Схема параллельного соединения лампочек в цепи: особенности, преимущества и применение

Как правильно выполнить параллельное соединение лампочек в электрической цепи. Какие преимущества дает такая схема подключения. Где применяется параллельное соединение ламп на практике. Что нужно учитывать при монтаже.

Что представляет собой параллельное соединение ламп

Параллельное соединение ламп — это такой способ подключения, при котором все лампы присоединяются к одним и тем же точкам электрической цепи. То есть один контакт каждой лампы подключается к одному проводу (например, фазному), а второй контакт — к другому проводу (нулевому).

Основные особенности параллельного соединения:

• На все лампы подается одинаковое напряжение (равное напряжению в сети)
• Общий ток в цепи равен сумме токов через каждую лампу
• При выходе из строя одной лампы остальные продолжают работать
• Можно подключать лампы разной мощности

Преимущества параллельного подключения ламп

Параллельная схема соединения имеет ряд важных преимуществ по сравнению с последовательным подключением:

• Высокая надежность — при перегорании одной лампы остальные продолжают работать
• Возможность подключения большого количества ламп
• Каждая лампа работает на полную мощность
• Простота подключения дополнительных ламп
• Возможность использования ламп разной мощности в одной цепи

Именно поэтому параллельное соединение является основным способом подключения осветительных приборов в быту и на производстве.

Где применяется параллельное соединение ламп на практике

Параллельная схема подключения широко используется в следующих случаях:

• Освещение жилых и офисных помещений
• Уличное и дворовое освещение
• Подключение точечных светильников
• Монтаж люстр и многоламповых светильников
• Подсветка рекламных конструкций
• Декоративная подсветка зданий
• Аварийное освещение

По сути, практически везде, где нужно подключить несколько источников света к одной цепи, используется именно параллельное соединение.

Особенности расчета параллельной цепи

При проектировании параллельной схемы освещения нужно учитывать следующие моменты:

• Общее сопротивление цепи уменьшается при добавлении ламп
• Общий ток возрастает пропорционально количеству ламп
• Мощность источника питания должна быть достаточной для всех ламп
• Сечение проводов выбирается с запасом по току

Для расчета параметров цепи используются формулы:

• Общее сопротивление: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
• Общий ток: I = I1 + I2 + I3 + …
• Мощность: P = U * I

Правильный расчет позволит обеспечить надежную и безопасную работу осветительной системы.

Что нужно учитывать при монтаже параллельной схемы

При выполнении электромонтажных работ по параллельному подключению ламп следует соблюдать ряд важных правил:

• Использовать провода с соответствующим сечением
• Надежно изолировать все соединения
• Применять клеммные колодки для разветвления
• Устанавливать автоматы защиты нужного номинала
• Соблюдать цветовую маркировку проводов
• Не превышать допустимую нагрузку на провода
• Использовать качественные патроны и выключатели

Правильный монтаж обеспечит безопасность и долговечность работы осветительной системы с параллельным подключением ламп.

Параллельное vs последовательное соединение: в чем разница

Основные отличия параллельного соединения от последовательного:

Параметр	Параллельное	Последовательное
Напряжение на лампах	Одинаковое	Делится между лампами
Ток через лампы	Разный	Одинаковый
При выходе из строя одной лампы	Остальные работают	Все гаснут
Возможность подключения разных ламп	Да	Нет
Увеличение количества ламп	Уменьшает сопротивление	Увеличивает сопротивление

Как видно, параллельное соединение имеет явные преимущества для бытового и промышленного освещения.

Типичные ошибки при параллельном подключении

При монтаже параллельной схемы освещения следует избегать распространенных ошибок:

• Использование проводов недостаточного сечения
• Отсутствие защиты от перегрузки
• Ненадежная изоляция соединений
• Превышение допустимой нагрузки на выключатель
• Неправильный выбор клеммных колодок
• Несоблюдение полярности при подключении
• Отсутствие заземления металлических светильников

Соблюдение правил монтажа и техники безопасности позволит избежать проблем при эксплуатации осветительной системы.

Схема параллельного соединения лампочек в цепи

Руководитель и главный редактор сайта, автор статей.

Опыт работы 5 лет.

При подключении света в доме и квартире иногда возникает ситуация, когда нужно несколько источников света подключить к одному выключателю. В этом случае рекомендуется отдавать предпочтение параллельной схеме соединения лампочек, которую Вы должны еще знать со школьного курса физики. Если Вы забыли, как выглядит такой вариант электромонтажа, рекомендуем освежить память, взглянув на предоставленный ниже пример!

Когда мы рассматривали схему подключения точечных светильников, то как раз и показывали читателям сайта «Сам электрик» вариант с параллельным соединением изделий. Все довольно просто – на вводе у нас фаза, заземление и ноль. Все три провода нужно подвести к патронам в соответствии с этой схемой.

На электрической схеме параллельное соединение лампочек в цепи может быть обозначено следующим образом:

Преимущество такого варианта в том, что если один источник света перегорит, остальные будут функционировать, как ни в чем не бывало.

При монтаже освещения в квартире и доме не стоит использовать альтернативный способ – последовательное подключение устройств. В этом случае Вы намучаетесь при поиске неисправности, т.к. если перегорит одна лампа накаливания, погаснут все (принцип как у гирлянды).

На видео ниже наглядно рассмотрена схема параллельного подключения ламп к сети:

Как Вы видите, все довольно просто и с электромонтажом справится даже чайник в электрике! Рекомендуем также ознакомиться со способами соединения проводов в распределительной коробке!

