Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов: полный обзор

Как рассчитать мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов. Какие формулы использовать для расчетов. Чем отличается мощность при разных типах соединений.

Основные понятия и формулы для расчета мощности резисторов

Прежде чем рассматривать особенности расчета мощности при различных соединениях резисторов, напомним основные формулы:

• Мощность: P = I² * R = U² / R = U * I
• Закон Ома: I = U / R
• Сопротивление последовательного соединения: R = R1 + R2 + R3 + …
• Сопротивление параллельного соединения: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Эти базовые формулы понадобятся нам для дальнейших расчетов мощности в различных схемах соединения резисторов.

Мощность при последовательном соединении резисторов

При последовательном соединении резисторов через все элементы проходит одинаковый ток. Как это влияет на мощность?

Общая мощность при последовательном соединении равна сумме мощностей отдельных резисторов:

P = P1 + P2 + P3 + …

При этом мощность каждого резистора можно рассчитать по формуле:

Pi = I² * Ri

Где I — общий ток в цепи, Ri — сопротивление конкретного резистора.

Пример расчета мощности при последовательном соединении

Рассмотрим схему с тремя последовательно соединенными резисторами: R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом. Напряжение на схеме U = 60 В.

1. Рассчитаем общее сопротивление: R = 10 + 20 + 30 = 60 Ом
2. Найдем ток: I = U / R = 60 / 60 = 1 А
3. Мощность на каждом резисторе: P1 = 1² * 10 = 10 Вт P2 = 1² * 20 = 20 Вт P3 = 1² * 30 = 30 Вт
4. Общая мощность: P = 10 + 20 + 30 = 60 Вт

Как видим, мощность распределяется пропорционально сопротивлениям резисторов.

Мощность при параллельном соединении резисторов

При параллельном соединении напряжение на всех резисторах одинаковое, а токи распределяются обратно пропорционально сопротивлениям. Как это сказывается на мощности?

Общая мощность при параллельном соединении также равна сумме мощностей отдельных резисторов:

P = P1 + P2 + P3 + …

Мощность каждого резистора можно рассчитать по формуле:

Pi = U² / Ri

Где U — общее напряжение, Ri — сопротивление конкретного резистора.

Пример расчета мощности при параллельном соединении

Рассмотрим схему с тремя параллельно соединенными резисторами: R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом. Напряжение U = 60 В.

1. Рассчитаем общее сопротивление: 1/R = 1/10 + 1/20 + 1/30 = 0.1 + 0.05 + 0.033 = 0.183 R ≈ 5.46 Ом
2. Найдем общий ток: I = U / R = 60 / 5.46 ≈ 11 А
3. Мощность на каждом резисторе: P1 = 60² / 10 = 360 Вт P2 = 60² / 20 = 180 Вт P3 = 60² / 30 = 120 Вт
4. Общая мощность: P = 360 + 180 + 120 = 660 Вт

В параллельном соединении мощность распределяется обратно пропорционально сопротивлениям резисторов.

Сравнение мощности при последовательном и параллельном соединении

Какие ключевые различия можно отметить в распределении мощности при разных типах соединений?

• При последовательном соединении общая мощность меньше, чем при параллельном (при том же напряжении)
• В последовательном соединении больше мощность выделяется на резисторах с большим сопротивлением
• В параллельном соединении больше мощность выделяется на резисторах с меньшим сопротивлением
• При параллельном соединении общий ток больше, чем при последовательном

Практическое применение расчетов мощности резисторов

Зачем нужно уметь рассчитывать мощность при различных соединениях резисторов? Это имеет большое практическое значение:

• Для правильного выбора номиналов резисторов в электрических схемах
• Для расчета тепловыделения в электронных устройствах
• При проектировании систем охлаждения электроники
• Для оптимизации энергопотребления электрических цепей
• При разработке систем защиты от перегрузок

Понимание распределения мощности позволяет создавать более эффективные и надежные электронные устройства.

Особенности расчета мощности в сложных цепях

В реальных электрических схемах часто встречаются комбинации последовательного и параллельного соединения резисторов. Как рассчитать мощность в таких случаях?

1. Разбить схему на участки с однотипным соединением
2. Рассчитать эквивалентное сопротивление для каждого участка
3. Определить токи и напряжения на каждом участке
4. Рассчитать мощность для каждого участка по соответствующим формулам
5. Сложить мощности всех участков

Такой подход позволяет анализировать распределение мощности даже в самых сложных электрических цепях.

Влияние температуры на мощность резисторов

При расчете мощности резисторов важно учитывать температурную зависимость сопротивления. Как температура влияет на мощность?

• С ростом температуры сопротивление металлических проводников увеличивается
• Увеличение сопротивления приводит к росту выделяемой мощности
• Рост мощности вызывает дальнейшее повышение температуры

Этот эффект может привести к тепловому пробою резистора, если не предусмотреть достаточное охлаждение. При проектировании электрических схем необходимо учитывать максимальную рабочую температуру компонентов.

Заключение

Расчет мощности при различных соединениях резисторов — важный навык для разработчиков электронной техники. Мы рассмотрели основные формулы и особенности расчета для последовательного и параллельного соединения. Понимание этих принципов позволяет создавать эффективные и надежные электрические схемы.

Мощность при параллельном и последовательном соединении

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников рис. При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников. При параллельном соединении рис. Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов узлы A и B в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Почему при параллельном соединении напряжение одинаковое
• Последовательное и параллельное соединение резисторов
• Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов
• Ток проводников в параллельном и последовательном соединении
• Расчет мощности сопротивления резистора
• Научный форум dxdy
• Последовательное и параллельное соединение резисторов
• СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ
• Последовательное и параллельное соединение
• Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 11. ВСЕ Способы соединения резисторов

Почему при параллельном соединении напряжение одинаковое

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Когда выйдет в продажу i9 в мире? Есть любая информация? Возможна ли дружба между процессор amd phenom ii x6 t и видеокартой rx 8gb 1 ставка.

Лидеры категории Антон Владимирович Искусственный Интеллект. Кислый Высший разум. Максим Максим Ученик 86 , на голосовании 4 года назад. Голосование за лучший ответ. TB Мудрец 4 года назад при параллельном увеличивается. Комментарий удален TB Мудрец не изменяется. Станислав Бондаренко Гуру 4 года назад параллельном. Дмитрий М Мастер 4 года назад при параллельном увеличивается мощность, при последовательном — сопротивление. Комментарий удален Дмитрий М Мастер мощность будет как у меньшего по мощности резистора.

