In fisika word die onderwerp van parallelle en serieverbinding bestudeer, en dit kan nie net geleiers wees nie, maar ook kapasitors. Dit is hier belangrik om nie verward te raak oor hoe elkeen van hulle op die diagram lyk nie. En pas dan spesifieke formules toe. Terloops, jy moet hulle uit jou kop onthou.
Hoe om tussen hierdie twee verbindings te onderskei?
Kyk noukeurig na die diagram. As die drade as 'n pad voorgestel word, sal die motors daarop die rol van weerstande speel. Op 'n reguit pad sonder enige vurke ry motors een na die ander, in 'n ketting. Die serieverbinding van geleiers lyk ook dieselfde. Die pad kan in hierdie geval 'n onbeperkte aantal draaie hê, maar nie 'n enkele kruising nie. Maak nie saak hoe die pad (drade) geswaai het nie, die masjiene (weerstande) sal altyd een na die ander, in een ketting geleë wees.
Dit is heeltemal 'n ander saak as 'n parallelle verbinding oorweeg word. Dan kan die weerstande aan die begin met atlete vergelyk word. Hulle iselkeen staan op sy eie baan, maar hulle het dieselfde bewegingsrigting, en die wenstreep is op dieselfde plek. Net so, resistors - elkeen van hulle het sy eie draad, maar hulle is almal een of ander tyd verbind.
Formules vir huidige sterkte
Dit word altyd in die onderwerp "Elektrisiteit" bespreek. Parallelle en serieverbindings beïnvloed die hoeveelheid stroom in resistors op verskillende maniere. Vir hulle word formules afgelei wat onthou kan word. Maar dit is genoeg om net die betekenis te onthou wat in hulle belê is.
Dus, die stroom in serieverbinding van geleiers is altyd dieselfde. Dit wil sê, in elk van hulle is die waarde van die huidige sterkte nie anders nie. Jy kan 'n analogie trek as jy 'n draad met 'n pyp vergelyk. Daarin vloei water altyd op dieselfde manier. En alle struikelblokke op sy pad sal met dieselfde krag weggevee word. Dieselfde met huidige. Daarom lyk die formule vir die totale stroom in 'n stroombaan met 'n serieverbinding van resistors soos volg:
I gen=I 1=I 2
Hier dui die letter I die sterkte van die stroom aan. Dit is 'n algemene notasie, so jy moet dit onthou.
Die stroom in parallelverbinding sal nie meer 'n konstante waarde wees nie. Met dieselfde analogie met 'n pyp, blyk dit dat die water in twee strome verdeel sal word as die hoofpyp 'n vertakking het. Dieselfde verskynsel word met stroom waargeneem wanneer 'n vertakking van drade in sy pad verskyn. Die formule vir die totale stroomsterkte wanneer die geleiers in parallel verbind is:
I gen=I 1 + I 2
As die vertakking bestaan uit drade watmeer as twee, dan sal daar in die formule hierbo meer terme met dieselfde getal wees.
Formules vir stres
Wanneer 'n stroombaan oorweeg word waarin die geleiers in serie gekoppel is, word die spanning in die hele seksie bepaal deur die som van hierdie waardes op elke spesifieke weerstand. Jy kan hierdie situasie met plate vergelyk. Dit sal maklik wees vir een persoon om een van hulle vas te hou, hy sal ook die tweede een naby kan vat, maar met moeite. Een persoon sal nie meer drie borde langs mekaar kan hou nie, die hulp van 'n tweede sal nodig wees. Ens. Mense se pogings klop.
Die formule vir die totale spanning van 'n gedeelte van 'n stroombaan met 'n serieverbinding van geleiers lyk soos volg:
U gen=U 1 + U 2, waar U die benaming is wat aangeneem is vir elektriese spanning.
'n Ander situasie ontstaan as 'n parallelle verbinding van resistors oorweeg word. Wanneer plate bo-op mekaar gestapel word, kan dit steeds deur een persoon vasgehou word. Jy hoef dus niks by te voeg nie. Dieselfde analogie word waargeneem wanneer die geleiers in parallel verbind is. Die spanning op elkeen van hulle is dieselfde en gelyk aan dit wat op almal gelyktydig is. Die formule vir totale spanning is:
U gen=U 1=U 2
Formules vir elektriese weerstand
Jy kan hulle nie meer memoriseer nie, maar ken die formule van Ohm se wet en lei die gewenste een daaruit af. Dit volg uit hierdie wet datspanning is gelyk aan die produk van stroom en weerstand. Dit wil sê, U=IR, waar R die weerstand is.