Как соединены между собой лампы на схемах

Лампы накаливания – это весьма распространенный источник света. В люстрах и других светильниках, так же как в подвесных и натяжных потолках, их может быть три, пять, а то и несколько десятков. Каждый такой источник света – это один из элементов электрической цепи, которые, как нам известно еще из школьной программы, могут по-разному соединяться как между собой, так и с другими элементами на схемах. Далее напомним нашим читателям:

• на каких схемах лампы соединены параллельно;
• на каких – последовательно;
• и в чем суть различных соединений ламп.

Увидев, как соединены между собой лампы на схемах, наши читатели впоследствии смогут сделать оптимальный выбор осветительной системы.

Люстра с большим числом лампочек

Электрическая цепь с последовательным соединением

Элементы электрических цепей могут соединяться либо последовательно, либо параллельно. Точно так же делается последовательное подключение и параллельное подключение ламп. Это совершенно разные соединения, которые приводят к различным результатам их работы. Чтобы наглядно понять детали этих соединений, рассмотрим пример с лампами накаливания. Берем две лампочки, два патрона и присоединяем к их клеммам провода.

Чтобы хорошо различать проводники при соединении, выбираем для них красный и черный цвета. Для ламп накаливания, которые по сути являются резисторами, эти провода будут как бы равноправными. Перемена их местами никак не будет сказываться на работе лампы.

Сделаем последовательное соединение лампочек:

• укладываем их на стол с расправленными проводами, с концами, зачищенными от изоляции;
• выбираем произвольно по одному проводу в каждой лампе. Для наглядности выберем оба черных провода;
• скручиваем концы двух выбранных проводов.

Если свободные концы двух красных проводов присоединить к источнику питания, через лампочки потечет электрический ток. В каждой лампе он будет одинаковым. Причем независимо от того, какие у этой лампы характеристики. Для того чтобы определить мощность лампы накаливания, потребуется узнать как величину тока, так и величину напряжения. В результате последовательного соединения каждая лампа оказывает влияние на работу остальных лампочек.

На лампе, как и на любом резисторе в электрической цепи, получается падение напряжения. Его величина определяется по закону Ома для участка цепи как произведение величин тока и напряжения. При накале спирали, который соответствует правильному режиму работы лампочки, ее сопротивление таково, что выделяемая энергия, включая свет, обеспечивает ее оптимальную яркость и продолжительность работы. Поэтому каждая лампочка может эффективно работать только при определенном напряжении. А ему будет соответствовать сопротивление горячей светящейся спирали.

Чем слабее, тем ярче

При последовательном соединении двух лампочек напряжения на них будут одинаковыми только при одинаковых сопротивлениях их спиралей. А это получится лишь при их одинаковой конструкции. По этой причине перед тем как подключить последовательно соединенные лампы к источнику питания, необходимо обязательно знать их рабочие напряжения (или токи) и мощность. Если этих характеристик нет, правильно оценить на глаз яркость, оптимальную для лампочки, сложно.

Можно, конечно же, подключить каждую лампочку к регулятору напряжения (ЛАТРу или диммеру). Плавно изменяя и при этом измеряя величину напряжения на лампе, получаем более или менее яркое ее свечение. Но лампочка при такой оценке может работать неправильно и, что наиболее опасно, давать слишком много света. Это сократит срок ее службы. Поэтому сделанные замеры тока или напряжения для расчетов параметров других присоединяемых лампочек получатся не такими, какими они должны быть на самом деле.

• При последовательном соединении лампочек необходимо пользоваться только заводскими данными мощности и напряжения для них.

Особую бдительность надо соблюдать тогда, когда напряжение источника питания заметно больше рабочего напряжения каждой из ламп последовательного соединения. При неоптимально подобранных параметрах некоторые из них могут перегореть по причине неправильного распределения напряжения между ними. В этом легко убедиться, если вкрутить в уже подготовленные нами патроны лампочки разной мощности, но для напряжения 220 В. Что из этого получилось, видно на изображении, которое приведено ниже.

Используя соединительную колодку и проводной выключатель, выполняем монтаж проводов испытуемых лампочек. Подключаем вилку к розетке и включаем выключатель. Мы видим разную яркость источников света. Менее мощная лампочка 40 Вт из-за большего сопротивления работает при более высоком напряжении. Поэтому она светит заметно ярче 60-ваттной. Теперь должно быть понятно, что лампочки остаются работоспособными по причине их более высокого рабочего напряжения. Оно существенно больше падения напряжения питания на каждой из них.

Последовательное соединение и разная яркость лампочек 40 Вт и 60 Вт

Перед последовательным соединением

Если бы лампочки 40 Вт и 60 Вт были, к примеру, подключены на напряжение 127 В, одна из них непременно сгорела бы. Рекомендуется сделать расчет суммы падений напряжения на каждой лампе перед тем как соединить их последовательно. При этом результат меньше напряжения питания соединенных ламп должен быть получен на основании заводских данных.

• Самым большим неудобством при последовательном соединении большого числа лампочек является перегорание одной из них. После этого перестает работать вся цепочка из ламп. Приходится брать тестер и проверять каждую.

Последовательное соединение других типов ламп также возможно. Однако давать общие рекомендации по этому поводу сложно. Дело в том, что все прочие электрические источники света, а это различные газоразрядные и светодиодные лампы, являются нелинейными элементами, к которым неприменим закон Ома для участка цепи. К тому же их надо подключать через балласты различной конструкции.

