kādu atslēgsiet, tad pārējam tas nemaz nekaitēs.

Sērijas un paralēlo ķēžu salīdzinājums

Ar jauktu uztvērēju savienojumu mēs saprotam tādu savienojumu, kad daļa vai vairāki no tiem ir savienoti viens ar otru virknē, bet otra daļa vai vairāki ir savienoti paralēli. Šajā gadījumā visu ķēdi var veidot no dažādiem šādu daļu savienojumiem savā starpā. Piemēram, apsveriet diagrammu:

Strāvas avotam ir pievienoti trīs sērijveidā savienoti rezistori, vēl divi ir savienoti paralēli vienam no tiem, bet trešais ir savienots paralēli visai ķēdei. Lai atrastu ķēdes kopējo pretestību, viņi veic secīgas transformācijas: sarežģītu ķēdi secīgi samazina līdz vienkāršai formai, secīgi aprēķinot katras saites pretestību, un tā tiek atrasta kopējā ekvivalentā pretestība.

Mūsu piemēram. Vispirms atrodiet divu virknē savienotu rezistoru R4 un R5 kopējo pretestību, pēc tam to paralēlā savienojuma ar R2 pretestību, pēc tam pievienojiet R1 un R3 iegūtajai vērtībai un pēc tam aprēķiniet visas ķēdes pretestības vērtību, ieskaitot paralēlo. filiāle R6.

Konkrētu problēmu risināšanai praksē tiek izmantotas dažādas jaudas uztvērēju pieslēgšanas metodes dažādiem mērķiem. Piemēram, jauktu savienojumu var atrast gludās uzlādes ķēdēs jaudīgos barošanas blokos, kur slodze (kondensatori pēc diodes tilta) vispirms saņem strāvu virknē caur rezistoru, pēc tam rezistoru šuntē releja kontakti, un slodze ir paralēli savienots ar diodes tiltu.

Andrejs Povnijs

Strāva ķēdē plūst caur vadītājiem uz slodzi no avota. Kā šādus elementus visbiežāk izmanto varš. Ķēdē var būt vairāki elektriskie uztvērēji. Viņu pretestība ir atšķirīga. Elektriskajā ķēdē vadus var savienot paralēli vai virknē. Ir arī jaukti veidi. Pirms elektriskās ķēdes struktūras izvēles ir jāzina atšķirība starp katru no tiem.

Vadītāji un ķēdes elementi

Strāva plūst caur vadītājiem. Tas izriet no avota līdz slodzei. Šajā gadījumā vadītājam ir viegli jāatbrīvo elektroni.

Vadītāju, kuram ir pretestība, sauc par rezistoru. Šī elementa spriegums ir potenciālā starpība starp rezistora galiem, kas atbilst jaudas plūsmas virzienam.

Vadītāju seriālo un paralēlo savienojumu raksturo viens vispārējs princips. Strāva ķēdē plūst no plusa (to sauc par avotu) uz mīnusu, kur potenciāls kļūst arvien mazāks. Elektriskās diagrammās vadu pretestība tiek uzskatīta par nulli, jo tā ir niecīgi maza.

Tāpēc, aprēķinot seriālo vai paralēlo savienojumu, viņi izmanto idealizāciju. Tas atvieglo viņu apgūšanu. Reālās shēmās potenciāls pakāpeniski samazinās, pārvietojoties pa vadu un elementiem, kuriem ir paralēls vai virknes savienojums.

Vadu sērijveida savienojums

Ja ir virknes vadītāju kombinācija, pretestības tiek ieslēgtas viena pēc otras. Šajā pozīcijā strāvas stiprums visos ķēdes elementos ir vienāds. Sērijveidā savienoti vadītāji rada apgabalā spriegumu, kas ir vienāds ar to summu visos elementos.

Maksai nav iespējas uzkrāties ķēdes mezglos. Tas izraisītu elektriskā lauka sprieguma un strāvas izmaiņas.

Ja ir pastāvīgs spriegums, strāva būs atkarīga no ķēdes pretestības. Tāpēc ar sērijveida savienojumu pretestība mainīsies vienas slodzes maiņas dēļ.

Vadītāju sērijveida savienojumam ir trūkums. Ja kāds no ķēdes elementiem sabojājas, tiks pārtraukta visu pārējo tā sastāvdaļu darbība. Piemēram, kā vītnē. Ja izdeg viena spuldze, viss produkts nedarbosies.

Ja vadītāji tika savienoti virknē ķēdē, to pretestība katrā punktā būs vienāda. Pretestība visu ķēdes elementu summā būs vienāda ar sprieguma samazinājuma summu ķēdes posmos.

