Последовательное и параллельное соединение проводников — простая физика, схемы, формулы

Известно, что ток в электрической сети перемещается при помощи проводников и следует от источника питания к любому предмету бытовой техники и электрооборудованию.

Схемы состоят из выполненной из меди проводки и определенного количества приемников, сопротивление в которых разное. Наиболее распространенные типы – путем последовательного подсоединения и параллельного. Может встретиться и смешанный, когда прибегают к обоим видам.

Проектируя цепи, нужно обязательно исходить из того, что схемы отнюдь не одинаковы и имеют свои, присущие им качества. Люди в повседневной жизни постоянно убеждаются в том, что от соединения проводников зависят многие происходящие явления.

На елочной гирлянде могут внезапно погаснуть лампочки одного цвета, поскольку все они соединены последовательно друг за другом. Также именно этот фактор влияет на то, почему все розетки в доме имеют 220 В.

Содержание

Последовательное

В промышленности и в быту проводники обычно соединяются обоими перечисленными выше способами. Последовательное подключение можно охарактеризовать так, что ток поступает как бы по очереди.

В действительности это выглядит, когда конечная часть одного проводника подсоединяется к начальной другого. А конец этого соответственно с началом 3-его. Таким образом можно достичь нужной протяженности цепи.

Подобное расположение очень удобно при включении и выключении разных электрических устройств и техники. Наглядный пример – звонок в школе, оповещающий учеников о том, что пришло время немного отдохнуть. Он последовательно подведен к источнику напряжения и ключу.

Такая схема также повсеместно встречается:

  • Для подачи света в пассажирские поезда и трамваи.
  • В праздничных гирляндах.
  • В карманных фонариках.
  • В амперметре для измерения тока.

Таким образом, провода соединяют оба конца цепи, без каких-либо ответвлений.

Отличительные особенности

Чтобы их рассмотреть, можно взять разные участки и использовать следующие обозначения:

  • I1 и I2 – ток;
  • U1 и U2 – напряжение;
  • R1 и R2 – сопротивление.

Зависимость определяется:

  • I = I1 = I2
  • U = U1 + U2
  • R = R1 + R2.

Чтобы удостовериться в правильности данных значений, можно использовать специальные приборы. Проведя ряд экспериментов, легко убедиться, что при последовательном подсоединении наблюдается тенденция:

  • Постоянная и неизменная сила тока.
  • Напряжение складывается из его показателя на отрезках.
  • Сопротивление включает в себя то, которое имеется на проводниках.

Такое соотношение действительно, независимо от того, какое их количество участвовало в эксперименте. Сопротивление будет превосходить то, которое имеется на любом конкретном проводнике. Это объясняется увеличением их протяженности, повлечет за собой и повышение.

При определенном числе одинаковых элементов можно вывести формулу:

R = n х R1, где

R1 – сопротивление единичного элемента, а n – их количество.

Несколько иначе производится расчет напряжения U, где его нужно разделить на части. Они будут обладать значениями, в n раз меньшими, чем общее. Для наглядного образца можно взять случай с лампами. При включении в сеть 10 штук равной мощности, не составит труда узнать показатель: U1 = U/10 = 22 вольта.

Имеется один очень важный нюанс, который нельзя проигнорировать. При поломке хотя бы одной составляющей цепи, ток перестает поступать во все другие части. Эта особенность демонстрирует отказ работы всей елочной гирлянды при перегорании лишь одной лампочки. Чтобы заставить систему вновь функционировать, необходимо найти ту, которая вышла из строя.

Параллельное

Это еще одна разновидность соединения проводников в электрической сети. Для данного типа характерно размещение начал всех проводников в одной точке цепочки электричества, а окончаний — в другой.

К данному методу прибегают при необходимости подключения электроприборов обособленно, отдельно от других. Такой порядок наиболее удобен в квартирах и частных жилых строениях.

Если произошел сбой в работе какой-то бытовой техники, то это не повлечет за собой отказа в функционировании другого электрического устройства. Отключив чайник, холодильник продолжит морозить, а перегоревшая лампочка в люстре не оставит помещение без света из-за того, что другие не погаснут.

Примеры параллельного соединения:

  • Освещение в просторных супермаркетах, магазинах и других местах торговли.
  • Электрооборудование в жилище.
  • Компьютеры в кабинете информатики.
  • Прибор вольтметр.

На отрезках напряжение является неизменной величиной:

U = U1 = U2 = … = Un.

Отсюда ясно видно, что начала и концы соединены, а сами они находятся параллельно. Цепь нередко содержит пару, тройку, а то и большее количество параллельно расположенных проводников.

Свойства

Чтобы убедиться, что это соответствует действительности, можно провести исследование. Для измерения тока подойдут 2 подключенные параллельно лампы накаливания с одинаковым сопротивлением. Для проверки к ним подсоединен свой амперметр. Дополнительный прибор используется для контроля всей цепи.

Схема также включает источник питания и ключ, нужно будет определить значения:

  • Лампа 1 — I1
  • Лампа 2 – I2.

Амперметр установит суммарную величину силы тока при параллельном соединении:

I = I1 + I2.

В отличие от предыдущего случая последовательного подключения, при прекращении подачи света одной из лампочек, другая продолжит освещать жилое пространство или цех на производстве. Путем вычислений аналогично выясняют сопротивление, которое заменит все составляющие электрической сети. Согласно правилу Ома, при параллельном подключении I = U/R, тогда выводят:

U/R = U1/R1 + U2/R2, где

R – показатель сопротивления, R1 и R2 – значение в лампочках, а U = U1 = U2 – указанный прибором результат. Также нужно учесть, что токи на участках цепи будут равны общему показателю. Исходя из этого, получается следующая величина:

1/R = 1/R1 + 1/R2.

Если в подобной цепи будут добавлены другие элементы, то соответственно вырастет их число в формуле. Поскольку эквивалентное сопротивление не столь велико, сила тока будет значительной. Это обстоятельство следует иметь ввиду, включая в розетки слишком много электроприборов. Из-за увеличения силы тока кабельные линии могут перегреться, что приведет к их возгоранию.

Чтобы не возникло проблем с электропроводкой и обеспечением домов электроэнергией, нужно хорошо представлять себе, что означают последовательное и параллельное соединения проводников. Для выполнения сложных строительных и монтажных работ лучше всего обращаться за помощью к специалисту.

Фото параллельного и последовательного соединения

????????????????????????????????????

Автор статьи:
Добавить комментарий