Современные электронные балласты работают совершенно иначе, чем традиционные индуктивные. Определить все необходимые параметры расчетным путем не получится. По этой причине для газоразрядных и светодиодных источников света более подходящей будет схема параллельного соединения.

Параллельное соединение лампочек

Лучше соединять параллельно

Когда существует параллельное соединение ламп, напряжение источника питания всегда оказывается на клеммах каждой из них. Между ними могут быть только проводники электрического тока. Их сопротивлением пренебрегают по причине крайне малой величины. Схема параллельного подключения исключает взаимное электрическое влияние между источниками света. Каждый из них светит в полную силу, если подключается к выходу источника питания с напряжением, соответствующим их номинальному значению.

• Последовательно соединять лампы накаливания и светодиоды рекомендуется только при необходимости подсоединить самый простой и дешевый источник питания для низковольтных источников света – электрическую сеть на 220 вольт. С источниками света, подключенными по такой схеме, сталкивались все. Это елочная гирлянда.
• Соединение ламп накаливания, а также подключение светильников рекомендуется в основном делать параллельно. Эта схема подключения не оставит совсем без света при перегорании даже нескольких лампочек.

Параллельное соединение.

Для проведения 3-го занятия потребуются:
1.Устройство собранное в течении 2-го занятия.
2.Электрический патрон, подобный использованному ранее.
3.Отрезок кабеля ВВГ 2*1.5, длинною около 0,5 метра.
4.Электрическая лампочка.
Подсоединяем патрон к кабелю, вворачиваем лампочку — получаем в результате то же изделие, что и в конце 1-го занятия, за исключением отсутствующей эл. вилки.

Берем устройство, собранное в течении 2-го занятия — аккуратно срезаем изоляцию на участке около 1см. провода, идущего на эл. патрон. Снимаем крышку с выключателя, что бы получить доступ к его электрическим клеммам.

Присоединяем второй патрон с лампочкой номер 2, как показано на рисунке ниже.

Таким образом, один конец оказывается присоединен с помощью скрутки к проводу идущему напрямую к лампочке номер 1. Второй конец присоединяется к клемме выключателя вместе с другим проводом идущим на электрическую лампочку номер 1. Изолируем место скрутки проводов, с помощью изоленты, закрываем крышку-корпус выключателя. Втыкаем эл. вилку в розетку, нажимаем выключатель — обе лампочки горят. Такое соединение называется параллельным.

Эл. схема параллельного подключения выглядит вот так.

Особенностью такого соединения, является возможность, задействовать одновременно несколько потребителей электроэнергии, рассчитаных на одно и то же напряжение. Эл. лампочек может быть не две, как в нашем примере, а гораздо больше.

На яркость свечения отдельно взятой лампы, увеличение их количества (до определенного предела) практически не влияет, напряжение эл. сети уменьшается незначительно. Но потребление электроэнергии в сети возрастает с каждым, дополнительно подключенным приемником электроэнергии — растет сила тока, начинают греться провода. Что бы предотвратить возгорание изоляции, при превышении эл. током определенного порога, срабатывает автоматический выключатель, и все гаснет.

В нашем быту, как правило, мы постоянно сталкиваемся именно с таким подключением эл. устройств. Различные электроприборы, группы точечных, и других светильников — все это примеры параллельного соединения.
Можно сказать, что все электроприемники, например, в отдельно взятой квартире так или иначе, в итоге оказываются подключенными параллельно, к жилам вводного питающего кабеля.

В случае, если Вас, заинтересовала эта тема, с теоретической точки зрения, дополнительную интересующую информацию, легко почерпнуть в любом учебнике по электротехнике. Параллельное и последовательное соединение, подробно описано там с позиции законов Кирхгофа и Ома, со всеми формулами и выкладками. Несколько упрощенный вариант этой темы вы можете посмотреть здесь

Перейти к 4-му занятию

Необязательное лирическое дополнение.

В моем детстве (конец 70-х), огромной популярностью пользовались, самодельные цветомузыкальные установки. Радиолюбители собирали свои электронные схемы, как правило, используя в выходных каскадах тиристоры ку202н. Это позволяло, применять в качестве источника света, самые обычные лампочки 220-240 вольт. Их покрывали разноцветными лаками, устанавливали в рассеивающие экраны, автомобильные фары — очень ярко и очень красиво. К тому времени, у меня не было, ни достаточных познаний в радиоэлектронике, ни тиристоров, ни магнитофона. Была ламповая радиола Кантата-203, большое количество лампочек от карманного фонаря(2,5 вольт) и огромное желание что-нибудь сделать.

Опытным путем было определено — маленькая лампочка подсоединенная к выходу динамика начинала моргать в такт музыке, чем громче, тем ярче. Лампочка маленькая — света, соответственно, тоже мало. Что же делать? Тут и пришло на помощь параллельное соединение. Паять к тому времени, я уже немного умел (научили на уроках «труда»),взял два достаточно длинных проводка, да и припаял с десяток лампочек. Один проводок к цокольным контактам, второй к боковым. Подключил к «Кантате», влупил громкость на полную — красота! Половину лампочек покрасил зелеными чернилами, половину красными. Прилепил это все пластилином к большой стекляшке от старой люстры, найденной на помойке — настоящая получилась вещь!

Большее количество лампочек добавлять не стал (а хотелось!) — яркость начинала падать, звук в динамиках — хрипеть. Даже у Советских ламповых радиол, запас мощности был ограничен. Соединял я в дальнейшем параллельно и динамики, радиола выдержала, но кассетный магнитофон «Электроника» моего друга, таких издевательств не вынес — сдох. Но точечные светильники и силовая сеть 220 вольт, это совсем другое дело. Можно брать их хоть четыре(светильников), хоть шесть — да и подключать, к двум проводам, торчащим из потолка (где был старый светильник), самое главное делать это очень надежно.