Pieredze to var apstiprināt. Pretestību virknes savienojumu aprēķina, izmantojot instrumentus un matemātisko pārbaudi. Piemēram, tiek ņemtas trīs zināma lieluma nemainīgas pretestības. Tie ir savienoti virknē un pievienoti 60 V barošanas avotam.

Pēc tam tiek aprēķināti paredzamie ierīču rādītāji, ja ķēde ir aizvērta. Saskaņā ar Oma likumu ķēdē ir strāva, kas ļaus noteikt sprieguma kritumu visās tās sadaļās. Pēc tam iegūtie rezultāti tiek summēti un tiek iegūta ārējās ķēdes pretestības samazinājuma kopējā vērtība. Pretestību virknes savienojumu var apstiprināt aptuveni. Ja neņemam vērā enerģijas avota radīto iekšējo pretestību, sprieguma kritums būs mazāks par pretestību summu. Izmantojot instrumentus, varat pārbaudīt, vai vienlīdzība ir aptuveni saglabāta.

Vadītāju paralēlais savienojums

Savienojot vadus virknē un paralēli ķēdē, tiek izmantoti rezistori. Vadītāju paralēlais savienojums ir sistēma, kurā daži visu rezistoru gali saplūst vienā kopējā mezglā, bet otrs - citā mezglā. Šajos ķēdes punktos saplūst vairāk nekā divi vadītāji.

Ar šo savienojumu elementiem tiek pielikts tāds pats spriegums. Paralēlus ķēdes posmus sauc par zariem. Tie iet starp diviem mezgliem. Paralēlajiem un seriālajiem savienojumiem ir savas īpašības.

Ja elektriskajā ķēdē ir zari, tad spriegums katrā no tiem būs vienāds. Tas ir vienāds ar spriegumu uz nesazarotās sekcijas. Šajā brīdī strāvas stiprums tiks aprēķināts kā tā summa katrā atzarā.

Vērtība, kas vienāda ar zaru pretestību apgriezto vērtību summu, būs arī paralēlā savienojuma sekcijas pretestības apgrieztā vērtība.

Pretestību paralēlais savienojums

Paralēlie un sērijveida savienojumi atšķiras tā elementu pretestības aprēķinā. Pieslēdzot paralēli, strāva atzarojas. Tas palielina ķēdes vadītspēju (samazina kopējo pretestību), kas būs vienāda ar zaru vadītspēju summu.

Ja paralēli ir savienoti vairāki vienādas vērtības rezistori, tad ķēdes kopējā pretestība būs mazāka par vienu rezistoru tik reižu, cik tie ir iekļauti ķēdē.

Vadītāju seriālajam un paralēlajam savienojumam ir vairākas funkcijas. Paralēlā savienojumā strāva ir apgriezti proporcionāla pretestībai. Rezistoru strāvas nav atkarīgas viena no otras. Tāpēc viena no tām izslēgšana neietekmēs pārējo darbību. Tāpēc daudzām elektroierīcēm ir šis īpašais ķēdes elementu savienojuma veids.

Jaukti

Vadītāju paralēlos un virknes savienojumus var apvienot vienā ķēdē. Piemēram, paralēli savienotus elementus var virknē savienot ar citu rezistoru vai rezistoru grupu. Šis ir jaukts savienojums. Ķēžu kopējo pretestību aprēķina, atsevišķi summējot paralēli savienotā bloka un virknes savienojuma vērtības.

Turklāt vispirms tiek aprēķinātas sērijveidā savienoto elementu ekvivalentās pretestības un pēc tam tiek aprēķināta ķēdes paralēlo posmu kopējā pretestība. Seriālajam savienojumam aprēķinos ir prioritāte. Šāda veida elektriskās ķēdes ir diezgan izplatītas dažādās ierīcēs un iekārtās.

Iepazīstoties ar ķēdes elementu savienojumu veidiem, jūs varat saprast dažādu elektrisko ierīču ķēžu organizēšanas principu. Paralēlajiem un seriālajiem savienojumiem ir vairākas funkcijas visas sistēmas aprēķinos un darbībā. Zinot tos, jūs varat pareizi izmantot katru no piedāvātajiem veidiem, lai savienotu elektrisko ķēžu elementus.

Parasti visiem ir grūti atbildēt. Taču šī mīkla, attiecinot to uz elektrību, ir atrisināta pavisam noteikti.

Elektrība sākas ar Oma likumu.

Un, ja mēs uzskatām dilemmu paralēlo vai seriālo savienojumu kontekstā - vienu savienojumu uzskatot par vistu, bet otru par olu, tad šaubu nav vispār.

