Параллельное соединение цепи: Последовательное и параллельное соединение проводников — урок. Физика, 8 класс.

Параллельное соединение проводников 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Общие сведения о параллельном соединении проводников

 

Соединения проводников бывают различные. Они могут быть параллельными, последовательными и смешанными. На данном уроке мы рассмотрим параллельное соединение проводников и понятие эквивалентного сопротивления.

 

Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. На схеме такое соединение обозначается следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Параллельное соединение трех резисторов

На рисунке изображены три резистора (прибор, основанный на сопротивлении проводника) с сопротивлениями R1, R2, R3. Как видим, начала этих проводников соединены в точке А, концы – в точке Б, а расположены они параллельно друг другу. Также в цепи может быть большее количество параллельно соединенных проводников.

 

Сила тока в цепи при параллельном соединении

 

 

Теперь рассмотрим следующую схему (рис. 2):

 

Рис. 2. Схема для исследования силы тока при параллельном соединении проводников

В качестве элементов цепи мы взяли две лампы (1а, 1б). Они также имеют свое сопротивление, поэтому мы их можем рассматривать наравне с резисторами. Эти две лампы соединены параллельно, соединяются они в точках А и Б. К каждой лампе подсоединен свой амперметр: соответственно, А₁ и А₂. Также есть амперметр А₃, который измеряет силу тока во всей цепи. В цепь еще входит источник питания (3) и ключ (4).

Замкнув ключ, мы будем следить за показаниями амперметров. Амперметр А₁ покажет силу тока, равную I₁, в лампе 1а, амперметр А₂ – cилу тока, равную I₂, в лампе 1б. Что же касается амперметра А₃, то он покажет силу тока, равную сумме токов в каждой отдельной взятой цепи, соединенных параллельно: I = I₁ + I₂. То есть, если сложить показания амперметров А₁ и А₂, то получим показания амперметра А₃.

Стоит обратить внимание, что если одна из ламп перегорит, то вторая будет продолжать работать. При этом весь ток будет проходить через эту вторую лампу. Это очень удобно. Так, например, электроприборы в наших домах включаются в цепь параллельно. И если один из них выходит из строя, то остальные остаются в рабочем состоянии.

 

Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении

 

 

 

Рис. 3. Схема для нахождения эквивалентного сопротивления при параллельном соединении

На схеме рис. 3 мы оставили один амперметр (2), но добавили в электрическую цепь вольтметр (5) для измерения напряжения. Точки А и Б являются общими и для первой (1а), и для второй лампы (1б), а значит, вольтметр измеряет напряжение на каждой из этих ламп (U₁ и U₂) и во всей цепи (U). Тогда U = U₁ = U₂.

Эквивалентным сопротивлением называется сопротивление, которое может заменить все элементы, входящие в данную цепь. Посмотрим, чему же оно будет равно при параллельном соединении. Из закона Ома  можно получить, что:

В данной формуле R – эквивалентное сопротивление, R₁ и R₂ – сопротивление каждой лампочки, U = U₁ = U₂ – напряжение, которое показывает вольтметр (5). При этом мы используем то, что сумма токов в каждой отдельной цепи равна общей силе тока (I = I

1 + I₂). Отсюда можно получить формулу для эквивалентного сопротивления:

Если в цепи будет больше элементов, соединенных параллельно, то и слагаемых будет больше. Тогда придется вспомнить, как работать с простыми дробями.

Стоить отметить, что при параллельном соединении эквивалентное сопротивление будет достаточно малым. Соответственно, сила тока будет достаточно большой. Это стоит учитывать при включении в розетки большого количества электрических приборов. Ведь тогда сила тока возрастет, что может привести к перегреванию проводов и пожарам.

На следующем уроке мы рассмотрим другой тип соединения проводников – последовательное.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Физика (Источник)
2. Сверхзадача (Источник)
3. Интернет-портал Nado5.ru (Источник)

 

Домашнее задание

1. Стр. 114–117: вопросы № 1–6. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Могут ли быть параллельно соединены более трех проводников?
3. Что случится, если одна из двух ламп, которые соединены параллельно, перегорит?
4. Если к любой цепи параллельно подключить еще один проводник, всегда ли её эквивалентное сопротивление будет уменьшаться?

 

Параллельное соединение проводников | Облепиха

На рисунке внизу представлен пример параллельного соединения проводников.

Как и раньше, прямоугольники служат обозначением проводников с различными значениями сопротивления, а зачеркнутые кружки по краям – это так называемые клеммы, при помощи которых электрическую цепь соединяют с источником тока.