Loony Искусственный Интеллект 4 года назад Если резисторы имеют одинаковое сопротивление, то при параллельном их соединении суммарная рассеиваемая мощность увеличивается, а общее сопротивление, соответственно уменьшается. Например, нужен резистор с номиналом ом на мощность 10 ватт. Его можно заменить резисторами на 2 ватта и номиналом ом, соединив их параллельно — 5 штук. Комментарий удален Loony Искусственный Интеллект О какой мощности речь? Если о предельно-допустимой, то у каждого резистора, как его не подсоединяй она не изменится — она определяется его размерами и так далее.

А мощность, которая на нём выделяется рана произведению тока на падение напряжения. Александр Полеванов Мудрец 4 года назад Резюмирую. Параллельное соединение. Общее сопротивление обуславливается суммой их проводимостей, т. Мощность их складывается, т. Последовательное соединение. Но их мощность определяется по наименьшему в последовательной цепи. Последовательное соединение Немного и кратко дешифрую относительно последовательного соединения. Мощность резисторов так же состоит из тех же значений тока и напряжения, которые в первую очередь обуславливают мощность, значит на них действуют те же законы Кирхгофа и Ома.

Это все равно, что в кованой цепи есть слабое звено. SwStrannik Ученик 3 года назад при параллельном и последовательном соединение мощность суммируются. Данил Матюшонок Знаток 3 года назад не зависимо от типа соединения последовательного, параллельного или смешанного мощность Р не изменяется. Похожие вопросы. Также спрашивают.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение. При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов. Мощность последовательное соединение.

Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка. Закон Джоуля — Ленца. В электрической цепи происходит преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую. Согласно з-ну сохранения энергии работа тока равна количеству выделившегося тепла. Работа и мощность электрического тока. Работа электрического тока:. Мощность электрического тока работа в единицу времени :. В электричестве иногда применяется внесистемная единица работы — кВт.

Ток проводников в параллельном и последовательном соединении

Резисторы между собой могут быть соединены двумя основными способами: последовательно и параллельно. Смешанное соединение резисторов является их комбинацией. Сочетания любых соединений резисторов можно привести к одному резистору, расчетом сопротивления которого R мы сейчас займемся. Параллельное соединение резисторов. Давайте рассчитаем общее сопротивление такой цепи рисунок 1.

Последовательным соединением приемников электрического тока, или, иными словами, потребителей электрического тока называется такое соединение, при котором концевая клемма первого потребителя соединяется с начальной клеммой второго потребителя и так далее. Параллельным соединением потребителей называется такое соединение, при котором к одному полюсу источника напряжения подключены все входные клеммы потребителей, а ко второму полюсу — все выходные клеммы.

Расчет мощности сопротивления резистора

Рисунок 2. Последовательное соединение резисторов. Поэтому при последовательном соединении двух ламп напряжение В будет делиться пополам, и составит В для каждой. Поэтому при параллельном соединении на все резисторы упадет одинаковое напряжение. При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова.

Научный форум dxdy

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов узлы Aи B в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников. Cледует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На зависимости электрического сопротивления металлов от температуры основано действие термометров сопротивления термисторов , позволяющий измерять температуру с точностью до 0, Ко.

Вычисление сопротивления и мощности при параллельном и последовательном соединении резисторов.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах.

СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ

Практически каждому, кто занимался электрикой, приходилось решать вопрос параллельного и последовательного соединения элементов схемы. Тем не менее, все эти и многие другие подобные вопросы легко решаются методом, предложенным еще в самом начале XIX века немецким физиком Георгом Омом. Законы, открытые им, действуют и поныне, а понять их сможет практически каждый. Для того чтобы выяснить, как то или иное соединение проводников повлияет на характеристики схемы, необходимо определиться с величинами, которые характеризуют любую электрическую цепь. Вот основные из них:. Теперь необходимо определиться , как все вышеперечисленные величины зависят одна от другой.

Значительное число приемников, включенных в электрическую цепь электрические лампы, электронагревательные приборы и др.

Последовательное и параллельное соединение

Вычисление сопротивления и мощности при параллельном и последовательном соединении резисторов. Оглавление :: Поиск Техника безопасности :: Помощь. Параллельное или последовательное соединение включение применяется обычно в нескольких случаях. Во-первых , если нет резистора номинала. Во-вторых , если есть потребность получить резистор большей мощности.

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

Зачастую резисторы соединяют последовательно или параллельно для того, чтобы создать более сложные электронные схемы. При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению:. Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:. При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом.

Как изменяется мощность при параллельном соединении

Содержание

• 1 Свойства и технические характеристики резисторов
• 2 Мощность при последовательном соединение
• 3 Мощность при паралл ельном соединение
• 4 Свойства и технические характеристики резисторов
• 5 Мощность при последовательном соединение
• 6 Мощность при паралл ельном соединение

Параллельным соединением резисторов (или приемников энергии, ветвей,сопротивлений) называется такое, при котором к одним и тем же двум узлам электрической цепи (рисунок 1) присоединены несколько резисторов (ветвей).

Рис. 1 Изображение параллельного соединения трех резисторов

Проводимость при параллельном соединении

Сопротивление при параллельном соединении:

Для трёх параллельно соединенных сопротивлений

Для двух параллельно соединенных сопротивлений

Для ветвей с одинаковым сопротивлением где n количество ветвей

Ток при параллельном соединении

Мощность при параллельном соединении

Доказательство

Так как резисторы присоединены к одним и тем же узлам, то каждый из них находится под одинаковым напряжением U. Согласно закону Ома токи в сопртивлениях определяются по формулам

Из этих формул следует, что токи в параллельных ветвях с сопротивлениями распределяются прямо пропорционально проводимостям ветвей или обратно пропорционально их сопротивлениям. Ряд параллельно соединенных резисторов можно заменить эквивалентным с сопротивлением R, значение которого должно быть таким, чтобы при том же напряжении на выводах ток в эквивалентном резисторе был равен сумме токов в отдельных ветвях:

т. е. эквивалентная проводимость параллельного соединения резисторов равна сумме проводимостей всех параллельных ветвей. Следовательно, эквивалентное сопротивление будет меньше самого малого из параллельно соединенных резисторов.
Формула (1) дает возможность определить и эквивалентное сопротивление параллельного соединения резисторов. Например, при трех ветвях эквивалентная проводимость

и эквивалентное сопротивление

Для двух резисторов

Если сопротивление ветвей одинаково R1 = R2 = R3, то можно воспользоваться формулой

в общем случае при соединении n резисторов с одинаковым сопротивлением R1 эквивалентное сопротивление равно

Мощности параллельно соединенных резисторов равна сумме мощностей всех резисторов

Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах. Все подобные сопротивления имеют свои индивидуальные качества. Например, мощность при паралл ельном и последовательном соединении резисторов будет различной. Поэтому на практике очень часто используются различные методики расчетов, благодаря которым возможно получение точных результатов.