Tā kā Oma likums ir ļoti oriģināla elektriskā ķēde. Un tas var būt tikai konsekvents.

Jā, viņi izdomāja galvanisko elementu un nezināja, ko ar to darīt, tāpēc viņi nekavējoties izdomāja citu spuldzi. Un tas ir tas, kas no tā iznāca. Šeit 1,5 V spriegums, stingri ievērojot Oma likumu, nekavējoties plūda kā strāva caur spuldzi uz tā paša akumulatora aizmuguri. Un pašā akumulatorā, burvju ķīmijas ietekmē, lādiņi atkal nonāca viņu ceļojuma sākotnējā punktā. Un tāpēc, kur spriegums bija 1,5 volti, tas paliek tāds. Tas ir, spriegums vienmēr ir vienāds, un lādiņi nepārtraukti pārvietojas un secīgi iziet cauri spuldzei un galvaniskajam elementam.

Un tas parasti tiek uzzīmēts diagrammā šādi:

Saskaņā ar Oma likumu I=U/R

Tad spuldzes pretestība (ar strāvu un spriegumu, ko es uzrakstīju) būs

R= 1/U, KurR = 1 Ohm

Un spēks tiks atbrīvots P = es * U , tas ir, P = 2,25 Vm

Sērijas ķēdē, it īpaši ar tik vienkāršu un nenoliedzamu piemēru, ir skaidrs, ka strāva, kas iet caur to no sākuma līdz beigām, visu laiku ir vienāda. Un, ja mēs tagad ņemam divas spuldzes un pārliecināsimies, ka strāva vispirms iet caur vienu un tad caur otru, tad atkārtosies tas pats - strāva būs vienāda gan spuldzītē, gan otrā. Lai gan pēc izmēra atšķiras. Strāva tagad piedzīvo divu spuldžu pretestību, bet katrai no tām ir tāda pati pretestība kā bija un paliek, jo to nosaka tikai fizikālās īpašības pati spuldze. Mēs atkal aprēķinām jauno strāvu, izmantojot Oma likumu.

Tas izrādīsies vienāds ar I=U/R+R, tas ir, 0,75A, tieši puse no strāvas, kas bija sākumā.

Šajā gadījumā strāvai ir jāpārvar divas pretestības, tā kļūst mazāka. Kā redzams pēc spuldžu mirdzuma - tās tagad deg ar pilnu intensitāti. Un divu spuldžu ķēdes kopējā pretestība būs vienāda ar to pretestību summu. Zinot aritmētiku, konkrētā gadījumā var izmantot reizināšanas darbību: ja virknē ir savienotas N identiskas spuldzes, tad to kopējā pretestība būs vienāda ar N reizināts ar R, kur R ir vienas spuldzes pretestība. Loģika ir nevainojama.

Un mēs turpināsim savus eksperimentus. Tagad darīsim kaut ko līdzīgu tam, ko darījām ar spuldzēm, bet tikai ķēdes kreisajā pusē: pievienojiet vēl vienu galvanisko elementu, tieši tādu pašu kā pirmais. Kā redzat, mēs esam dubultojušies kopējais spriegums, un strāva atkal kļuva par 1,5 A, par ko liecina spuldzītes, kas atkal iedegas pilnu spēku.

Mēs secinām:

• Kad elektriskā ķēde ir savienota virknē, tās elementu pretestības un spriegumi tiek summēti, un strāva visos elementos paliek nemainīga.

Ir viegli pārbaudīt, vai šis apgalvojums ir patiess gan aktīvajiem komponentiem (galvaniskās šūnas), gan pasīvajiem (spuldzes, rezistori).

Tas nozīmē, ka spriegumu, kas izmērīts vienā rezistorā (to sauc par sprieguma kritumu), var droši summēt ar spriegumu, kas izmērīts citā rezistorā, un kopējais spriegums būs vienāds 3 V. Un pie katras pretestības tas būs vienāds ar pusi - tad ir 1,5 V. Un tas ir godīgi. Divas galvaniskās šūnas rada spriegumu, un divas spuldzes patērē tos. Jo sprieguma avotā ķīmisko procesu enerģija tiek pārvērsta elektrībā, kas izpaužas sprieguma formā, un spuldzēs šī pati enerģija no elektriskās tiek pārvērsta siltumā un gaismā.

Atgriezīsimies pie pirmās ķēdes, pievienosim tajā vēl vienu spuldzīti, bet savādāk.

