Как работает последовательное соединение резисторов. Каковы особенности параллельного соединения. Чем отличаются эти два типа соединений. Как рассчитать эквивалентное сопротивление при разных схемах подключения.
Что такое последовательное соединение резисторов
Последовательное соединение резисторов — это способ подключения, при котором конец одного резистора соединяется с началом следующего. При таком соединении через все резисторы протекает одинаковый ток.
Основные особенности последовательного соединения:
- Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов
- Сила тока одинакова на всех участках цепи
- Общее напряжение распределяется между резисторами пропорционально их сопротивлению
Формула для расчета общего сопротивления при последовательном соединении
R = R1 + R2 + R3 + … + Rn
где R — общее сопротивление цепи, R1, R2, R3 и т.д. — сопротивления отдельных резисторов.
Как работает параллельное соединение резисторов
При параллельном соединении все резисторы подключаются к одним и тем же точкам цепи. Такая схема позволяет току распределяться между резисторами.
Ключевые характеристики параллельного соединения:
- Напряжение на всех резисторах одинаково
- Общий ток в цепи равен сумме токов через отдельные резисторы
- Общее сопротивление цепи меньше сопротивления любого из резисторов
Формула расчета общего сопротивления при параллельном соединении
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn
где R — общее сопротивление, R1, R2, R3 и т.д. — сопротивления отдельных резисторов.
Сравнение последовательного и параллельного соединения резисторов
Чем отличаются эти два типа соединений? Рассмотрим основные различия:
| Параметр | Последовательное соединение | Параллельное соединение |
|---|---|---|
| Ток | Одинаков во всех резисторах | Различен в разных резисторах |
| Напряжение | Распределяется между резисторами | Одинаково на всех резисторах |
| Общее сопротивление | Больше сопротивления любого резистора | Меньше сопротивления любого резистора |
Применение последовательного и параллельного соединения резисторов
Где используются разные типы соединений резисторов? Рассмотрим основные сферы применения:
Последовательное соединение:
- Делители напряжения
- Ограничение тока в цепи
- Создание больших сопротивлений
Параллельное соединение:
- Распределение тока между несколькими нагрузками
- Снижение общего сопротивления цепи
- Создание точных значений сопротивления
Как рассчитать параметры цепи с последовательным соединением резисторов
При расчете цепи с последовательным соединением важно учитывать следующие закономерности:
- Общее сопротивление: R = R1 + R2 + R3 + … + Rn
- Сила тока: I = U / R, где U — общее напряжение
- Напряжение на отдельном резисторе: U1 = I * R1
Пример расчета: Дано три резистора 10 Ом, 20 Ом и 30 Ом, соединенные последовательно. Напряжение источника 12 В. Найдем общее сопротивление и ток в цепи.
R = 10 + 20 + 30 = 60 Ом
I = 12 В / 60 Ом = 0,2 А
Особенности расчета параллельного соединения резисторов
При расчете параллельного соединения резисторов следует помнить:
- Формула общего сопротивления: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn
- Напряжение на всех резисторах одинаково и равно напряжению источника
- Ток через отдельный резистор: I1 = U / R1
Пример: Рассчитаем общее сопротивление и токи для трех параллельно соединенных резисторов 30 Ом, 60 Ом и 90 Ом при напряжении 12 В.
1/R = 1/30 + 1/60 + 1/90 = 0,0611
R = 1 / 0,0611 = 16,37 Ом
I1 = 12 В / 30 Ом = 0,4 А
I2 = 12 В / 60 Ом = 0,2 А
I3 = 12 В / 90 Ом = 0,133 А
Комбинированное соединение резисторов: когда и зачем применяется
Комбинированное соединение объединяет последовательные и параллельные участки в одной цепи. Это позволяет создавать сложные схемы с заданными параметрами.
Основные преимущества комбинированного соединения:
- Гибкость в настройке параметров цепи
- Возможность создания сложных делителей напряжения
- Оптимизация распределения мощности
При расчете комбинированных схем необходимо разбивать цепь на участки и применять соответствующие формулы для каждого типа соединения.
Практическое применение различных типов соединения резисторов
Знание особенностей соединения резисторов важно для многих практических задач:
- Проектирование электронных устройств
- Настройка систем освещения
- Создание измерительных приборов
- Разработка систем защиты от перегрузок
Например, в светодиодных лентах часто используется параллельное соединение для равномерного распределения тока между светодиодами. А в делителях напряжения применяется последовательное соединение для получения нужного соотношения напряжений.
Примеры использования в бытовой технике
В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с устройствами, где применяются различные схемы соединения резисторов:
- Регуляторы яркости освещения (диммеры)
- Терморегуляторы в утюгах и обогревателях
- Зарядные устройства для мобильных телефонов
- Системы управления двигателями в бытовой технике
Понимание принципов работы этих схем помогает в диагностике и ремонте бытовых приборов.
Публикация. «Резисторы. Способы соединения резисторов». Велижанин Виктор Николаевич.