Основное отличие от случая с последовательным соединением состоит в том, что теперь у нас есть точки, в которых соединяются друг с другом сразу несколько проводников. Собственно, параллельное соединение – это соединение, при котором начала всех проводников соединены с одной точкой электрической цепи, а концы – с другой.

Наша задача идентична задаче из прошлого параграфа – нужно заменить представленную выше электрическую цепь одним-единственным проводником, который бы обладал теми же электрическими свойствами.

Как вообще ведет себя электрический ток, когда мы имеем дело с параллельно соединенными проводниками? Опять же, можно утверждать, что заряд не будет скапливаться в какой-то определенной точки цепи: сколько его зашло с одной стороны, столько же его должно выйти с другой. Соответственно, сила тока в неразветвленной части должна равняться сумме токов во всех ветвях цепи:

\boxed{I=I_1+I_2+I_3}

Теперь еще раз взглянем на нарисованную выше картинку. Снова отметим, что при параллельном соединении начала и концы проводников присоединены к одним и тем же точкам. Значит, работа, которую будет совершать источник тока, перенося заряд через каждый проводник, будет одной и той же.

Другими словами, напряжение на всех проводниках будет одинаковым:

\boxed{U=U_1=U_2=U_3}

Осталось разобраться с тем, как будут соотноситься между собой сопротивление проводника-аналога с сопротивлением изначальной электрической цепи. Для этого воспользуемся законом Ома:

I=\dfrac{U}{R}

Если мы соединим его с тем фактом, что сила тока в неразветвленной части цепи будет складываться из сил тока во всех ее ветвях, мы получим интересное выражение:

I=I_1+I_2+I_3

\dfrac{U}{R}=\dfrac{U_1}{R_1}+\dfrac{U_2}{R_2}+\dfrac{U_3}{R_3}

Вспомнив о том, что напряжение везде будет одинаковым, мы можем избавиться от него в нашей формуле:

\boxed{\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dfrac{1}{R_3}}

При параллельном соединении проводников обратное сопротивление цепи складывается из обратных сопротивлений всех проводников.

Возможно, у вас при взгляде на последнюю формулу появилось желание заменить чем-нибудь повторяющуюся в ней дробь. По крайней мере у физиков-профессионалов такое желание точно появилось, в связи с чем они ввели новую физическую величину – проводимость.

Проводимость – это величина, обратная сопротивлению. Она обозначается буквой G и измеряется в сименсах (См):

G=\dfrac{1}{R}

С ее помощью можно преобразовать полученное выше уравнение:

\boxed{G=G_1+G_2+G_3}

При параллельном соединении проводников проводимость всей электрической цепи складывается из проводимостей всех проводников.

Общие применения параллельных цепей

26 мая 2022 г.

Без параллельных цепей наши дома и электронные устройства не смогли бы функционировать так, как нам нужно. Параллельные цепи поддерживают свет в наших домах и гарантируют, что различные устройства продолжают работать, даже если другие устройства выключены. Параллельные цепи являются стандартными цепями в домашней электропроводке и обладают явными преимуществами по сравнению с другими цепями.

Мы знаем, что эти цепи можно найти в наших домах и на работе, но каковы конкретные применения параллельных цепей и почему мы их используем?

Повторение параллельных цепей

Параллельная цепь состоит из сегментов, которые делят ток таким образом, что только его часть проходит через каждый сегмент. Существенной частью «параллельной» схемы является то, что все они соединены в параллельных последовательностях, отсюда и название. Чтобы ток протекал через каждый компонент схемы этого типа, он должен проходить по «перекладинам» с обеих сторон от нее. Независимо от того, сколько компонентов соединено в чисто параллельной цепи, никогда не бывает более двух наборов общих точек.

Но чем параллельные цепи отличаются от последовательных? В последовательной цепи компоненты соединены встык, создавая единый путь для протекания тока. Вы можете представить последовательную цепь в виде круга или квадрата, а ток течет по петле. С другой стороны, параллельная схема больше похожа на лестницу. Все компоненты расположены перпендикулярно и соединены боковыми ответвлениями. 

Применение параллельных цепей 

Если один из компонентов параллельной цепи становится неактивным, остальная часть ответвления продолжает функционировать в обычном режиме. Вот почему параллельные цепи так часто используются в структуре записи дома или здания. Например, в реальном приложении на заводе, если кто-то отключит конвейерную ленту, это не повлияет на работу любого другого оборудования в цехе (если, конечно, оно не было специально спроектировано таким образом). 