Tagad spriegums punktos, kas savieno abus zarus, ir tāds pats kā galvaniskajam elementam - 1,5 V. Bet tā kā abu spuldžu pretestība arī ir tāda pati kā bija, tad caur katru no tām strāva plūdīs 1,5 A - "pilna mirdzuma" strāva.

Tagad galvaniskais elements tiem vienlaikus piegādā strāvu, tāpēc abas šīs strāvas izplūst no tā uzreiz. Tas ir, kopējā strāva no sprieguma avota būs 1,5 A + 1,5 A = 3,0 A.

Kāda ir atšķirība starp šo ķēdi un ķēdi, kad virknē tika savienotas vienas un tās pašas spuldzes? Tikai spuldžu mirdzumā, tas ir, tikai strāvā.

Toreiz strāva bija 0,75 A, bet tagad uzreiz 3 A.

Izrādās, ja salīdzina ar oriģinālo shēmu, tad, savienojot spuldzes virknē (shēma 2), bija lielāka pretestība pret strāvu (tāpēc tā samazinājās, un spuldzes zaudēja savu spožumu), un paralēli savienojumam ir MAZĀKA pretestība, lai gan spuldžu pretestība palika nemainīga. Kas par lietu?

Bet fakts ir tāds, ka mēs aizmirstam vienu interesantu patiesību, ka katrs zobens ir abpusēji griezīgs zobens.

Kad mēs sakām, ka rezistors iztur strāvu, mēs, šķiet, aizmirstam, ka tas joprojām vada strāvu. Un tagad, kad spuldzes ir savienotas paralēli, ir palielinājusies to kopējā spēja vadīt strāvu, nevis pretoties tai. Nu un, attiecīgi, noteikta summa G, pēc analoģijas ar pretestību R un to vajadzētu saukt par vadītspēju. Un tas ir jāapkopo paralēlā vadītāju savienojumā.

Nu šeit viņa ir

Pēc tam izskatīsies Ohma likums

es = U* G&

Un paralēlā savienojuma gadījumā strāva I būs vienāda ar U*(G+G) = 2*U*G, kas ir tieši tas, ko mēs novērojam.

Ķēdes elementu nomaiņa ar kopēju ekvivalentu elementu

Inženieriem bieži ir jāatpazīst strāvas un spriegumi visās ķēžu daļās. Bet reālās elektriskās ķēdes var būt diezgan sarežģītas un sazarotas, un tajās var būt daudz elementu, kas aktīvi patērē elektroenerģiju un ir savienoti viens ar otru pilnīgi dažādās kombinācijās. To sauc par elektriskās ķēdes aprēķinu. Tas tiek darīts, projektējot māju, dzīvokļu un organizāciju energoapgādi. Šajā gadījumā ir ļoti svarīgi, kādas strāvas un spriegumi darbosies elektriskajā ķēdē, ja nu vienīgi, lai izvēlētos atbilstošus vadu posmus, slodzes uz visu tīklu vai tā daļām utt. Un cik tie var būt sarežģīti elektroniskās shēmas, kas satur tūkstošiem vai pat miljoniem elementu, es domāju, ka visi saprot.

Pati pirmā lieta, kas liek domāt, ir izmantot zināšanas par to, kā sprieguma strāvas darbojas tādos vienkāršos tīkla savienojumos kā seriālais un paralēlais. Viņi to dara: seriālā savienojuma vietā, kas atrodams divu vai vairāku aktīvo patērētāju ierīču tīklā (piemēram, mūsu spuldzēm), uzvelciet vienu, bet tā, lai tā pretestība būtu tāda pati kā abām. Tad strāvas un sprieguma attēls pārējā ķēdē nemainīsies. Tāpat ir ar paralēliem savienojumiem: to vietā uzzīmējiet elementu, kura VADĪTĀJS būtu vienāds ar abiem.

Tagad, ja mēs pārzīmēsim ķēdi, aizstājot seriālos un paralēlos savienojumus ar vienu elementu, mēs iegūsim ķēdi, ko sauc par "ekvivalentu ekvivalentu ķēdi".

Šo procedūru var turpināt, līdz paliek vienkāršākais - ar kuru mēs ilustrējām Ohma likumu pašā sākumā. Tikai spuldzes vietā būs viena pretestība, ko sauc par ekvivalento slodzes pretestību.

Šis ir pirmais uzdevums. Tas ļauj mums izmantot Oma likumu, lai aprēķinātu kopējo strāvu visā tīklā vai kopējo slodzes strāvu.

Šis ir pilns aprēķins elektrotīkls.

Piemēri

Ļaujiet ķēdei saturēt 9 aktīvās pretestības. Tās varētu būt spuldzes vai kas cits.