Как подключить надежно, Вы можете посмотреть на странице»Контакты и соединения»
В начало.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Схема параллельного подключения ламп в цепи

Начинающим электрикам довольно часто приходится сталкиваться с особенностями подключения того или иного электрооборудования. Ярким примером может считаться схема параллельного подключения ламп, как один из наиболее распространенных вариантов. Именно его используют профессионалы в быту при монтаже освещения, последовательная схема применяется сравнительно редко. Поэтому с целью недопущения ошибок во время параллельного подключения стоит рассмотреть вопрос более детально.

Что такое параллельное подключение?

Под параллельным подключением в электротехнике следует понимать такой способ соединения электрических приборов, при котором каждый из них имеет аналогичное соединение полюсов по отношению к источнику питания или в электрической цепи.

Для этого рассмотрим пример параллельного включения лампочек накаливания:

Рис. 1. Параллельное подключение ламп к источнику

Как видите, здесь каждая лампа от Л1 до Л4 соединяется одним контактом к фазному выводу, а вторым, к нулевому. Или в таком же порядке для цепи постоянного тока – один контакт лампы  к плюсу, а второй к минусу. Таким образом, получается, что все выводы фазы одинаковые и соединены в одну точку, также в одну точку подключены и нулевые выводы. С технической стороны параллельное подключение может производиться любым количеством ламп от двух и более.

Особенностью этого соединения является подача напряжения от источника E в месте включения контакта от каждой лампы. Соответственно, каждая из ламп получает номинал питания, к примеру,  220 вольт сети придется на пару контактов. Следует отметить, что кроме ламп Ильича параллельное подключение подходит и для любых других типов осветительного оборудования (светодиодных лампочек, люминесцентных, галогенных и т.д.).

Помимо вышеприведенного примера можно встретить и другие способы параллельного подсоединения:

Рис. 2. Варианты смешанного параллельного подключения

Как видите на рисунке выше лампочки Л1 – Л3 на первой схеме имеют параллельное включение по отношению друг к другу. Однако по отношению к резистору R1 и диоду VD1 подключение всей группы будет последовательным. На второй схеме лампы Л1 – Л2 и Л3 – Л4 подключены последовательно по отношению друг к другу, но попарно Л1 – Л2 с парой Л3 – Л4 подключены параллельно. На практике важно учитывать не только особенности конфигурации цепи, но и физические параметры.

Физические параметры

Важным этапом при подключении галогенных, светодиодных или люминесцентных светильников являются физические данные. Основным параметром для всех ламп можно считать омическое сопротивление, на основании которого и рассчитывается потребляемая мощность.

Для примера рассмотрим вариант подключения приборов освещения, как классической резистивной нагрузки:

Рис. 3. Параллельное включение резистивной нагрузки

Так те же нити накаливания представляют собой чисто резистивную нагрузку, поэтому мы их будем рассчитывать, как сумму резисторов R1 – R3. Для параллельных схем включения вычисление суммарного сопротивления всех устройств производится исходя из соотношения:

1/R_общ = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃

После преобразования выражение получит вид:

Аналогичным образом вычисление производится для включения люминесцентных и светодиодных светильников. Заметьте, что при расчетах в идеальных условиях сопротивлением соединительных проводов пренебрегают. Такой прием актуален и для большинства осветительных приборов, так как величина получается несоизмеримо меньше. Однако в случае расчета слаботочных ламп или светодиодов сопротивлением проводов не всегда можно пренебречь, поэтому они также участвуют в расчетах.

Преимущества и недостатки

В домашних и производственных целях параллельное подключение широко используется для решения различных задач. При выборе такого способа важно учитывать все за и против, поэтому дальше мы рассмотрим преимущества и недостатки для освещения люминесцентными, накаливания, светодиодными или другими типами ламп.

К преимуществам схемы следует отнести:

• на каждую лампу подается строго установленная величина напряжения, не зависимо от их сопротивления;
• каждая лампа работает на полную мощность, выдавая заявленные номинальные параметры;
• в случае перегорания одной из ламп в цепи остальные продолжат выполнять свои непосредственные функции без каких-либо изменений в штатном режиме.

Недостатки такого способа подключения в большей части связаны с экономическими аспектами или аварийными режимами работы:

• требуется больший расход соединительных проводников при подключении на большие расстояния;
• при повышении напряжения более номинального лампочка светится гораздо сильнее, из-за чего галогенные светильники и лампы Ильича будут чаще выходить со строя;
• начинающие электрики или неискушенные в электротехнике могут запутаться на этапе подключения точечных или других светильников.

Практическое применение

Все соединения в электрических схемах подразделяются на последовательные и параллельные. На практике параллельная схема применяется для любого освещения у вас дома:

• точечных светильников;
• ламп в люстре;
• модулей в светодиодной ленте и т.д.

Не зависимо от конкретного вида подключения и применяемого оборудования, схема будет идентична. В некоторых ситуациях, чтобы подключить точечных светильник применяется блок питания или электронный трансформатор, в других монтаж люминесцентных ламп производится напрямую от сети, что показано на рисунке ниже:

Рис. 4. Подключение светильников по комнатам

Видео по теме

Параллельное соединение светодиодов

Известно, что светодиоды лучше всего соединять последовательно. В этом случае ток на каждом из них будет одинаковый, что упрощает контроль над ним. Но бывают случаи, что без параллельного соединения не обойтись.