Камеры видеонаблюдения — еще один способ использования параллельных каналов. В большинстве случаев камеры безопасности устанавливаются с использованием последовательных цепей, но это может привести к большому количеству ошибок. Одна из основных проблем с этим типом схемы заключается в том, что если одна часть схемы выходит из строя, другие части также выходят из строя, что приводит к отказу системы безопасности. Как упоминалось ранее, это не так с параллельными цепями — если один из компонентов выйдет из строя, это не поставит под угрозу остальную часть системы безопасности. Вот почему параллельные цепи также используются в автомобилестроении, особенно для подключения автомобильных фар. Один поврежденный задний фонарь не повлияет на эффективность других фонарей, что обеспечивает безопасность.

Преимущества параллельных цепей

Постоянное напряжение

Помимо способности продолжать работу даже в случае отказа одной секции, параллельные цепи также позволяют компонентам цепи иметь одинаковое постоянное напряжение. Возьмем, к примеру, цепочку огней. Все лампочки в цепочке будут постоянно светиться, поскольку через них протекает ток, а напряжение действует одинаково на каждый параллельный элемент. Это невозможно с последовательной схемой, потому что напряжение падает при добавлении или удалении компонентов, что может привести к повреждению механизма.

Безопасно и надежно 

Параллельная цепь надежна и безопасна. В то время как последовательные цепи не так легко перегреваются и могут быть лучше для приложений, связанных с чем-либо легковоспламеняющимся, параллельные цепи гораздо более надежны для более масштабных приложений, где нет места для ошибки.

Недостатки параллельных цепей

У параллельных цепей есть несколько недостатков. Первое, что людям не нравится в них, это то, что они имеют более длинные кабели и провода, которые могут быть дорогими и занимать больше места. Параллельные схемы также могут быть сложными для проектирования. Кроме того, напряжение параллельной цепи не может увеличиваться без уменьшения сопротивления в цепи. Если параллельная цепь применяется через приложение постоянного тока, батарея имеет тенденцию к более быстрой разрядке. С другой стороны, последовательная цепь намного проще, и сумма любого сопротивления в последовательной цепи равна сумме объединенных частей.

Параллельные цепи в нашей повседневной жизни

Параллельные цепи невероятно полезны в повседневных приложениях, но также используются во многих промышленных процессах, таких как производство автомобилей. Они безопасны в использовании, а также невероятно надежны, позволяя сложным системам функционировать даже в случае сбоя внутри системы.

Если вы заинтересованы в развитии своей карьеры в области электроники, подумайте о том, чтобы подать заявку на участие в нашей программе Electronics Technician. Программа предлагает студентам возможность изучить все тонкости электронного оборудования, обучая их карьере в разных отраслях.

 

Понимание последовательностей и параллелей — физика для старших классов

Все ресурсы по физике для старших классов

6 диагностических тестов 233 практических теста Вопрос дня Карточки Learn by Concept

Справка по физике для старших классов » Электричество и магнетизм » Электрические схемы » Схемные расчеты и концепции » Что такое последовательное и параллельное соединение

Каждая ветвь параллельной цепи несет одинаковую __________.

Возможные ответы:

емкость

сопротивление

ток

напряжение

мощность

Правильный ответ: 6 35

8

Объяснение:

По определению каждая ветвь параллельной цепи будет иметь одинаковое напряжение. Однако ток может быть разделен между ветвями в неравных количествах. Напротив, в последовательной цепи будет протекать постоянный ток по всей цепи, но напряжение между элементами может различаться.

Сопротивление и емкость зависят от элементов, присутствующих в данной цепи, поэтому претензии не принимаются. Мощность также зависит от элементов, присутствующих в конкретной цепи.

Сообщить об ошибке

Каждый компонент последовательной цепи несет одинаковую __________.

Возможные ответы:

мощность

напряжение

ток

сопротивление

емкость

Правильный ответ:

текущий

Объяснение:

Последовательная цепь имеет одинаковый ток, протекающий через каждый компонент, хотя напряжение на каждом компоненте может различаться. Напротив, параллельная цепь будет нести постоянное напряжение в каждой ветви, и ток может быть разделен неравномерно между ветвями.

Сопротивление и емкость зависят от элементов, присутствующих в данной цепи, поэтому претензии не принимаются. Мощность также зависит от элементов, присутствующих в конкретной цепи.

Сообщить об ошибке

В цепь включены два резистора. В чем разница в эквивалентном сопротивлении, когда резисторы соединены последовательно, и когда они соединены параллельно?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление равно сумме каждого отдельного сопротивления. Параллельно инверсия эквивалентного сопротивления равна сумме инверсий каждого отдельного сопротивления.

Мы можем вычислить эти два значения, а затем найти разницу между ними.

Найдите разницу:

 

Сообщить об ошибке

Основные вычисления

Шесть резисторов расположены последовательно. Их сопротивления равны , , , , , и . Каково их общее сопротивление?