Uz tā ieejas spailēm tiek pielikts 60 V spriegums.

Visu elementu pretestības vērtības ir šādas:

Atrodiet visas nezināmās strāvas un spriegumus.

Nepieciešams sekot tīkla paralēlo un seriālo posmu meklēšanas ceļam, aprēķinot to ekvivalentās pretestības un pakāpeniski vienkāršojot ķēdi. Mēs redzam, ka R3, R9 un R6 ir savienoti virknē. Tad to ekvivalentā pretestība R e 3, 6, 9 būs vienāda ar to summu R e 3, 6, 9 = 1 + 4 + 1 Ohm = 6 Ohm.

Tagad mēs nomainām paralēlo pretestības daļu R 8 un R e 3, 6, 9, iegūstot R e 8, 3, 6, 9. Tikai pieslēdzot vadus paralēli, būs jāpievieno vadītspēja.

Vadītspēja tiek mērīta vienībās, ko sauc par siemens, omu apgriezto vērtību.

Ja daļu apgriežam, mēs iegūstam pretestību R e 8, 3, 6, 9 = 2 omi

Tieši tāpat kā pirmajā gadījumā, mēs apvienojam virknē savienotas pretestības R 2, R e 8, 3, 6, 9 un R 5, iegūstot R e 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1 + 2 + 1 = 4 omi.

Atlikuši divi soļi: iegūstiet pretestību, kas līdzvērtīga diviem rezistoriem, lai paralēli savienotu vadus R 7 un R e 2, 8, 3, 6, 9, 5.

Tas ir vienāds ar R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1/(1/4+1/4)=1/(2/4)=4/2 = 2 omi

Ieslēgts pēdējais solis Apkoposim visas virknē savienotās pretestības R 1, R e 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 un R 4 un iegūsim pretestību, līdzvērtīga pretestība visa ķēde R e un vienāda ar šo trīs pretestību summu

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

Nu, atcerēsimies, kam par godu tika nosaukta pretestības vienība, kuru rakstījām pēdējā no šīm formulām, un izmantosim viņa likumu, lai aprēķinātu kopējo strāvu visā ķēdē I

Tagad, virzoties pretējā virzienā, uz pieaugošo tīkla sarežģītību, mēs varam iegūt strāvas un spriegumus visās mūsu diezgan vienkāršās ķēdes ķēdēs saskaņā ar Ohma likumu.

Šādi parasti tiek aprēķinātas dzīvokļu elektroapgādes shēmas, kas sastāv no paralēlām un sērijveida sekcijām. Kas, kā likums, neder elektronikā, jo tur daudzas lietas darbojas savādāk, un viss ir daudz sarežģītāk. Un šāda shēma, piemēram, kad nesaprotat, vai vadītāju savienojums ir paralēls vai seriāls, tiek aprēķināts pēc Kirhhofa likumiem.

Vadītāju paralēlais un virknes savienojums ir elektriskās ķēdes pārslēgšanas metodes. Izmantojot šīs abstrakcijas, var attēlot jebkuras sarežģītības elektriskās ķēdes.

Definīcijas

Ir divi veidi, kā savienot vadītājus, lai vienkāršotu patvaļīgas sarežģītības ķēdes aprēķinus:

• Iepriekšējā vadītāja gals ir savienots tieši ar nākamā vadītāja sākumu - savienojumu sauc par seriālo. Tiek izveidota ķēde. Lai ieslēgtu nākamo saiti, jums ir nepieciešams elektriskā shēma pārtrauciet to, ievietojot tur jaunu vadītāju.
• Vadītāju sākumus savieno viens punkts, galus ar citu, savienojumu sauc par paralēlu. Saišu parasti sauc par zaru. Katrs atsevišķs vadītājs veido atzaru. Kopējos punktus sauc par elektrotīkla mezgliem.

Praksē tas ir biežāk jaukta iekļaušana vadītāji, daži ir savienoti virknē, daži paralēli. Jums ir jāsadala ķēde vienkāršos segmentos un jāatrisina problēma katram atsevišķi. Patvaļīgi sarežģītu elektrisko ķēdi var aprakstīt ar paralēlu, virknes vadītāju savienojumu. Šādi tas tiek darīts praksē.