Например, если есть источник питания, и к нему необходимо подключить несколько светодиодных лампочек, суммарное падение напряжений на которых превышает напряжение источника. Иными словами, питания источника не достаточно для последовательно соединенных лампочек, и они не загораются.

Тогда лампочки включают в цепь параллельно и на каждую ветку ставят свой резистор.

По законам параллельного соединения падение напряжений на каждой ветке будет одинаковым и равным напряжению источника, а ток может отличаться. В связи с этим расчеты по определению характеристик резисторов будут проводиться отдельно для каждой ветки.

Содержание статьи

Запрет на один резистор

Почему нельзя подсоединить все светодиодные лампочки к одному резистору? Потому что технология производства не позволяет сделать светодиоды с идеально равными характеристиками. Светодиоды имеют разное внутреннее сопротивление, и порой различия в нем очень сильны даже для одинаковых моделей, взятых из одной партии.

Большой разброс сопротивления приводит к разбросу в значении тока, а это в свою очередь приводит к перегреву и перегоранию. Значит, надо проконтролировать ток на каждом светодиоде или на каждой ветке с последовательным соединением. Ведь при последовательном соединении ток одинаковый. Для этого и применяют отдельные резисторы. С их помощью стабилизируют ток.

Основные характеристики элементов цепи

Слегка подумав, становится понятным, что одна ветка сможет содержать максимальное количество светодиодов такое же, как при последовательном соединении и питании от этого же источника.

Например, у нас есть источник на 12 вольт. К нему можно последовательно подсоединить 5 светодиодов по 2 вольта. (12 вольт:2 вольта:1,15≈5). 1,15- это коэффициент запаса, поскольку необходимо рассчитывать, что в цепь будет включен еще и резистор.

Сопротивление резистора рассчитывается с помощью закона Ома: I=U/R, где I будет допустимым током, взятым из таблицы характеристик прибора. Напряжение U получится, если из максимального напряжения источника питания вычесть падения напряжений на каждом светодиоде, входящем в последовательную цепочку (тоже берется из таблицы характеристик).

Мощность резистора находится из формулы:

P=U²/ R= I*U.

При этом все величины записываются в системе Си. Напомним, что 1 A=1000 мA, 1 мA=0,001 A, 1 Ом=0,001 кОм, 1 Вт=1000 мВт.

Сегодня много онлайн калькуляторов, которые предлагают выполнить эту операцию автоматически, просто подставив известные характеристики в пустые ячейки. Но основные понятия знать все-таки полезно.

Преимущество параллельного включения диодов

Параллельное соединение позволяет добавить 2 или 5, или 10 светодиодов, или больше. Ограничением является мощность источника питания и габариты прибора, в котором вы хотите применить такое соединение.

Лампочки для каждой параллельной ветки берут строго одинаковые, чтобы у них были максимально похожие значения допустимого тока, прямого и обратного напряжения.

Преимущество параллельного соединения светодиодов в том, что если один из них перегорит, вся цепь продолжит работать. Лампочки будут светиться и при перегорании их большего количества, главное, чтобы хоть одна ветка оставалась неповрежденной.

Как видно, параллельное соединение – это довольно полезная вещь. Просто надо уметь правильно собрать цепь, не забывая обо всех свойствах светодиодов и о законах физики.

Во многих схемах параллельное соединение комбинируют с последовательным, что позволяет создать функциональные электрические приборы.

Применение параллельного соединения светодиодов

Схема параллельного подключения с двумя выводами позволяет реализовывать двухцветное свечение лампочек, если используются два кристалла разного цвета. Цвет меняется при изменении полюсов источника (изменение направления тока). Широкое применение такая схема находит в двухцветных индикаторах.

Если два кристалла разного цвета соединить параллельно в одном корпусе и подключить к ним импульсный модулятор, то можно менять цвет в широком диапазоне. Особенно много тонов генерируется при сочетании зеленого и красного цвета светодиодов.

Как видно на схеме, к каждому кристаллу подключен свой резистор. Катод в таком соединении общий, а вся система подключена к управляющему устройству – микроконтроллеру.

В современных праздничных гирляндах иногда применяется смешанный тип соединения, в котором несколько последовательных рядов соединяются параллельно. Это позволяет гирлянде светиться, даже если несколько светодиодных источников выйдут из строя.

При создании подсветки в помещении тоже могут применять параллельное соединение. Смешанные схемы используются при конструкции многих индикаторных электроприборов и для подсвечивающих устройств.

Несколько нюансов монтажа

Отдельно можно сказать о том, как соединяются светодиоды между собой. Каждый кристалл заключен в корпус, из которого идут выводы. На выводах зачастую стоят отметки «-» или «+», что означает соответственно подключение к катоду и к аноду прибора.

Опытные радиолюбители даже на глаз могут определить полярность, поскольку катодный вывод чуть длиннее и чуть больше выступает из корпуса. Подключение светодиодов необходимо осуществлять, строго соблюдая полярность.

Если речь идет о мощных светодиодах, то в процессе монтажа довольно часто применяют пайку. Для этого используют маломощный паяльник, чтобы ни в коем случае не перегреть кристалл. Время пайки не должно превышать 4-5 секунд. Лучше, если это будет 1-2 секунды. Для этого паяльник разогревают заранее. Выводы сильно не сгибают. Схему собирают на площадке из материала, который хорошо отводит тепло.

