Sériové, paralelní a smíšené zapojení rezistorů.

Žádná operace v elektronice nebo elektrotechnice se neobejde bez výpočtu odporu. V tomto případě se uvažuje pouze úsek obvodu, ve kterém je umístěno smíšené zapojení rezistorů. Inženýři a fyzici musí přesně porozumět tomu, jak se výpočty v takových schématech vyskytují. Celkem existuje několik typů připojení, která se používají v obvodech různé složitosti.

Sériové připojení

Existují takové způsoby připojení odporů: sériové, paralelní a kombinované. Při sériovém zapojení je konec prvního odporu spojen se začátkem druhého a jeho část s třetím. Takto fungují se všemi součástmi. To znamená, že všechny součásti řetězce na sebe navazují. V takovém zapojení jimi projde jeden společný elektrický proud. Pro taková schémata fyzici používají vzorec, ve kterém mezi body A a B existuje pouze jedna cesta pro tok nabitých elektronů.

Odolnost proti protékající elektřině závisí na počtu připojených rezistorů. Čím více komponent, tím vyšší je. Vypočítá se pomocí vzorce: R celkem = R1+R2+…+Rn, kde:

• R total je součet všech odporů;
• R1 – první rezistor;
• R2 – druhá složka;
• Rn je poslední složka v řetězci.

Paralelní připojení

Paralelní připojení znamená připojení začátku rezistorů k jednomu bodua končí na druhé. Samotné komponenty jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe a jejich počet není omezen. Elektřina protéká každou komponentou samostatně a volí jednu z několika cest.

Protože je v obvodu více součástek a proudových cest, je odpor mnohem nižší než u sériového zapojení. To znamená, že celkové množství protiúčinku klesá úměrně s nárůstem počtu složek. Vzorec pro stanovení celkové velikosti elektrického odporu je: 1/R celkem = 1/R1+1/R2+…+1/Rn.

Při výpočtech by měl být celkový odpor vždy menší než kterákoli ze součástí obvodu. Způsob výpočtu součtu odporu pro obvod dvou rezistorů je mírně odlišný: 1/R celkem = (R1 x R2)/(R1+R2). Pokud mají součásti v systému stejné hodnoty odporu, pak se celkový počet bude rovnat polovině jedné ze součástí.

Smíšená varianta

Při smíšeném zapojení odporů se kombinuje sériový a paralelní připojovací obvod. V tomto případě je několik součástek zapojeno jedním způsobem a jiné jiným způsobem, ale všechny jsou součástí jednoho obvodu. Ve fyzice se tento způsob zapojení nazývá sériově paralelní.

Pro výpočet velikosti odporu vůči elektřině musí být obvod rozdělen na malé části, ve kterých jsou odpory zapojeny stejným způsobem. Poté se provedou výpočty podle algoritmu:

• v obvodu s paralelně zapojenými součástmi vypočítejte ekvivalentní odpor;
• poté se vypočítá odpor v sériově zapojených sekcích obvodu;
• vizuální znázornění je třeba překreslit, obvykle se získá obvod s odpory zapojenými do série;
• vypočítat odpor v novém obvodu pomocí jednoho ze dvou vzorců.

Příklad vám pomůže lépe porozumět metodám výpočtu. Pokud je v obvodu pouze pět součástí, mohou být uspořádány odlišně. Začátek prvního rezistoru je připojen k bodu A, konec k B. Z něj vychází samostatný obvod s kombinovaným zapojením. Druhá a třetí součástka jsou na sériové lince, čtvrtá součástka je s nimi paralelní. Poslední rezistor pochází z koncového bodu tohoto obvodu – G.

Nejprve vypočítat součet odporu sériové části vnitřního obvodu: R2+R3. Poté se obvod překreslí tak, aby se druhá a třetí součástka spojily do jedné. V důsledku toho je vnitřní obvod zapojen paralelně. Nyní je jeho opozice vypočtena: (R2,3xR4)/(R2,3+R4). Výsledný obvod můžete nakreslit podruhé.

Obvod bude mít tři rezistory zapojené do série. Navíc průměr zahrnuje parametry druhé, třetí a čtvrté složky.

Nyní můžete zjistit celkovou velikost odporu. Chcete-li to provést, sečtěte odolnost vůči indikátorům elektřiny první, páté a dalších součástí. Vzorec bude vypadat takto: R1+(R2,3xR4)/(R2,3+R4)+R5. Můžete do něj okamžitě nahradit všechny parametry součásti.

V praxi se metody sériového a paralelního připojení používají zřídka, protože obvody v zařízeních jsou obvykle složité. Proto se rezistory v obvodech často zapojují kombinovaným způsobem. Odpor se v takových případech vypočítává krok za krokem.

Pokud okamžitě vložíte čísla do obecného vzorce, můžete dělat chyby a získat nesprávné výsledky. To může nepříznivě ovlivnit provoz elektrického spotřebiče.

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