Скачать публикацию
Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: «Резисторы. Способы соединения резисторов»
Автор: Велижанин Виктор Николаевич
План конспект открытого занятия по теме:
«Способы соединения резисторов, подбор резисторов по формулам»Раздел “Резисторы”Тема: «Способы соединения резисторов, подбор резисторов по формулам» Методические цели:Предметные: — вызвать объективную необходимость изучения темы: законов, явлений, закономерностей;— организовать деятельность учащихся по изучению и первичному закреплению: фактов, понятий, правил, законов, способов действий.
— организовать деятельность школьников по самостоятельному применению знаний в разнообразных ситуациях.Ориентированные на развитее ребенка творческой личности: — помочь учащимся осознать социальную, практическую и личностную значимость учебного материала; — содействовать развитию речи, мышления, познавательных умений, овладению методами научного исследования: анализа и синтеза; — создать условия для развития у школьников умений формулировать проблемы, предлагать пути их решения;
(теоретический опрос)IV Этап изучения нового материала. Последовательное соединение резисторов. Последовательным называется такое соединение резисторов, когда конец одного проводника соединяется с началом другого и т.д. (рис. 1). При последовательном соединении сила тока на любом участке электрической цепи одинакова. Это объясняется тем, что заряды не могут накапливаться в узлах цепи. Их накопление привело бы к изменению напряженности электрического поля, а следовательно, и к изменению силы тока. ПоэтомуРис. 1Амперметр А измеряет силу тока в цепи и обладает малым внутренним сопротивлением (RA 0).Включенные вольтметры V1 и V2 измеряют напряжение U1 и U2 на сопротивлениях R1 и R2. Вольтметр V измеряет подведенное к клеммам М и N напряжение U. Вольтметры показывают, что при последовательном соединении напряжение U равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:Применяя закон Ома для каждого участка цепи, получим:При последовательном соединении резисторов справедливо соотношениет.
е. напряжения на резисторах прямо пропорциональны сопротивлениям.Параллельным называется такое соединение резисторов, когда одни концы всех резисторов соединены в один узел, другие концы — в другой узел (рис. 2). Узлом называется точка разветвленной цепи, в которой сходятся более двух проводников. При параллельном соединении резисторов к точкам М и N подключен вольтметр. Он показывает, что напряжения на отдельных участках цепи с сопротивлениями R1 и R2равны. Это объясняется тем, что работа сил стационарного электрического поля не зависит от формы траектории:Рис. 2Амперметр показывает, что сила тока I в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов I1 и I2 в параллельно соединенных проводниках R1 и R2:Это вытекает и из закона сохранения электрического заряда. Применим закон Ома для отдельных участков цепи и всей цепи с общим сопротивлением R:Подставляя I, I1 и I2 в формулу (2), получим:При параллельном соединении резисторов справедливо соотношениет.е. силы токов в ветвях параллельно соединенной цепи обратно пропорциональны сопротивлениям ветвей.
Разница между последовательной и параллельной схемой (со сравнительной таблицей)
Основное различие между последовательной и параллельной схемой заключается в ориентации компонентов в цепи.
В последовательной цепи несколько компонентов соединены каскадным образом, т. е. хвост компонента соединяется с головкой другого.
В параллельной схеме несколько компонентов соединены в ориентации «голова к голове» и «хвост к хвосту».
Содержание: последовательное и параллельное соединение
- Сравнительная таблица
- Определение
- Ключевые отличия
- Заключение
Сравнительная таблица
| Основание для сравнения | Последовательная схема | Параллельная схема |
|---|---|---|
| Ориентация компонентов | Компоненты соединяются один за другим. | Здесь компоненты соединены головка к головке и хвост к хвосту. |
| Ток | Одинаковый ток протекает через все компоненты цепи. | Через каждый компонент цепи протекает разный ток. |
| Напряжение | Для каждого компонента существует разная разность потенциалов (напряжение). | Разность потенциалов (напряжение) между различными компонентами цепи одинакова. |
| Количество путей | Одиночный | Несколько (зависит от количества компонентов). |
| Неисправность | Неисправность в одном из компонентов цепи приводит к нарушению работы всей цепи. | Неисправность в одном компоненте не мешает работе остальной части схемы. |
| Поиск и устранение неисправностей | Трудно. | Довольно просто. |
| Эквивалентное сопротивление | Эквивалентное сопротивление всегда больше максимального значения сопротивления при последовательном соединении. | Эквивалентное сопротивление всегда имеет меньшее значение, чем значение любого из одиночных резисторов, соединенных параллельно. |
Определение последовательной цепи
В последовательной цепи компоненты цепи соединяются один за другим или, можно сказать, каскадным образом.
Более конкретно, мы можем сказать, что последовательная схема допускает соединение таким образом, что хвост одного компонента напрямую соединяется с головкой другого и так далее, что соответствует двум концам батареи.