Ток в последовательной цепи. Задача на параллельное и последовательное. Основные электрические величины цепи

Параллельное соединение электрических элементов (проводников, сопротивлений, емкостей, индуктивностей) — это такое соединение, при котором подключенные элементы цепи имеют два общих узла подключения.

Другое определение: сопротивления подключены параллельно, если они подключены одно и той же паре узлов.

Графическое обозначение схемы параллельного соеднинения

На приведенном рисунке показана схема параллельное подключения сопротивлений R1, R2, R3, R4. Из схемы видно, что все эти четыре сопротивления имеют две общие точки (узла подключения).

В электротехнике принято, но не строго требуется, рисовать провода горизонтально и вертикально. Поэтому эту же схему можно изобразить, как на рисунке ниже. Это тоже параллельное соединение тех же самых сопротивлений.

Формула для расчета параллельного соединения сопротивлений

При параллельном соединении обратная величина от эквивалентного сопротивления равна сумме обратных величин всех параллельно подключенных сопротивлений. Эквивалентная проводимость равна сумме всех параллельно подключенных проводимостей электрической схемы.

Для приведенной выше схемы эквивалентное сопротивление можно рассчитать по формуле:

В частном случае при подключении параллельно двух сопротивлений:

Эквивалентное сопротивление цепи определяется по формуле:

В случае подключения «n» одинаковых сопротивлений, эквивалентное сопротивление можно рассчитать по частной формуле:

Формулы для частного рассчета вытекают из основной формулы.

Формула для расчета параллельного соединения емкостей (конденсаторов)

При параллельном подключении емкостей (конденсаторов) эквивалентная емкость равна сумме параллельно подключенных емкостей:

Формула для расчета параллельного соединения индуктивностей

При параллельном подключении индуктивностей, эквивалентная индуктивность рассчитывается так же, как и эквивалентное сопротивление при параллельном соединении:

Необходимо обратить внимание, что в формуле не учтены взаимные индуктивности.

Пример свертывания параллельного сопротивления

Для участка электрической цепи необходимо найти параллельное соединение сопротивлений выполнить их преобразование до одного.

Из схемы видно, что параллельно подключены только R2 и R4. R3 не параллельно, т.к. одним концом оно подключено к E1. R1 — одним концом подключено к R5, а не к узлу. R5 — одним концом подключено к R1, а не к узлу. Можно так же говорить, что последовательное соединение сопротивлений R1 и R5 подключено параллельно с R2 и R4.

Ток при параллельном соединении

При параллельном соединении сопротивлений ток через каждое сопротивление в общем случае разный. Величина тока обратно пропорциональна величине сопротивления.

Напряжение при параллельном соединении

При параллельном соединении разность потенциалов между узлами, объединяющими элементы цепи, одинакова для всех элементов.

Применение параллельного соединения

1. В промышленности изготавливаются сопротивления определенных величин. Иногда необходимо получить значение сопротивления вне данных рядов. Для этого можно подключить несколько сопротивлений параллельно. Эквивалентное сопротивление всегда будет меньше самого большого номинала сопротивления.

2. Делитель токов.

Подробности Категория: Статьи Создано: 06.09.2017 19:48

Как подключить в кукольном домике несколько светильников

Когда вы задумываетесь о том как сделать освещение в кукольном домике или румбоксе, где не один, а несколько светильников, то встает вопрос о том, как их подключить, объединить в сеть. Существует два типа подключения: последовательное и параллельное, о которых мы слышали со школьной скамьи. Их и рассмотрим в этой статье.

Я постараюсь описать всё простым доступным языком, чтобы всё было понятно даже самым-самым гуманитариям, не знакомым с электрическими премудростями.

Примечание : в этой статье рассмотрим только цепь с лампочками накаливания. Освещение диодами более сложное и будет рассмотрено в другой статье.

Для понимания каждая схема будет сопровождена рисунком и рядом с чертежом электрической монтажной схемой.
Сначала рассмотрим условные обозначения на электрических схемах.

Название элемента	Символ на схеме	Изображение
батарейка/ элемент питания
выключатель
провод
пересечение проводов (без соединения)
соединение проводов (пайкой, скруткой)
лампа накаливания
неисправная лампа
неработающая лампа
горящая лампа

Как уже было сказано, существуют два основных типа подключения: последовательное и параллельное. Есть ещё третье, смешанное: последовательно-параллельное, объединяющее то и другое. Начнем с последовательного, как более простого.

Последовательное подключение

Выглядит оно вот так.

Лампочки располагаются одна за другой, как в хороводе держась за руки. По этому принципу были сделаны старые советские гирлянды.

Достоинства — простота соединения.
Недостатки — если перегорела хоть одна лампочка, то не будет работать вся цепь.

Надо будет перебирать, проверять каждую лампочку, чтобы найти неисправную. Это может быть утомительным при большом количестве лампочек. Так же лампочки должны быть одного типа: напряжение, мощность.

При этом типе подключения напряжения лампочек складываются. Напряжение обозначается буквой U , измеряется в вольтах V . Напряжение источника питания должно быть равно сумме напряжений всех лампочек в цепи.

Пример №1 : вы хотите подключить в последовательную цепь 3 лампочки напряжением 1,5V. Напряжение источника питания, необходимое для работы такой цепи 1,5+1,5+1,5=4,5V.

У обычных пальчиковых батареек напряжение 1,5V. Чтобы из них получить напряжение 4,5V их тоже нужно соединить в последовательную цепь, их напряжения сложатся.
Подробнее о том, как выбрать источник питания написано в этой статье

Пример №2: вы хотите подключить к источнику питания 12V лампочки по 6V. 6+6=12v. Можно подключить 2 таких лампочки.