Свойства и технические характеристики резисторов

Как уже отмечалось, резисторы в электрических цепях и схемах выполняют регулировочную функцию. С этой целью используется закон Ома, выраженный формулой: I = U/R. Таким образом, с уменьшением сопротивления происходит заметное возрастание тока. И, наоборот, чем выше сопротивление, тем меньше ток. Благодаря этому свойству, резисторы нашли широкое применение в электротехнике. На этой основе создаются делители тока, использующиеся в конструкциях электротехнических устройств.

Помимо функции регулировки тока, резисторы применяются в схемах делителей напряжения. В этом случае закон Ома будет выглядеть несколько иначе: U = I x R. Это означает, что с ростом сопротивления происходит увеличение напряжения. На этом принципе строится вся работа устройств, предназначенных для деления напряжения. Для делителей тока используется паралл ельное соединение резисторов, а для делителей напряжения – последовательное.

На схемах резисторы отображаются в виде прямоугольника, размером 10х4 мм. Для обозначения применяется символ R, который может быть дополнен значением мощности данного элемента. При мощности свыше 2 Вт, обозначение выполняется с помощью римских цифр. Соответствующая надпись наносится на схеме возле значка резистора. Мощность также входит в состав маркировки, нанесенной на корпус элемента. Единицами измерения сопротивления служат ом (1 Ом), килоом (1000 Ом) и мегаом (1000000 Ом). Ассортимент резисторов находится в пределах от долей ома до нескольких сотен мегаом. Современные технологии позволяют изготавливать данные элементы с довольно точными значениями сопротивления.

Важным параметром резистора считается отклонение сопротивления. Его измерение осуществляется в процентах от номинала. Стандартный ряд отклонений представляет собой значения в виде: +20, +10, +5, +2, +1% и так далее до величины +0,001%.

Большое значение имеет мощность резистора. По каждому из них во время работы проходит электрический ток, вызывающий нагрев. Если допустимое значение рассеиваемой мощности превысит норму, это приведет к выходу из строя резистора. Следует учитывать, что в процессе нагревания происходит изменение сопротивления элемента. Поэтому если устройства работают в широких диапазонах температур, применяется специальная величина, именуемая температурным коэффициентом сопротивления.

Для соединения резисторов в схемах используются три разных способа подключения — паралл ельное, последовательное и смешанное. Каждый способ обладает индивидуальными качествами, что позволяет применять данные элементы в самых разных целях.

Мощность при последовательном соединение

При соединение резисторов последовательно электрический ток по очереди проходит через каждое сопротивление. Значение тока в любой точке цепи будет одинаковым. Данный факт определяется с помощью закона Ома. Если сложить все сопротивления, приведенные на схеме, то получится следующий результат: R = 200+100+51+39 = 390 Ом.

Учитывая напряжение в цепи, равное 100 В, по закону Ома сила тока будет составлять I = U/R = 100/390 = 0,256 A. На основании полученных данных можно рассчитать мощность резисторов при последовательном соединении по следующей формуле: P = I 2 x R = 0,256 2 x 390 = 25,55 Вт.

Таким же образом можно рассчитать мощность каждого отдельно взятого резистора:

• P₁ = I 2 x R₁ = 0,256 2 x 200 = 13,11 Вт;
• P₂ = I 2 x R₂ = 0,256 2 x 100 = 6,55 Вт;
• P₃ = I 2 x R₃ = 0,256 2 x 51 = 3,34 Вт;
• P₄ = I 2 x R₄ = 0,256 2 x 39 = 2,55 Вт.

Если сложить полученные мощность, то полная Р составит: Р = 13,11+6,55+3,34+2,55 = 25,55 Вт.

Мощность при паралл ельном соединение

При паралл ельном подключении все начала резисторов соединяются с одним узлом схемы, а концы – с другим. В этом случае происходит разветвление тока, и он начинает протекать по каждому элементу. В соответствии с законом Ома, сила тока будет обратно пропорциональна всем подключенным сопротивлениям, а значение напряжения на всех резисторах будет одним и тем же.

Прежде чем вычислять силу тока, необходимо выполнить расчет полной проводимости всех резисторов, применяя следующую формулу:

• 1/R = 1/R₁+1/R₂+1/R₃+1/R₄ = 1/200+1/100+1/51+1/39 = 0,005+0,01+0,0196+0,0256 = 0,06024 1/Ом.
• Поскольку сопротивление является величиной, обратно пропорциональной проводимости, его значение составит: R = 1/0,06024 = 16,6 Ом.
• Используя значение напряжения в 100 В, по закону Ома рассчитывается сила тока: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
• Зная силу тока, мощность резисторов, соединенных паралл ельно, определяется следующим образом: P = I 2 x R = 6,024 2 x 16,6 = 602,3 Вт.
• Расчет силы тока для каждого резистора выполняется по формулам: I₁ = U/R₁ = 100/200 = 0,5A; I₂ = U/R₂ = 100/100 = 1A; I₃ = U/R₃ = 100/51 = 1,96A; I₄ = U/R₄ = 100/39 = 2,56A. На примере этих сопротивлений прослеживается закономерность, что с уменьшением сопротивления, сила тока увеличивается.

Существует еще одна формула, позволяющая рассчитать мощность при паралл ельном подключении резисторов: P₁ = U 2 /R₁ = 100 2 /200 = 50 Вт; P₂ = U 2 /R₂ = 100 2 /100 = 100 Вт; P₃ = U 2 /R₃ = 100 2 /51 = 195,9 Вт; P₄ = U 2 /R₄ = 100 2 /39 = 256,4 Вт. Сложив мощности отдельных резисторов, получится их общая мощность: Р = Р₁+Р₂+Р₃+Р₄ = 50+100+195,9+256,4 = 602,3 Вт.

Таким образом, мощность при последовательном и паралл ельном соединении резисторов определяется разными способами, с помощью которых можно получить максимально точные результаты.

Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах. Все подобные сопротивления имеют свои индивидуальные качества. Например, мощность при паралл ельном и последовательном соединении резисторов будет различной. Поэтому на практике очень часто используются различные методики расчетов, благодаря которым возможно получение точных результатов.

Свойства и технические характеристики резисторов

Как уже отмечалось, резисторы в электрических цепях и схемах выполняют регулировочную функцию. С этой целью используется закон Ома, выраженный формулой: I = U/R. Таким образом, с уменьшением сопротивления происходит заметное возрастание тока. И, наоборот, чем выше сопротивление, тем меньше ток. Благодаря этому свойству, резисторы нашли широкое применение в электротехнике. На этой основе создаются делители тока, использующиеся в конструкциях электротехнических устройств.

Помимо функции регулировки тока, резисторы применяются в схемах делителей напряжения. В этом случае закон Ома будет выглядеть несколько иначе: U = I x R. Это означает, что с ростом сопротивления происходит увеличение напряжения. На этом принципе строится вся работа устройств, предназначенных для деления напряжения. Для делителей тока используется паралл ельное соединение резисторов, а для делителей напряжения – последовательное.