 

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

При последовательной работе общее сопротивление равно сумме индивидуальных сопротивлений.

 

 

Используйте данные значения для каждого отдельного резистора, чтобы найти общее сопротивление.

 

 

 

Сообщить об ошибке

Каково общее сопротивление параллельной цепи с резисторами , , и ?

 

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Формула для сопротивления при параллельном соединении:

 

 

Нам даны значения для каждого отдельного резистора, что позволяет нам найти общее сопротивление.

Сообщить об ошибке0003

Концептуальный

, когда резисторы подключены в серии

Возможные ответы:

Разница в каждом по одному и тому же

больше, чем один из данных ответов. в каждом

Ток, протекающий в каждом, одинаков

Правильный ответ:

Ток, протекающий в каждом, одинаков

Объяснение:

В последовательном соединении нет ветвей, по которым ток течет вниз. Следовательно, это похоже на шоссе с одной полосой движения, поэтому ток одинаков во всей цепи.

 

Сообщить об ошибке

Когда резисторы соединены параллельно, мы можем быть уверены, что

 

Возможные ответы:

Мощность, рассеиваемая в каждом, одинакова

Их эквивалентное сопротивление больше, чем сопротивление любого из отдельных сопротивлений

Правильный ответ:

Разность потенциалов на каждом из них одинакова

Пояснение:

Рассмотрим набор параллельных резисторов, подключенных к батарее. Каждый резистор находится на своем шлейфе от батареи. Поэтому каждый резистор имеет собственную разность потенциалов, равную батарее. Поэтому, если в параллельной цепи погаснет одна лампочка, другая останется гореть. Каждый резистор имеет свое собственное соединение, независимое от других в цепи.

 

Сообщить об ошибке

Электрическая цепь включена последовательно с пятью резисторами. Если резисторы остались прежними, но цепь теперь настроена с параллельными резисторами, как это повлияет на общее сопротивление?

Возможные ответы:

Сопротивление значительно возрастет

Сопротивление останется неизменным

Сопротивление существенно уменьшится

Нам нужно знать числовые значения, чтобы решить

Правильный ответ:

Сопротивление существенно уменьшится

Пояснение:

Представьте себе резисторы в виде дверей, препятствующих потоку людей (электронов). Представьте себе следующие сценарии: в комнате находится большая группа людей, и все они одновременно пытаются выйти. Если пять резисторов соединены последовательно, это все равно, что все эти люди пытаются пройти через все пять дверей, прежде чем они смогут выйти. В цепи все электроны в токе должны проходить через каждый резистор.

 

Если резисторы соединены параллельно, получается пять отдельных дверей из комнаты. Внезапно группа может уйти НАМНОГО быстрее, встречая меньшее сопротивление своему потоку из комнаты. Путь электронов может разделяться, позволяя каждой частице проходить только через один резистор.

 

С точки зрения формулы последовательно соединенные резисторы просто суммируются, чтобы найти эквивалентное сопротивление.

 

Параллельно, однако, суммируются обратные величины, чтобы найти обратное эквивалентное сопротивление.

 

 

Сложение целых чисел всегда дает гораздо лучший результат, чем сложение дробей. Для одного и того же набора резисторов последовательное соединение будет иметь большее общее сопротивление, чем параллельное.

 

Сообщить об ошибке

 

Каково чистое сопротивление цепи, подключенной к батарее?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Чтобы найти общее сопротивление цепи, мы должны суммировать все различные резисторы, по одному за раз. Для начала давайте начнем с двух резисторов в верхнем левом углу, которые включены последовательно. Последовательно сопротивление можно суммировать. Мы можем заменить эти два резистора одним резистором номиналом .

Далее, этот новый резистор подключен параллельно резистору, который находится на диагональной линии от точки A к точке B.  Параллельно мы можем добавить резисторы с помощью уравнения 

Этот новый резистор теперь включен последовательно с резистором, который находится между точками B и C. Последовательно мы можем просто добавить эти резисторы.

 

Этот новый резистор теперь подключен параллельно резистору, который находится между точками A и C. Параллельно мы можем добавить резисторы с помощью уравнения

 

90 Теперь этот новый резистор 148002

90 последовательно с резистором, который находится между батареей и точкой C. Последовательно мы можем просто добавить эти резисторы.

 

 

Сообщить об ошибке

Каково чистое сопротивление цепи, подключенной к батарее?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Для начала давайте начнем с резистора и резистора, которые включены параллельно. Параллельно мы можем добавить резисторы через уравнение

Этот новый резистор теперь включен последовательно с двумя резисторами.