Izmantojot vadu paralēlo un sērijveida savienojumu

Noteikumi, kas attiecas uz elektriskām ķēdēm

Teorija kalpo par pamatu stabilu zināšanu veidošanai, tikai daži cilvēki zina, kā spriegums (potenciāla starpība) atšķiras no sprieguma krituma. Fizikas izteiksmē iekšējā ķēde ir strāvas avots, kas atrodas ārpusē, tiek saukta par ārējo ķēdi. Demarkācija palīdz pareizi aprakstīt lauka sadalījumu. Pašreizējais strādā. Vienkāršākajā gadījumā siltuma ražošana notiek saskaņā ar Džoula-Lenca likumu. Uzlādētas daļiņas, virzoties uz zemāku potenciālu, saduras ar kristāla režģi un atbrīvo enerģiju. Pretestības uzkarst.

Lai nodrošinātu kustību, ir nepieciešams saglabāt potenciālu starpību vadītāja galos. To sauc par ķēdes sekcijas spriegumu. Ja jūs vienkārši novietojat vadītāju laukā gar elektropārvades līnijām, strāva plūdīs un būs ļoti īslaicīga. Process beigsies līdz ar līdzsvara iestāšanos. Ārējais lauks tiks līdzsvarots ar pašu lādiņu lauku, pretējā virzienā. Strāva apstāsies. Lai process kļūtu nepārtraukts, ir nepieciešams ārējs spēks.

Strāvas avots darbojas kā tāds elektriskās ķēdes kustības piedziņa. Lai saglabātu potenciālu, tiek strādāts iekšā. Ķīmiskā reakcija, kā galvaniskajā šūnā, mehāniskie spēki - hidroelektrostacijas ģenerators. Lādiņi avota iekšpusē pārvietojas virzienā, kas ir pretējs laukam. Pie tā tiek strādāts ārējie spēki. Varat pārfrāzēt iepriekš minētos formulējumus un teikt:

• Ķēdes ārējā daļa, kur pārvietojas lādiņi, tiek aiznesta laukā.
• Ķēdes iekšpuse, kur lādiņi pārvietojas pretēji spriegumam.

Ģenerators (strāvas avots) ir aprīkots ar diviem stabiem. Vienu ar mazāku potenciālu sauc par negatīvu, otru sauc par pozitīvu. Gadījumā AC stabi nepārtraukti mainās vietām. Lādiņu kustības virziens nav nemainīgs. Strāva plūst no pozitīvā pola uz negatīvo polu. Pozitīvo lādiņu kustība iet potenciāla samazināšanās virzienā. Saskaņā ar šo faktu tiek ieviests potenciālā krituma jēdziens:

Ķēdes sekcijas potenciāla kritums ir potenciāla samazināšanās sekcijā. Formāli tā ir spriedze. Paralēlas ķēdes atzariem tas ir vienāds.

Sprieguma kritums nozīmē arī ko citu. Raksturošais daudzums siltuma zudumi, ir skaitliski vienāds ar strāvas un sekcijas aktīvās pretestības reizinājumu. Šim gadījumam ir formulēti Ohma un Kirhofa likumi, kas aplūkoti turpmāk. Elektromotoros un transformatoros potenciālu starpība var būtiski atšķirties no sprieguma krituma. Pēdējais raksturo aktīvās pretestības zudumus, savukārt pirmais ņem vērā strāvas avota pilnu darbību.

Risinot fiziskas problēmas, vienkāršošanas labad motors var ietvert EML, kura darbības virziens ir pretējs strāvas avota iedarbībai. Tiek ņemts vērā enerģijas zuduma fakts caur pretestības reaktīvo daļu. Skolu un augstskolu fizikas kursi atšķiras ar izolāciju no realitātes. Tāpēc skolēni ar atvērtām mutēm klausās par elektrotehnikā notiekošajām parādībām. Laika posmā pirms industriālās revolūcijas laikmeta tika atklāti galvenie likumi, zinātniekam jāapvieno teorētiķa un talantīga eksperimentētāja loma. Par to atklāti runā Kirhhofa darbu priekšvārdi (Georga Oma darbi nav tulkoti krievu valodā). Skolotāji burtiski piesaistīja cilvēkus ar papildu lekcijām, kas piesātinātas ar vizuāliem, pārsteidzošiem eksperimentiem.