На схемах резисторы отображаются в виде прямоугольника, размером 10х4 мм. Для обозначения применяется символ R, который может быть дополнен значением мощности данного элемента. При мощности свыше 2 Вт, обозначение выполняется с помощью римских цифр. Соответствующая надпись наносится на схеме возле значка резистора. Мощность также входит в состав маркировки, нанесенной на корпус элемента. Единицами измерения сопротивления служат ом (1 Ом), килоом (1000 Ом) и мегаом (1000000 Ом). Ассортимент резисторов находится в пределах от долей ома до нескольких сотен мегаом. Современные технологии позволяют изготавливать данные элементы с довольно точными значениями сопротивления.

Важным параметром резистора считается отклонение сопротивления. Его измерение осуществляется в процентах от номинала. Стандартный ряд отклонений представляет собой значения в виде: +20, +10, +5, +2, +1% и так далее до величины +0,001%.

Большое значение имеет мощность резистора. По каждому из них во время работы проходит электрический ток, вызывающий нагрев. Если допустимое значение рассеиваемой мощности превысит норму, это приведет к выходу из строя резистора. Следует учитывать, что в процессе нагревания происходит изменение сопротивления элемента. Поэтому если устройства работают в широких диапазонах температур, применяется специальная величина, именуемая температурным коэффициентом сопротивления.

Для соединения резисторов в схемах используются три разных способа подключения — паралл ельное, последовательное и смешанное. Каждый способ обладает индивидуальными качествами, что позволяет применять данные элементы в самых разных целях.

Мощность при последовательном соединение

При соединение резисторов последовательно электрический ток по очереди проходит через каждое сопротивление. Значение тока в любой точке цепи будет одинаковым. Данный факт определяется с помощью закона Ома. Если сложить все сопротивления, приведенные на схеме, то получится следующий результат: R = 200+100+51+39 = 390 Ом.

Учитывая напряжение в цепи, равное 100 В, по закону Ома сила тока будет составлять I = U/R = 100/390 = 0,256 A. На основании полученных данных можно рассчитать мощность резисторов при последовательном соединении по следующей формуле: P = I 2 x R = 0,256 2 x 390 = 25,55 Вт.

Таким же образом можно рассчитать мощность каждого отдельно взятого резистора:

• P₁ = I 2 x R₁ = 0,256 2 x 200 = 13,11 Вт;
• P₂ = I 2 x R₂ = 0,256 2 x 100 = 6,55 Вт;
• P₃ = I 2 x R₃ = 0,256 2 x 51 = 3,34 Вт;
• P₄ = I 2 x R₄ = 0,256 2 x 39 = 2,55 Вт.

Если сложить полученные мощность, то полная Р составит: Р = 13,11+6,55+3,34+2,55 = 25,55 Вт.

Мощность при паралл ельном соединение

При паралл ельном подключении все начала резисторов соединяются с одним узлом схемы, а концы – с другим. В этом случае происходит разветвление тока, и он начинает протекать по каждому элементу. В соответствии с законом Ома, сила тока будет обратно пропорциональна всем подключенным сопротивлениям, а значение напряжения на всех резисторах будет одним и тем же.

Прежде чем вычислять силу тока, необходимо выполнить расчет полной проводимости всех резисторов, применяя следующую формулу:

• 1/R = 1/R₁+1/R₂+1/R₃+1/R₄ = 1/200+1/100+1/51+1/39 = 0,005+0,01+0,0196+0,0256 = 0,06024 1/Ом.
• Поскольку сопротивление является величиной, обратно пропорциональной проводимости, его значение составит: R = 1/0,06024 = 16,6 Ом.
• Используя значение напряжения в 100 В, по закону Ома рассчитывается сила тока: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
• Зная силу тока, мощность резисторов, соединенных паралл ельно, определяется следующим образом: P = I 2 x R = 6,024 2 x 16,6 = 602,3 Вт.
• Расчет силы тока для каждого резистора выполняется по формулам: I₁ = U/R₁ = 100/200 = 0,5A; I₂ = U/R₂ = 100/100 = 1A; I₃ = U/R₃ = 100/51 = 1,96A; I₄ = U/R₄ = 100/39 = 2,56A. На примере этих сопротивлений прослеживается закономерность, что с уменьшением сопротивления, сила тока увеличивается.

Существует еще одна формула, позволяющая рассчитать мощность при паралл ельном подключении резисторов: P₁ = U 2 /R₁ = 100 2 /200 = 50 Вт; P₂ = U 2 /R₂ = 100 2 /100 = 100 Вт; P₃ = U 2 /R₃ = 100 2 /51 = 195,9 Вт; P₄ = U 2 /R₄ = 100 2 /39 = 256,4 Вт. Сложив мощности отдельных резисторов, получится их общая мощность: Р = Р₁+Р₂+Р₃+Р₄ = 50+100+195,9+256,4 = 602,3 Вт.

Таким образом, мощность при последовательном и паралл ельном соединении резисторов определяется разными способами, с помощью которых можно получить максимально точные результаты.

Работа и мощность тока | Физика

1. Работа тока. Закон Джоуля-Ленца

Работа тока

Работу электрического поля по перемещению свободных зарядов в проводнике называют работой тока. При перемещении заряда q вдоль проводника поле совершает работу A = qU (см. § 53), где U – разность потенциалов на концах проводника. Поскольку q = It, работу тока можно записать в виде

A = UIt.

Закон Джоуля-Ленца

Рассмотрим практически важный случай, когда основным действием тока является тепловое действие. В таком случае согласно закону сохранения энергии количество теплоты, выделившееся в проводнике, равно работе тока: Q = A. Поэтому

Q = IUt.     (1)

? 1. Докажите, что количество теплоты Q, выделившееся в проводнике с током, выражается также формулами

Q = I²Rt,     (2)
Q = (U²/R)t.     (3)

Подсказка. Воспользуйтесь формулой (1) и законом Ома для участка цепи.

Мы вывели формулы (1) – (3), используя закон сохранения энергии, но исторически соотношение Q = I²Rt независимо друг от друга установили на опыте российский ученый Эмилий Христианович Ленц и английский ученый Дж. Джоуль за несколько лет до открытия закона сохранения энергии.
Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделившееся за время t в проводнике сопротивлением R, сила тока в котором равна I, выражается формулой

Q = I²Rt.

Применение закона Джоуля – Ленца к последовательно и параллельно соединенным проводникам

Выясним, в каких случаях для сравнения количества теплоты, выделившейся в проводниках, удобнее пользоваться формулой (2), а в каких случаях – формулой (3).