Пример №3: вы хотите соединить в цепь 2 лампочки по 3V. 3+3=6V. Необходим источник питания на 6 V.

Подведем итог: последовательное подключение просто в изготовлении, нужны лампочки одного типа. Недостатки: при выходе из строя одной лампочки не горят все. Включить и выключить цепь можно только целиком.

Исходя из этого, для освещения кукольного домика целесообразно соединять последовательно не более 2-3 лампочек. Например, в бра. Чтобы соединить большее количество лампочек, необходимо использовать другой тип подключения — параллельное.

Читайте так же статьи по теме:

• Обзор миниатюрных ламп накаливания
• Диоды или лампы накаливания

Параллельное подключение лампочек

Вот так выглядит параллельное подключение лампочек.

В этом типе подключения у всех лампочек и источника питания одинаковые напряжения. То есть при источнике питания 12v каждая из лампочек должна иметь тоже напряжение 12V. А количество лампочек может быть различным. А если у вас, допустим, есть лампочки 6V, то и источник питания нужно брать 6V.

При выходе из строя одной лампочки другие продолжают гореть.

Лампочки можно включать независимо друг от друга. Для этого к каждой нужно поставить свой выключатель.

По этому принципу подключены электроприборы в наших городских квартирах. У всех приборов одно напряжение 220V, включать и выключать их можно независимо друг от друга, мощность электроприборов может быть разной.

Вывод : при множестве светильников в кукольном домике оптимально параллельное подключение, хотя оно чуть сложнее, чем последовательное.

Рассмотрим ещё один вид подключения, соединяющий в себе последовательное и параллельное.

Комбинированное подключение

Пример комбинированного подключения.

Три последовательные цепи, соединенные параллельно

А вот другой вариант:

Три параллельные цепи, соединенные последовательно.

Участки такой цепи, соединенные последовательно, ведут себя как последовательное соединение. А параллельные участки — как параллельное соединение.

Пример

При такой схеме перегорание одной лампочки выведет из строя весь участок, соединенный последовательно, а две другие последовательные цеписохранят работоспособность.

Соответственно, и включать-выключать участки можно независимо друг от друга. Для этого каждой последовательной цепи нужно поставить свой выключатель.

Но нельзя включить одну-единственную лампочку.

При параллельно-последовательном подключении при выходе из строя одной лампочки цепь будет вести себя так:

А при нарушении на последовательном участке вот так:

Пример:

Есть 6 лампочек по 3V, соединенные в 3 последовательные цепи по 2 лампочки. Цепи в свою очередь соединены параллельно. Разбиваем на 3 последовательных участка и просчитываем этот участок.

На последовательном участке напряжения лампочек складываются, 3v+3V=6V. У каждой последовательной цепи напряжение 6V. Поскольку цепи соединены параллельно, то их напряжение не складывается, а значит нам нужен источник питания на 6V.

Пример

У нас 6 лампочек по 6V. Лампочки соединены по 3 штуки в параллельную цепь, а цепи в свою очередь — последовательно. Разбиваем систему на три параллельных цепи.

В одной параллельной цепи напряжение у каждой лампочки 6V, поскольку напряжение не складывается, то и у всей цепи напряжение 6V. А сами цепи соединены уже последовательно и их напряжения уже складываются. Получается 6V+6V=12V. Значит, нужен источник питания 12V.

Пример

Для кукольных домиков можно использовать такое смешанное подключение.

Допустим, в каждой комнате по одному светильнику, все светильники подключены параллельно. Но в самих светильниках разное количество лампочек: в двух — по одной лампочке, есть двухрожковое бра из двух лампочек и трехрожковая люстра. В люстре и бра лампочки соединены последовательно.

У каждого светильника свой выключатель. Источник питания 12V напряжения. Одиночные лампочки, соединенные параллельно, должны иметь напряжение 12V. А у тех, что соединены последовательно напряжение складывается на участке цепи
. Соответственно, для участка бра из двух лампочек 12V (общее напряжение)делим на 2 (количество лампочек), получим 6V (напряжение одной лампочки).
Для участка люстры 12V:3=4V (напряжение одной лампочки люстры).
Больше трех лампочек в одном светильнике соединять последовательно не стоит.

Теперь вы изучили все хитрости подключения лампочек накаливания разными способами. И, думаю, что не составит труда сделать освещение в кукольном домике со многими лампочками, любой сложности. Если же что-то для вас ещё представляет сложности, прочитайте статью о простейшем способе сделать свет в кукольном домике, самые базовые принципы. Удачи!

Проверим справедливость показанных здесь формул на простом эксперименте.

Возьмём два резистора МЛТ-2 на 3 и 47 Ом и соединим их последовательно. Затем измерим общее сопротивление получившейся цепи цифровым мультиметром. Как видим оно равно сумме сопротивлений резисторов, входящих в эту цепочку.

Замер общего сопротивления при последовательном соединении

Теперь соединим наши резисторы параллельно и замерим их общее сопротивление.

Измерение сопротивления при параллельном соединении

Как видим, результирующее сопротивление (2,9 Ом) меньше самого меньшего (3 Ом), входящего в цепочку. Отсюда вытекает ещё одно известное правило, которое можно применять на практике:

При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет меньше наименьшего сопротивления, входящего в эту цепь.

Что ещё нужно учитывать при соединении резисторов?