Oma un Kirhofa likumi, ko piemēro virknes un paralēlu vadu savienojumam

Oma un Kirhofa likumi tiek izmantoti, lai atrisinātu reālas problēmas. Pirmais vienlīdzību secināja tīri empīriski - eksperimentāli -, otrais sākās ar problēmas matemātisko analīzi, pēc tam pārbaudīja savus minējumus ar praksi. Tālāk ir sniegta informācija, kas palīdzēs atrisināt problēmu:

Aprēķināt virknes un paralēlā savienojuma elementu pretestību

Reālo ķēžu aprēķināšanas algoritms ir vienkāršs. Šeit ir daži punkti par aplūkojamo tēmu:

1. Savienojot virknē, pretestības tiek summētas, ja tās ir savienotas paralēli, vadītspējas tiek summētas:
   1. Rezistoriem likums tiek pārrakstīts nemainītā formā. Ar paralēlu savienojumu galīgā pretestība ir vienāda ar oriģinālo reizinājumu, kas dalīts ar kopējo summu. Secīguma gadījumā nominālvērtības tiek summētas.
   2. Induktivitāte darbojas kā pretestība (j * ω * L) un darbojas kā parasts rezistors. Formulas rakstīšanas ziņā tas neatšķiras. Jebkuras tīri iedomātas pretestības nianse ir tāda, ka jums ir jāreizina rezultāts ar operatoru j, apļveida frekvenci ω (2 * Pi * f). Kad induktori ir savienoti virknē, vērtības tiek summētas, kad induktori ir savienoti paralēli, savstarpējās vērtības tiek summētas.
   3. Iedomātā kapacitātes pretestība ir uzrakstīta šādi: -j/ω*С. To ir viegli pamanīt: saskaitot virknes savienojuma vērtības, mēs iegūstam formulu tieši tādu, kāda tā bija paralēli rezistoriem un induktivitātēm. Kondensatoriem ir otrādi. Pievienojot paralēli, vērtības tiek pievienotas, ja tās ir savienotas virknē, tiek pievienotas abpusējās vērtības.

Tēzes var viegli attiecināt uz patvaļīgiem gadījumiem. Sprieguma kritums divās atvērtās silīcija diodēs ir vienāds ar summu. Praksē tas ir 1 volts, precīza vērtība ir atkarīga no pusvadītāju elementa veida un īpašībām. Barošanas avoti tiek aplūkoti līdzīgi: ja tie ir savienoti virknē, nominālie tiek summēti. Paralēli bieži vien ir apakšstacijās, kur transformatori ir novietoti blakus. Spriegums būs vienāds (kontrolēts ar aprīkojumu), sadalīts starp zariem. Transformācijas koeficients ir stingri vienāds, bloķējot negatīvās ietekmes rašanos.

Dažiem cilvēkiem tas ir grūti: paralēli ir savienotas divas dažāda jaudas baterijas. Šo gadījumu apraksta Kirhofa otrais likums, fizika nevar iedomāties nekādu sarežģītību. Ja divu avotu vērtējumi nav vienādi, tiek ņemts vidējais aritmētiskais, ja netiek ņemta vērā abu iekšējā pretestība. Pretējā gadījumā Kirhhofa vienādojumi tiek atrisināti visām kontūrām. Nezināmās strāvas būs (kopā trīs), kuru kopējais skaits ir vienāds ar vienādojumu skaitu. Pilnīgai izpratnei ir sniegts zīmējums.

Kirhhofa vienādojumu risināšanas piemērs

Apskatīsim attēlu: atbilstoši problēmas apstākļiem avots E1 ir spēcīgāks par E2. Strāvu virzienu ķēdē ņemam no veselā saprāta. Bet, ja viņi to būtu ievadījuši nepareizi, pēc problēmas atrisināšanas viens būtu izrādījies ar negatīvu zīmi. Tad bija jāmaina virziens. Acīmredzot ārējā ķēdē plūst strāva, kā parādīts attēlā. Mēs sastādām Kirhhofa vienādojumus trim ķēdēm, un tas ir šādi:

1. Pirmā (spēcīgā) avota darbs tiek tērēts strāvas radīšanai ārējā ķēdē, pārvarot kaimiņa vājumu (strāva I2).
2. Otrais avots neveic lietderīgu darbu pie slodzes un cīnās ar pirmo. Citādi to pateikt nevar.

Dažādu jaudu akumulatoru paralēla pieslēgšana noteikti ir kaitīga. Kas tiek novērots apakšstacijā, izmantojot transformatorus ar dažādiem pārraides koeficientiem. Strāvu izlīdzināšana nesniedz lietderīgu darbu. Dažādas paralēli savienotas baterijas sāks efektīvi darboties, kad spēcīgais nokrītas līdz vājā līmenim.

Elektriskās ķēdes elementus var savienot divos veidos. Sērijveida savienojums ietver elementu savienošanu savā starpā, un paralēlā savienojumā elementi ir daļa no paralēliem zariem. Rezistoru savienošanas veids nosaka ķēdes kopējās pretestības aprēķināšanas metodi.