На рисунке ниже показано последовательное соединение 4 резисторов в цепи:
Поскольку мы можем ясно видеть, что компоненты соединены каскадом в одну линию, таким образом, одинаковый ток I будет течь через все резисторы последовательной сети. В то время как между различными резисторами цепи существует разная разность потенциалов.
Можно понять таким образом, что если один и тот же ток течет через все резисторы, то падение на каждом резисторе будет зависеть от сопротивления каждого резистора в цепи. Таким образом, можно сказать, что в последовательной цепи из-за наличия единственного пути через все компоненты протекает один и тот же ток. Это приводит к возникновению разной разности потенциалов (напряжения) на каждом компоненте.
Определение параллельной цепи
В параллельной цепи компоненты расположены таким образом, что головки каждого компонента соединены вместе общей точкой.
При этом хвосты соединяются между собой еще одной общей точкой. Тем самым образуя несколько параллельных ветвей в цепи. На рисунке показано параллельное соединение 4 резисторов в цепи:
Как мы видим здесь, параллельная цепь имеет 4 ветви и через каждую ветвь протекает разный ток. Но поскольку ветви имеют общие точки, то в двух точках существует одинаковый потенциал относительно двух концов потенциала батареи.
Это также можно понять таким образом, что если на каждом резисторе цепи существует одинаковая разность потенциалов. Тогда фактический ток, протекающий через каждую ветвь, будет автоматически зависеть от сопротивления каждого резистора в цепи.
Таким образом, мы можем сказать, что из-за наличия нескольких ветвей в цепи общий ток от источника делится на несколько ветвей, так как напряжение в точках одинаково.
Основные различия между последовательной и параллельной цепями
- Компоненты в последовательной цепи располагаются в виде единого пути от одного конца источника питания к другому концу.
Однако множество компонентов в параллельной цепи расположены в виде множества путей относительно двух концевых выводов батареи. - В последовательной цепи через все компоненты цепи протекает общий ток . В то время как в параллельной цепи через каждую параллельную ветвь цепи протекает различное количество тока.
- В последовательной цепи разные напряжения существуют для каждого компонента в цепи. В то время как в параллельной цепи одинаковое напряжение присутствует на нескольких компонентах цепи.
- Неисправность в одном из компонентов последовательной цепи вызывает помехи в работе всей цепи. В отличие от неисправности одного компонента в параллельной сети не препятствуют работе другой части цепи.
- Обнаружение неисправности при последовательном соединении сложно, а при параллельном достаточно легко.
- Эквивалентное сопротивление в случае последовательного соединения всегда больше, чем наибольшее значение сопротивления при последовательном соединении. При этом эквивалентное сопротивление в параллельной цепи всегда меньше любого из отдельных сопротивлений в параллельной комбинации.
Однако множество компонентов в параллельной цепи расположены в виде множества путей относительно двух концевых выводов батареи.
При этом эквивалентное сопротивление в параллельной цепи всегда меньше любого из отдельных сопротивлений в параллельной комбинации.Заключение
Таким образом, из этого обсуждения мы можем сказать, что в последовательной цепи протекающий ток остается одинаковым в каждой части цепи. В то время как в параллельных цепях напряжение на двух концах ветвей такое же, как и подаваемое напряжение.
Сопротивление последовательно и параллельно
Последнее обновление: Teachoo, 7 марта 2023 г.
Электрическая цепь в серии
Преимущества
- В этом случае проще включить или выключить все приборы, соединенные вместе.
- Также это безопаснее, так как через цепь протекает меньший ток.
- Он используется, когда сотни или тысячи лампочек должны использоваться вместе (чтобы один и тот же ток проходил через все, и они могли включаться и выключаться одновременно).
- Пример-световое украшение Дивали
Недостаток
- Если один электроприбор перестанет работать из-за какого-либо дефекта, то перестанут работать и все остальные приборы.
- Все электроприборы имеют только один выключатель, благодаря которому их нельзя включать и выключать по отдельности.
- Все приборы не получают одинаковое напряжение, так как напряжение делится последовательно.
- Эквивалентное сопротивление увеличивается слишком сильно, из-за чего величина протекающего тока становится очень маленькой.
Параллельная электрическая цепь
Использование
Обычно используется в домах для подключения лампочек и различных бытовых приборов.
Каждый прибор имеет отдельный выключатель, который можно включать и выключать по мере необходимости.
Преимущества
Даже если один электроприбор перестает работать из-за какой-то неисправности, все остальные приборы работают исправно.
Отдельный прибор можно выключить или включить отдельно
Каждый электрический прибор получает то же напряжение, что и линия электроснабжения.
Поскольку общее сопротивление цепи уменьшается, устройства могут потреблять больше тока для работы.
Недостатки
Этот метод становится громоздким, если необходимо включить или выключить тысячи лампочек/приборов.
Это менее безопасно, так как через цепь может проходить больший ток.
"}»>
Чистый ток делится между отдельными резисторами.