Dan hang die formule waarmee jy sal moet werk af van hoe die geleiers verbind is:
- in reeks, so jy het gelykheid vir spanning nodig - IgenRtotaal=I1R1 + I2R2;
- in parallel is dit nodig om die formule vir die huidige sterkte te gebruik - Utotaal / Rtotaal=U 1/ R1 + U2 / R2 .
Gevolg deur eenvoudige transformasies, wat gebaseer is op die feit dat in die eerste gelykheid al die strome dieselfde waarde het, en in die tweede - die spannings gelyk is. Hulle kan dus verkort word. Dit wil sê, die volgende uitdrukkings word verkry:
- R gen=R 1 + R 2 (vir serieverbinding van geleiers)
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(wanneer parallel gekoppel).
Wanneer die aantal resistors wat aan die netwerk gekoppel is, toeneem, verander die aantal terme in hierdie uitdrukkings.
Dit is opmerklik dat die parallelle en serieverbinding van geleiers 'n ander effek op die totale weerstand het. Die eerste van hulle verminder die weerstand van die stroombaangedeelte. Boonop blyk dit minder te wees as die kleinste van die weerstande wat gebruik word. Wanneer in serie gekoppel is, is alles logies: die waardes word bymekaar getel, dus sal die totale getal altyd die grootste wees.
Werk tans
Die vorige drie groothede vorm die wette van parallelle verbinding en serierangskikking van geleiers in 'n stroombaan. Daarom is dit noodsaaklik om hulle te ken. Oor werk en krag moet jy net die basiese formule onthou. Dit is soos volg geskryf: A \u003d IUt, waar A die werk van die stroom is, t is die tyd van sy deurgang deur die geleier.
Om die totale werk met 'n reeksverbinding te bepaal, moet jy die spanning in die oorspronklike uitdrukking vervang. Jy kry die gelykheid: A \u003d I(U 1 + U 2)t, maak die hakies oop waarin dit blyk dat die werk op die hele afdeling is gelyk aan die bedrag op elke spesifieke huidige verbruiker.
Die redenasie verloop soortgelyk as 'n parallelle verbindingskema oorweeg word. Slegs die huidige sterkte is veronderstel om vervang te word. Maar die resultaat sal dieselfde wees: A=A 1 + A 2.
Huidige krag
Wanneer jy 'n formule vir drywing (notasie "P") van 'n stroombaangedeelte aflei, moet jy weer een formule gebruik: P \u003d UI. Na sulke redenasies, blyk dit dat parallelle en serieverbindings is beskryf deur so 'n formule vir krag: P \u003d P1 + P 2.
Dit wil sê, maak nie saak hoe die skemas opgestel word nie, die totale krag sal die som wees van diegene wat by die werk betrokke is. Dit verklaar die feit dat dit onmoontlik is om baie kragtige toestelle op dieselfde tyd in die woonstelnetwerk in te sluit. Sy kan net nie die vrag vat nie.
Hoe beïnvloed die verbinding van geleiers die herstel van die Nuwejaarskrans?
Onmiddellik nadat een van die gloeilampe uitgebrand het, word dit duidelik hoe hulle verbind is. Byseriële verbinding, nie een van hulle sal brand nie. Dit is te wyte aan die feit dat 'n lamp wat onbruikbaar geword het, 'n breuk in die stroombaan veroorsaak. Daarom moet jy alles nagaan om te bepaal watter een uitgebrand is, dit vervang - en die krans sal begin werk.
As dit 'n parallelle verbinding gebruik, hou dit nie op werk as een van die gloeilampe faal nie. Die ketting sal immers nie heeltemal gebreek word nie, maar slegs een parallelle deel. Om so 'n krans te herstel, hoef jy nie al die elemente van die stroombaan na te gaan nie, maar slegs dié wat nie gloei nie.
Wat gebeur met 'n stroombaan as kapasitors ingesluit is in plaas van resistors?
Wanneer hulle in serie gekoppel is, word die volgende situasie waargeneem: ladings van die pluspunte van die kragbron kom slegs na die buitenste plate van die uiterste kapasitors. Diegene tussenin slaag eenvoudig daardie lading langs die ketting. Dit verklaar die feit dat dieselfde ladings op al die plate verskyn, maar met verskillende tekens. Daarom kan die elektriese lading van elke kapasitor wat in serie gekoppel is soos volg geskryf word:
q gen =q 1=q 2.
Om die spanning op elke kapasitor te bepaal, sal jy die formule moet ken: U=q / C. Daarin is C die kapasitansie van die kapasitor.