Soļi

Seriālais savienojums

Nosakiet, vai ķēde ir virknē. Seriālais savienojums ir viena ķēde bez atzariem. Rezistori vai citi elementi atrodas viens aiz otra.

Saskaitiet atsevišķu elementu pretestības. Sērijas ķēdes pretestība ir vienāda ar visu šajā ķēdē iekļauto elementu pretestību summu. Strāvas stiprums jebkurā sērijas ķēdes daļā ir vienāds, tāpēc pretestības vienkārši summējas.

• Piemēram, sērijas ķēde sastāv no trim rezistoriem ar pretestību 2 omi, 5 omi un 7 omi. Kopējā ķēdes pretestība: 2 + 5 + 7 = 14 omi.

1. Ja katra ķēdes elementa pretestība nav zināma, izmantojiet Ohma likumu: V = IR, kur V ir spriegums, I ir strāva, R ir pretestība. Vispirms atrodiet strāvu un kopējo spriegumu.

   Aizstājējs zināmās vērtības formulā, kas apraksta Ohma likumu. Pārrakstiet formulu V = IR, lai izolētu pretestību: R = V/I. Pievienojiet zināmās vērtības šai formulai, lai aprēķinātu kopējo pretestību.

   • Piemēram, strāvas avota spriegums ir 12 V, bet strāva ir 8 A. Sērijas ķēdes kopējā pretestība ir: R O = 12 V / 8 A = 1,5 omi.

Paralēlais savienojums

1. Nosakiet, vai ķēde ir paralēla. Paralēla ķēde kādā brīdī sazarojas vairākos zaros, kurus pēc tam atkal savieno. Caur katru ķēdes atzaru plūst strāva.

   Aprēķiniet kopējo pretestību, pamatojoties uz katras filiāles pretestību. Katrs rezistors samazina strāvu, kas plūst caur vienu kāju, tāpēc tas maz ietekmē ķēdes kopējo pretestību. Formula kopējās pretestības aprēķināšanai: kur R 1 ir pirmā zara pretestība, R 2 ir otrā zara pretestība un tā tālāk līdz pēdējam zaram R n.

   Aprēķiniet pretestību no zināmās strāvas un sprieguma. Dariet to, ja nav zināma katra ķēdes elementa pretestība.

   Aizvietojiet zināmās vērtības Ohma likuma formulā. Ja ir zināma ķēdes kopējā strāva un spriegums, kopējo pretestību aprēķina, izmantojot Ohma likumu: R = V/I.

   • Piemēram, paralēlā ķēdē spriegums ir 9 V, un kopējā strāva ir 3 A. Kopējā pretestība: R O = 9 V / 3 A = 3 omi.

2. Meklējiet zarus ar nulles pretestību. Ja paralēlas ķēdes atzaram vispār nav pretestības, tad visa strāva plūdīs caur šādu atzaru. Šajā gadījumā ķēdes kopējā pretestība ir 0 omi.

Kombinētais savienojums

Sadaliet kombinēto ķēdi virknē un paralēli. Kombinētā ķēde ietver elementus, kas ir savienoti gan virknē, gan paralēli. Apskatiet shēmas shēmu un padomājiet, kā to sadalīt daļās ar virknē un paralēli savienotiem elementiem. Izsekojiet katrai sadaļai, lai būtu vieglāk aprēķināt kopējo pretestību.

• Piemēram, ķēdē ietilpst rezistors, kura pretestība ir 1 omi, un rezistors, kura pretestība ir 1,5 omi. Aiz otrā rezistora ķēde sazarojas divos paralēlos zaros - vienā atzarā ir rezistors ar pretestību 5 omi, bet otrajā ar pretestību 3 omi. Izsekojiet divus paralēlus zarus, lai tos iezīmētu shēmas shēmā.

1. Atrodiet paralēlās ķēdes pretestību. Lai to izdarītu, izmantojiet formulu, lai aprēķinātu paralēlās ķēdes kopējo pretestību: 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)))).

   Vienkāršojiet ķēdi. Kad esat atradis paralēlās ķēdes kopējo pretestību, varat to aizstāt ar vienu elementu, kura pretestība ir vienāda ar aprēķināto vērtību.

   • Mūsu piemērā atbrīvojieties no divām paralēlām kājām un nomainiet tās ar vienu 1,875 omu rezistoru.

2. Saskaitiet virknē savienoto rezistoru pretestības. Aizstājot paralēlo ķēdi ar vienu elementu, jūs iegūstat virknes ķēdi. Sērijas ķēdes kopējā pretestība ir vienāda ar visu šajā ķēdē iekļauto elementu pretestību summu.