Формулу Q = I²Rt удобно применять, когда сила тока в проводниках одинакова, то есть когда они соединены последовательно (рис. 58.1).

Из этой формулы видно, что при последовательном соединении проводников большее количество теплоты выделяется в проводнике, сопротивление которого больше. При этом

Q₁/Q₂ = R₁/R₂.

Формулу Q = (U²/R)t удобно применять, когда напряжение на концах проводников одинаково, то есть когда они соединены параллельно (рис. 58.2).

Из этой формулы видно, что при параллельном соединении проводников большее количество теплоты выделяется в проводнике, сопротивление которого меньше. При этом

Q₁/Q₂ = R₂/R₁.

? 2. При последовательном соединении в первом проводнике выделилось в 3 раза большее количество теплоты, чем во втором. В каком проводнике выделится большее количество теплоты при их параллельном соединении? Во сколько раз большее?

? 3. Имеются два проводника сопротивлением R₁ = 1 Ом и R₂ = 2 Ом. Их подключают к источнику напряжения 6 В. Какое количество теплоты выделится за 10 с, если:
а) подключить только первый проводник?
б) подключить только второй проводник?
в) подключить оба проводника последовательно?
г) подключить оба проводника параллельно?
д) чему равно отношение значений количества теплоты Q1/Q2, если проводники включены последовательно? Параллельно?

Поставим опыт
Будем включать в сеть две лампы накаливания с разными сопротивлениями нити накала параллельно и последовательно (рис. 58.3, а, б). Мы увидим, что при параллельном соединении ламп ярче светит одна лампа, а при последовательном – другая.

? 4. У какой из ламп (1 или 2) сопротивление больше? Поясните ваш ответ.

? 5. Объясните, почему при последовательном соединении накал нити каждой лампы меньше, чем накал этой же лампы при параллельном соединении.

? 6. Почему при включении лампы в осветительную сеть нить накала раскаляется добела, а последовательно соединенные в нею соединительные провода почти не нагреваются?

2.

Мощность тока

Мощностью тока P называют отношение работы тока A к промежутку времени t, в течение которого эта работа совершена:

P = A/t.     (4)

Единица мощности – ватт (Вт). Мощность тока равна Вт, если совершаемая током за 1 с работа равна 1 Дж. Часто используют производные единицы, например киловатт (кВт).

? 7. Докажите, что мощность тока можно выразить формулами

P = IU,     (5)
P = I²R,     (6)
P = U²/R.     (7)

Подсказка. Воспользуйтесь формулой (4) и законом Ома для участка цепи.

? 8. Какой из формул (5) – (7) удобнее пользоваться при сравнении мощности тока:
а) в последовательно соединенных проводниках?
б) в параллельно соединенных проводниках?

? 9. Имеются проводники сопротивлением R₁ и R₂. Объясните, почему при последовательном соединении этих проводников

P₁/P₂ = R₁/R₂,

а при параллельном

P₁/P₂ = R₂/R₁.

? 10. Сопротивление первого резистора 100 Ом, а второго – 400 Ом. В каком резисторе мощность тока будет больше и во сколько раз больше, если включить их в цепь с заданным напряжением:
а) последовательно?
б) параллельно?
в) Чему будет равна мощность тока в каждом резисторе при параллельном соединении, если напряжение в цепи 200 В?
г) Чему при том же напряжении цепи равна суммарная мощность тока в двух резисторах, если они соединены: последовательно? параллельно?

Мощностью электроприбора называют мощность тока в этом приборе. Так, мощность электрочайника – примерно 2 кВт.

Обычно мощность прибора указывают на самом приборе.

Ниже приведены примерные значения мощности некоторых приборов.
Лампа карманного фонарика: около 1 Вт
Лампы осветительные энергосберегающие: 9-20 Вт
Лампы накаливания осветительные: 25-150 Вт
Электронагреватель: 200-1000 Вт
Электрочайник: до 2000 Вт

Все электроприборы в квартире включаются параллельно, поэтому напряжение на них одинакова.

? 11. В сеть напряжением 220 В включен электрочайник мощностью 2 кВт.
а) Чему равно сопротивление нагревательного элемента в рабочем режиме (когда чайник включен)?
б) Чему равна при этом сила тока?

? 12. На цоколе первой лампы написано «40 Вт», а на цоколе второй – «100 Вт». Это – значения мощности ламп в рабочем режиме (при раскаленной нити накала).
а) Чему равно сопротивление нити накала каждой лампы в рабочем режиме, если напряжение в цепи 220 В?
б) Какая из ламп будет светить ярче, если соединить эти лампы последовательно и подключить к той же сети? Будет ли эта лампа светить так же ярко, как и при параллельном подключении?

? 13. В электронагревателе имеются два нагревательных элемента сопротивлением R₁ и R₂, причем R₁ > R₂. Используя переключатель, элементы нагревателя можно включать в сеть по отдельности, а также последовательно или параллельно. Напряжение в сети равно U.
а) При каком включении элементов мощность нагревателя будет максимальной? Чему она при этом будет равна?
б) При каком включении элементов мощность нагревателя будет минимальной (но не равной нулю)? Чему она при этом будет равна?
в) Чему равно отношение R₁/R₂, если максимальная мощность в 4,5 раза больше минимальной?

Дополнительные вопросы и задания

14. На рисунке 58.4 изображена электрическая схема участка цепи, состоящего из четырех одинаковых резисторов. Напряжение на всем участке цепи постоянно. Примите, что зависимостью сопротивления резистора от температуры можно пренебречь.

а) На каком резисторе напряжение самое большое? самое маленькое?
б) В каком резисторе сила тока самая большая? самая маленькая?
в) В каком резисторе выделяется самое большое количество теплоты? самое маленькое количество теплоты?
г) Как изменится количество теплоты, выделяемое в каждом из резисторов 2, 3, 4, если резистор 1 замкнуть накоротко (то есть заменить проводником с очень малым сопротивлением)?
д) Как изменится количество теплоты, выделяемое в каждом из резисторов 2, 3, 4, если отсоединить провод от резистора 1 (то есть заменить этот резистор проводником с очень большим сопротивлением)?

Параллельные источники питания или последовательная работа в импульсном режиме

Abstract

В приложениях, подключенных к источнику переменного тока, в большинстве случаев достаточно одного источника питания. Однако иногда устанавливаются дополнительные ограничения для удовлетворения более высоких потребностей в мощности, надежности системы или даже механических ограничений. В следующей статье мы попытаемся объяснить типичные сценарии подключения более одного источника питания в одной системе и причины этого.

Резервирование

Подключение двух или более источников питания для резервирования важно в критически важных приложениях, где отказ источника питания недопустим. Схема распределения тока или схема распределения нагрузки — это возможность равномерного управления выходным током по всем активным источникам питания, что значительно снижает нагрузку на каждый источник питания и позволяет им работать с меньшим нагревом, что приводит к более высокой надежности активных источников питания.