Totale spanning volg dieselfde wet as resistors. As ons dus die spanning in die kapasitansieformule met die som vervang, kry ons dat die totale kapasitansie van die toestelle bereken moet word deur die formule te gebruik:
C=q / (U 1 + U2).
Jy kan hierdie formule vereenvoudig deur die breuke om te draai en die verhouding van spanning tot laai met kapasitansie te vervang. Dit blyk die volgende gelykheid: 1 / С=1 / С 1 + 1 / С 2.
Die situasie lyk ietwat anders wanneer die kapasitors in parallel gekoppel is. Dan word die totale lading bepaal deur die som van alle ladings wat op die plate van alle toestelle ophoop. En die spanningswaarde word steeds volgens algemene wette bepaal. Daarom is die formule vir die totale kapasitansie van kapasitors wat parallel gekoppel is:
С=(q 1 + q 2) / U.
Dit wil sê, hierdie waarde word beskou as die som van elk van die toestelle wat in die verbinding gebruik word:
S=S 1 + S 2.
Hoe om die totale weerstand van 'n arbitrêre verbinding van geleiers te bepaal?
Dit is een waarin opeenvolgende afdelings parallelle vervang, en omgekeerd. Vir hulle is al die beskryfde wette steeds geldig. Net jy hoef dit in fases toe te pas.
Eerstens is dit veronderstel om die skema geestelik uit te brei. As dit moeilik is om dit voor te stel, moet jy teken wat gebeur. Die verduideliking sal duideliker word as ons dit met 'n spesifieke voorbeeld oorweeg (sien figuur).
Dit is gerieflik om vanaf punte B en C te begin teken. Hulle moet op 'n afstand van mekaar en vanaf die rande van die vel geplaas word. Aan die linkerkant nader een draad punt B, en twee is reeds na regs gerig. Punt B, aan die ander kant, het twee takke aan die linkerkant, en een draad daarna.
Nou moet jy die spasie tussen hierdie vulkolletjies. Drie weerstande met koëffisiënte van 2, 3 en 4 moet langs die boonste draad geplaas word, en die een met 'n indeks van 5 sal van onder af gaan. Die eerste drie is in serie gekoppel. Met die vyfde weerstand is hulle in parallel.
Die oorblywende twee resistors (die eerste en sesde) is in serie verbind met die beskoude gedeelte van die BV. Daarom kan die tekening eenvoudig aangevul word met twee reghoeke aan weerskante van die geselekteerde punte. Dit bly om die formules toe te pas vir die berekening van die weerstand:
- eerste die een gegee vir reeksverbinding;
- dan vir parallel;
- en weer vir opeenvolgende.
Op hierdie manier kan jy enige, selfs baie komplekse skema ontplooi.
Die probleem van reeksverbinding van geleiers
Toestand. Twee lampe en 'n weerstand is in 'n stroombaan agter mekaar verbind. Die totale spanning is 110 V en die stroom is 12 A. Wat is die waarde van die resistor as elke lamp op 40 V gegradeer is?
Besluit. Aangesien 'n serieverbinding oorweeg word, is die formules vir sy wette bekend. Jy moet hulle net korrek toepas. Begin deur die spanningswaarde oor die resistor uit te vind. Om dit te doen, moet jy twee keer die spanning van een lamp van die totaal aftrek. Dit blyk 30 V.
Nou dat twee hoeveelhede bekend is, U en I (die tweede daarvan word in die toestand gegee, aangesien die totale stroom gelyk is aan die stroom in elke reeksverbruiker), kan ons die weerstand van die weerstand bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet. Dit blyk 2,5 ohm te wees.
Antwoord. Die weerstand van die weerstand is 2,5 ohm.
Taakvir aansluiting van kapasitors, parallel en serie
Toestand. Daar is drie kapasitors met kapasiteite van 20, 25 en 30 mikrofarads. Bepaal hul totale kapasitansie wanneer dit in serie en parallel gekoppel is.
Besluit. Dit is makliker om met 'n parallelle verbinding te begin. In hierdie situasie moet al drie waardes net bygevoeg word. Dus, die totale kapasitansie is 75uF.
Die berekeninge sal ietwat meer ingewikkeld wees wanneer hierdie kapasitors in serie gekoppel word. Na alles, moet jy eers die verhouding van eenheid tot elk van hierdie vermoëns vind, en dan by mekaar voeg. Dit blyk dat die eenheid gedeel deur die totale kapasiteit 37/300 is. Dan is die verlangde waarde ongeveer 8 mikrofarads.
Antwoord. Die totale kapasitansie in serieverbinding is 8 uF, parallel - 75 uF.