Резервное совместное использование — это управление источниками питания внутри или снаружи путем одновременного включения только необходимого количества источников питания. В случае сбоя питания схема управления автоматически переключится на другой резервный источник питания для непрерывной подачи питания. Конфигурация с активным резервированием позволяет не нагружать некоторые из параллельно подключенных источников питания и, таким образом, не нагружать критически важные компоненты. Такой системный подход продлевает срок службы запасных источников питания.

Типичный выбор источников питания для резервирования требует выбора источников питания одного и того же типа, подключенных параллельно, чтобы обеспечить одинаковую работу независимо от того, какой блок будет подключен к нагрузке.

Несмотря на то, что может быть несколько способов разделения нагрузки с параллельными источниками питания, наиболее рекомендуемым является метод подключения по схеме «звезда». На приведенных ниже рисунках показаны три типовые схемы подключения звездой, которые обеспечивают варианты для любого желаемого уровня резервирования:

Этот метод выше на рис. 1 демонстрирует базовую схему соединения звездой, которая обеспечивает базовый уровень резервирования без включения дополнительных компонентов, которые не являются строго необходимыми для функции распределения нагрузки.

Тем не менее, многие критически важные для безопасности системы требуют надежности, которая развивает расширенное резервирование, требующее дополнительных компонентов для этой схемы проводки с разделением нагрузки, как показано на рис. 2. можно пренебречь из-за влияния на них потерь мощности. Этот уровень резервирования по-прежнему достижим без влияния таких потерь мощности, как показано на рисунке 3. Эта сложная схема состоит из того же базового метода соединения звездой ИЛИ, однако она значительно более эффективна. Он демонстрирует введение соответствующей системы ИЛИ с использованием полевых МОП-транзисторов, управляемых совместимым контроллером интегральной схемы.

Более высокий ток (параллельная работа)

Существуют конструкции с параллельным подключением источников питания для нагрузок с более высоким током. Причинами параллельного подключения нескольких источников питания вместо использования блоков большей мощности могут быть, например, модульные конфигурации или разнообразие приложений в конструкторском бюро с расширенным диапазоном мощности, механические ограничения или даже отсутствие продуктов на рынке. с желаемой спецификацией. Распространенным примером модульных приложений является то, что разработчик системы добавляет все больше и больше источников питания параллельно по мере добавления строительных блоков системы. В самых разных сценариях команда по закупкам может предпочесть иметь один единственный блок питания в своей спецификации в простых проектах и ​​параллельно сложенные блоки питания одного типа в более мощных.

Требования к выбору источников питания при параллельной работе аналогичны требованиям для резервирования, но функция управления отличается. Очевидно, что в этом типе приложений одного блока недостаточно для обеспечения желаемых потребностей в мощности, поэтому ожидается, что два или более источника питания, подключенных параллельно, всегда будут загружены. Ответственность за схему управления здесь смещается на балансировку распределения нагрузки между подключенными источниками питания, насколько это возможно.

Схема балансировки может быть реализована как внутри источника питания, так и с помощью внешних блоков управления. Примером реализации внутреннего контроля может быть дополнительная микросхема распределения нагрузки, такая как UCC29.002 от ТИ. Источники питания, параллельные внутреннему управлению, потребуют для этого метода дополнительной сигнальной линии разделения тока, как показано на рис. 4. Внешнее управление разделением, такое как, например, предлагаемое Analog Devices LTC4370, достигается путем модуляции падения напряжения MOSFET для компенсации несоответствия в напряжения питания (рис. 5). [https://www.analog.com/en/technical-articles/novel-current-sharing-ic-balances-two-supplies-with-ease.html] Эта схема позволяет использовать любые источники питания параллельно и берет на себя управление балансировкой на дополнительной независимой плате.

В некоторых приложениях, где допустимо падение выходного напряжения, можно использовать метод распределения падения напряжения. Основное понимание такой конфигурации — это когда блоки питания предназначены для уменьшения выходного напряжения при увеличении тока нагрузки. Это позволяет двум или более источникам питания «встречаться» с повышенным током нагрузки при одном и том же уровне напряжения и обеспечивать питание параллельно, как показано на рис. 6. Источники питания V1 и V2 идентичны, но из-за производственных допусков часто немного отличаются по выходной мощности. Напряжение. V1 имеет более высокое выходное напряжение и первым будет поддерживать нагрузку. При увеличении тока и, следовательно, уменьшении напряжения V1 в какой-то момент встретится с уровнем V2 и начнет делить нагрузку между двумя (или более) источниками питания.

Ключевые моменты, которые следует учитывать при параллельной работе блоков питания:

• Блоки питания, подключенные параллельно, должны иметь одинаковое выходное напряжение
• Этот тип конфигурации предназначен для увеличения общего выходного тока
• Рекомендуется балансировка выходных блоков питания для максимально равномерного распределения нагрузки между блоками питания.
• Следует рассмотреть компромисс между внутренним или внешним контролем над текущей долей.
• Следует также рассмотреть компромиссный вариант использования метода спада доли без контура обратной связи, но с падением напряжения при более высоких токах.

Более высокое напряжение (последовательная работа)

Несколько более простой способ увеличения общей мощности — последовательное соединение источников питания. Предполагается, что существуют источники питания с более низким напряжением для достижения желаемого выходного напряжения путем последовательного соединения нескольких источников питания. Выходное напряжение подавляющего большинства имеющихся на рынке блоков питания ниже 60 В постоянного тока. Конструкции систем с требованиями к напряжению выше 60 В постоянного тока могут захотеть использовать этот тип решения.

Ниже перечислены основные рекомендации по последовательному соединению блоков питания:

• Возможно объединение блоков питания с различным напряжением. Однако пользователь должен ознакомиться со стандартами безопасности, особенно если общее выходное напряжение может превысить 60 В постоянного тока.
• Максимально возможный общий ток определяется наименьшей единицей, которая будет попадать в защиту от перегрузки по току в случае перегрузки. Разработчик должен спланировать точные сценарии восстановления.
• Дополнительные функции, такие как блокировка или сигналы DC_OK, очень часто используют один и тот же выходной сигнал (заземление постоянного тока) соответствующего источника питания. Как показано на рисунке 8, выходное обратное соединение сложенного источника питания B при последовательном соединении повышается до выходного напряжения источника питания A. Соединение управляющих сигналов обоих источников питания замыкает выход одного из источников питания.

Если, тем не менее, необходимы функции управления последовательно включенными источниками питания, это может быть достигнуто с помощью плат изоляции сигналов, таких как ADuM6422A.

В случае аварийного короткого замыкания нагрузки или неисправного состояния последовательно подключенные источники питания будут подключены в обратном порядке. Если блок питания не имеет защиты от обратной полярности, рекомендуется установить дополнительные внешние диоды обратного смещения. (рис. 9).

Рекомендации по проводке

При использовании любого из этих дополнительных методов распределения нагрузки рекомендуется располагать проводку от каждого параллельного источника питания к системе/нагрузке такой длины, которая соответствует друг другу. Кроме того, помимо сравнимой длины провода, важно учитывать его сечение в зависимости от тока нагрузки, который он должен выдерживать, так как это является определяющим фактором при контроле кондуктивных потерь в проводе. Такие кондуктивные потери могут в совокупности увеличиваться и создавать уровень падения напряжения, который может выйти за пределы диапазона дистанционного управления, указанного для используемого источника питания.

В качестве доступного инструмента в следующей таблице (Таблица 01) представлены сечения проводов разной длины в зависимости от собственных падений напряжения, возникающих из-за потерь в меди при максимальной силе тока 250 мил на ампер.

На рисунках в таблице (Таблица 01) выше не учитываются концевые соединения проводов и потери в их контактных соединениях, так как они могут создавать дополнительные падения напряжения, которые необходимо учитывать. Учет всех возникающих потерь в любой конфигурации распределения нагрузки впоследствии будет способствовать успешной конфигурации для достойного распределения нагрузки.

Сводка

Существует множество различных вариантов увеличения общей мощности системы или добавления резервного источника питания для повышения надежности. Независимо от того, должно ли подключение источников питания быть параллельным или последовательным, всегда рекомендуется учитывать наихудшие сценарии, такие как короткое замыкание нагрузки или отказ источника питания. Не стесняйтесь обращаться к нам за дополнительной информацией или даже просто для обмена знаниями.

Поделиться публикацией

Последовательные и параллельные цепи — Ausgrid

Компоненты электрической цепи могут быть присоединены в одной из двух форм:

	Как следует из названия, эти компоненты присоединяются друг к другу в непрерывной цепи, которая начинается и заканчивается у источника питания. Протекающий заряд (электрический ток) в цепи должен проходить через каждый резистор один за другим. Существует только один путь для заряженных электронов в последовательной цепи.
	Этот тип соединения позволяет протекать току по разным путям, т. е. ток может разделяться для протекания по двум или более параллельным путям. Заряды, протекающие в этом типе цепи, достигают точки соединения или разделения проводов и затем могут течь по каждому пути.

На сопротивление резистора влияет ряд переменных. Вы должны изучить эти переменные, используя интерактивное приложение Сопротивление в проводе. Вы можете скачать это Java-приложение из интерактивного учебного руководства.

Представьте себе эту модель, которая может помочь вам понять электрические цепи и потоки электричества…
Представьте себе очень широкую многополосную дорогу, которая сужается каждый раз, когда она приближается к мосту. На каждом мосту есть сборщик пошлин, которому необходимо заплатить, прежде чем вы сможете пересечь мост и продолжить движение. Мосты представляют собой резисторы в электрической цепи, а многополосная дорога представляет собой проводящий провод . При потоке автомобилей, эквивалентном электрический ток в цепи, достигает моста, они должны снизить скорость, заплатить пошлину и затем пересечь мост. Плата за проезд подобна зарядам, теряющим свою энергию при прохождении через резистор. Мы можем представить себе, что в последовательной цепи из трех резисторов картина выглядит примерно так, как показано на диаграмме ниже: аааа

Мосты подобны резисторам в цепи. В последовательной цепи резисторы располагаются один за другим. Ток (число вагонов) одинаков на каждом мосту, т. е. одинаков во всех частях цепи. Плата за проезд эквивалентна энергии, потерянной при прохождении через резистор. Чтобы добраться до другого конца и завершить круг, каждый автомобиль должен разделить свои деньги (энергию), чтобы можно было оплатить каждый проезд. Поток автомобилей (ток) ограничен количеством резисторов (мостов).

В этом примере мосты параллельны. Вы заметите, что по дороге движется больше машин (больший поток), но каждой машине нужно пересечь только один мост, поэтому они платят большие пошлины, отдавая ВСЮ свою энергию, когда пересекают мост. Это означает, что напряжение для каждого резистора (моста) одинаково, когда резисторы подключены параллельно, а сопротивление параллельных резисторов меньше, чем для тех же резисторов, соединенных последовательно.

   Некоторые важные различия в соединениях Series и Parallel .

 

Серия	аааа	Параллельный
Ток одинаков во всех частях последовательной цепи, т. е. ток, протекающий от источника питания, общий ток, I T , совпадает с током через каждый резистор, т.е.		Суммарный ток разделяется, чтобы течь по каждому параллельному пути, при этом наибольший заряд протекает через наименьший резистор. Полный ток, протекающий по цепи, равен сумме токов, протекающих по каждому параллельному пути, т. е. I T = I 1 + I 2 + I 3
The total voltage dropping over a series connection is equal to the SUM of the voltage падает на каждый резистор, включенный в последовательную цепь, т.е. Праздничные световые цепочки часто являются частично последовательными, что означает, что если один шар взорвется, часть световой цепочки больше не загорится. Это неприятно для человека, который должен проверять каждую лампочку, пока не будет обнаружен и заменен неисправный компонент. Последовательные цепи редко встречаются в быту.		Падение напряжения в параллельной цепи равно тому же для КАЖДОГО резистора, подключенного в параллельной цепи, т.е. Ваша домашняя электрическая цепь Каждая розетка или электрическая розетка подает электричество напряжением 240 В, потому что электрическая цепь дома представляет собой параллельную цепь. Так же как и плата питания, которую вы можете добавить, чтобы увеличить количество устройств, которые вы можете подключить к одной розетке. В параллельной цепи доступ к электричеству может быть независимым на каждом пути в цепи.
The total resistance of a series circuit is equal to the sum of the individual resistors in the circuit, i. e. R T = R 1 + R 2 + R 3		Общее сопротивление параллельной цепи равно МЕНЬШЕ чем наименьший резистор в цепи

Последовательные и параллельные цепи — подача RSP

• В параллельной цепи электричество будет иметь несколько путей, по которым оно может течь
• Каждый компонент может видеть различную степень тока в зависимости от его местоположения и сопротивления в цепи
• Чем больше компонентов добавлено, тем выше потребление тока.
• Параллельные цепи позволяют отсоединять или размыкать компонент, в то же время позволяя другим компонентам оставаться под напряжением

Подумайте о наборе лампочек: в последовательной цепи чем больше лампочек добавлено, тем больше тускло лампочки будут светить. Кроме того, если какая-либо из этих лампочек отключена или сломана, все остальные лампочки в этой цепи больше не будут работать. В параллельной цепи лампочки не гаснут однако, даже если будет добавлено много лампочек, чем больше будет добавлено, тем больше потребляемый ток. Кроме того, если какая-либо лампочка отключена, другие лампочки не пострадают и продолжат работать.

 

Стенограмма:

[0 мин:4 с] Привет, я Джош Блум, добро пожаловать в еще одно видео из серии образовательных программ RSP Supply. В сегодняшнем видео мы поговорим об электрических схемах. В частности, мы собираемся рассмотреть разницу между последовательными цепями и параллельными цепями. Мы покажем основные различия между этими двумя типами схем, а также преимущества и недостатки каждого из них. Помните, что когда речь идет об электрических цепях, должна быть замкнутая петля, в которой электричество может проходить через всю цепь, начиная с источника питания и возвращаясь к источнику питания или земле.
[0m:40s] Давайте сначала поговорим о цепях, соединенных последовательно. В последовательной цепи ток, проходящий через цепь, будет проходить через каждый компонент этой цепи по одному.
[0m:54s] Из-за этого каждый компонент или резистор в цепи будет испытывать одинаковую величину тока.
[1 м: 1 с] Таким образом, чем больше сопротивление добавляется к последовательной цепи, например, если мы добавим больше компонентов, тем меньший ток вы увидите во всей этой цепи.
[1m:11s] Кроме того, падение напряжения во всей цепи будет равно сумме падений напряжения на каждом компоненте в этой цепи. Одной из наиболее определяющих характеристик последовательной цепи является тот факт, что ток имеет только один путь, по которому он может протекать. Из-за этого факта, если в каком-либо месте цепь разомкнется, все компоненты этой цепи потеряют питание до тех пор, пока цепь снова не замкнется.
[1m:41s] Это может быть вызвано отказом одного из компонентов в цепи или просто удалением компонента в этой цепи.
[1m:48s] Примером этого может быть набор лампочек в нашем доме. Если эти лампочки соединены последовательно, то есть каждая из них подключена непосредственно к следующей, если одна лампочка выйдет из строя или если
она выкручена, остальные лампочки в этой цепи уже не будут работать, пока проблема не будет устранена.
[2m:7s] Кроме того, в эту цепь добавлено больше лампочек. Чем менее ярко будет светить каждая лампочка из-за добавочного сопротивления и уменьшения тока в этой цепи. Последовательное подключение очень распространено во многих приложениях. В промышленных приложениях его можно использовать как своего рода коммутационное устройство, чтобы убедиться, что цепь не замкнута и полностью запитана, пока все в этой цепи не будет в надлежащем состоянии.
[2m:35s] Это могут быть переключатели или реле и различные другие компоненты, соединенные последовательно, действуя как своего рода безопасность. Как только все компоненты находятся в определенном состоянии, в данном случае замкнутом, цепь будет находиться под напряжением, позволяя току проходить через нее, позволяя получить желаемый результат. Например, вы можете запустить большой двигатель.
[2m:58s] Последовательное подключение таким образом обеспечивает дополнительную безопасность и контроль в электрических цепях, которыми вы хотите управлять во многих промышленных приложениях. Позвольте мне показать вам пример нескольких различных типов последовательных цепей. Как видите, у нас есть очень простой пример последовательной цепи. У нас есть источник питания с несколькими резисторами в этой цепи. Вы можете видеть, что ток должен будет проходить через каждый резистор в этой цепи. Опять же, это очень простой пример последовательной цепи.

[3m:28s] Ниже вы можете увидеть пример, о котором мы говорили в промышленном применении, где у нас есть мощность, которая в конечном итоге будет питать наш двигатель. Он должен пройти через реле и переключатель, прежде чем двигатель действительно будет включен. Как только реле замкнуто, а переключатель замкнут, питание может пройти, и двигатель может включиться. Опять же, это отличная мера безопасности, гарантирующая, что двигатель не запустится, если мы этого абсолютно не захотим. Теперь поговорим о параллельных цепях. В параллельной цепи вы увидите одинаковое падение напряжения между всеми компонентами, подключенными параллельно. Однако, в отличие от последовательной цепи, в которой через каждый компонент проходит одинаковое количество тока, в параллельной цепи через каждый компонент будет проходить разное количество тока в зависимости от сопротивления этих компонентов. Сумма токов всех компонентов, включенных параллельно, будет равна общему току этой цепи.
[4m:28s] Одной из наиболее определяющих характеристик параллельной цепи является то, что у электричества будет более одного пути для протекания. Из-за этого факта, если один или несколько компонентов в цепи выходят из строя или отсоединяются, другие компоненты, подключенные параллельно, будут продолжать нормально функционировать.
[4m:47s] Давайте используем тот же пример с лампочками, что и раньше.
[4m:52s] Если мы соединим несколько лампочек параллельно, то есть каждая лампочка будет иметь свой собственный путь для прохождения электричества, если одна лампочка выйдет из строя или будет удалена, остальные лампочки будут продолжать нормально функционировать.
[5м:6с] Кроме того, количество лампочек, добавленных в цепь, не повлияет на то, насколько ярко будут светить лампочки. Однако чем больше лампочек добавлено в цепь, тем выше будет потребляемый ток в вашем источнике питания. Как и в случае последовательных цепей, параллельные цепи могут использоваться во многих различных приложениях. Одно конкретное промышленное приложение, которое вы часто видите, используется в промышленных панелях управления. При распределении питания между различными устройствами внутри промышленной панели управления обычно эти устройства подключаются к основной шине питания параллельно. Это позволяет каждому устройству получать необходимое питание, необходимое для его правильной работы, не завися от других устройств, обеспечивающих подачу питания.
[5m:52s] Из-за дополнительного потребления тока от нескольких устройств внутри панели, подключенных параллельно, важно убедиться, что защита цепи имеет надлежащий размер, чтобы удовлетворить требования к мощности для всех различных устройств в этой цепи. Итак, позвольте мне показать вам несколько примеров тех параллельных цепей, о которых мы говорим.
[6м:10с] Здесь вы видите очень простую параллельную схему. У нас есть источник питания с несколькими резисторами. Вы можете видеть, что у каждого резистора есть свой собственный путь для протекания электричества.

[6m:23s] Таким образом, если один резистор выходит из строя,
[6м:26с] остальные продолжат нормально функционировать.
[6m:28s] Здесь внизу вы можете увидеть пример, о котором мы говорили. В промышленной панели управления к нам поступает основная мощность, и мы параллельно распределяем эту мощность на все различные устройства внутри панели. Итак, если кратко подытожить, в последовательной цепи электричество имеет один путь, по которому он может двигаться. Если какой-либо компонент в этой цепи выйдет из строя или будет удален, остальные компоненты в этой цепи больше не будут функционировать или получать питание до тех пор, пока проблема не будет устранена.