Во-первых, обязательно учитывается их номинальная мощность. Например, нам нужно подобрать замену резистору на 100 Ом и мощностью 1 Вт . Возьмём два резистора по 50 Ом каждый и соединим их последовательно. На какую мощность рассеяния должны быть рассчитаны эти два резистора?

Поскольку через последовательно соединённые резисторы течёт один и тот же постоянный ток (допустим 0,1 А ), а сопротивление каждого из них равно 50 Ом , тогда мощность рассеивания каждого из них должна быть не менее 0,5 Вт . В результате на каждом из них выделится по 0,5 Вт мощности. В сумме это и будет тот самый 1 Вт .

Данный пример достаточно грубоват. Поэтому, если есть сомнения, стоит брать резисторы с запасом по мощности.

Подробнее о мощности рассеивания резистора читайте .

Во-вторых, при соединении стоит использовать однотипные резисторы, например, серии МЛТ. Конечно, нет ничего плохого в том, чтобы брать разные. Это лишь рекомендация.

Во многих электрических схемах мы можем обнаружить последовательное и . Разработчик схем может, например, объединить несколько резисторов со стандартными значениями (E-серии), чтобы получить необходимое сопротивление.

Последовательное соединении резисторов — это такое соединение, при котором ток, протекающий через каждый резистор одинаков, поскольку имеется только одно направление для протекания тока. В тоже время падение напряжения будет пропорционально сопротивлению каждого резистора в последовательной цепи.

Последовательное соединение резисторов

Пример № 1

Используя закон Ома, необходимо вычислить эквивалентное сопротивление серии последовательно соединенных резисторов (R1. R2, R3), а так же падение напряжения и мощность для каждого резистора:

Все данные могут быть получены с помощью закона Ома и для лучшего понимания представлены в виде следующей таблицы:

Пример № 2

а) без подключенного резистора R3

б) с подключенным резистором R3

Как вы можете видеть, выходное напряжение U без нагрузочного резистора R3, составляет 6 вольт, но то же выходное напряжение при подключении R3 становится всего лишь 4 В. Таким образом, нагрузка, подключенная к делителю напряжения, провоцирует дополнительное падение напряжение. Данный эффект снижения напряжения может быть компенсирован с помощью установленного вместо постоянного резистора, с помощью которого можно скорректировать напряжение на нагрузке.

Онлайн калькулятор расчета сопротивления последовательно соединенных резисторов

Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных последовательно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором:

Подведем итог

Когда два или несколько резисторов соединены вместе (вывод одного соединяется с выводом другого резистора) — то это последовательное соединение резисторов. Ток, протекающий через резисторы имеет одно и тоже значение, но падение напряжения на них не одно и то же. Оно определяется сопротивлением каждого резистора, которое рассчитывается по закону Ома (U = I * R).

Ток в электроцепи проходит по проводникам от источника напряжения к нагрузке, то есть к лампам, приборам. В большинстве случаев в качестве проводника используются медные провода. В цепи может быть предусмотрено несколько элементов с разными сопротивлениями. В схеме приборов проводники могут быть соединены параллельно или последовательно, также могут быть смешанные типы.

Элемент схемы с сопротивлением называется резистором, напряжение данного элемента является разницей потенциалов между концами резистора. Параллельное и последовательное электрическое соединение проводников характеризуется единым принципом функционирования, согласно которому ток протекает от плюса к минусу, соответственно потенциал уменьшается. На электросхемах сопротивление проводки берется за 0, поскольку оно ничтожно низкое.

Параллельное соединение предполагает, что элементы цепы подсоединены к источнику параллельно и включаются одновременно. Последовательное соединение означает, что проводники сопротивления подключаются в строгой последовательности друг за другом.

При просчете используется метод идеализации, что существенно упрощает понимание. Фактически в электрических цепях потенциал постепенно снижается в процессе перемещения по проводке и элементам, которые входят в параллельное или последовательное соединение.

Последовательное соединение проводников

Схема последовательного соединения подразумевает, что они включаются в определенной последовательности один за другим. Причем сила тока во всех из них равна. Данные элементы создают на участке суммарное напряжение. Заряды не накапливаются в узлах электроцепи, поскольку в противном случае наблюдалось бы изменение напряжения и силы тока. При постоянном напряжении ток определяется значением сопротивления цепи, поэтому при последовательной схеме сопротивление меняется в случае изменения одной нагрузки.

Недостатком такой схемы является тот факт, что в случае выхода из строя одного элемента остальные также утрачивают возможность функционировать, поскольку цепь разрывается. Примером может служить гирлянда, которая не работает в случае перегорания одной лампочки. Это является ключевым отличием от параллельного соединения, в котором элементы могут функционировать по отдельности.

Последовательная схема предполагает, что по причине одноуровневого подключения проводников их сопротивление в любой точки сети равно. Общее сопротивление равняется сумме уменьшения напряжений отдельных элементов сети.

При данном типе соединения начало одного проводника подсоединяется к концу другого. Ключевая особенность соединения состоит в том, что все проводники находятся на одном проводе без разветвлений, и через каждый из них протекает один электроток. Однако общее напряжение равно сумме напряжений на каждом. Также можно рассмотреть соединение с другой точки зрения – все проводники заменяются одним эквивалентным резистором, и ток на нем совпадает с общим током, который проходит через все резисторы. Эквивалентное совокупное напряжение является суммой значений напряжения по каждому резистору. Так проявляется разность потенциалов на резисторе.

Использование последовательного подключения целесообразно, когда требуется специально включать и выключать определенное устройство. К примеру, электрозвонок может звенеть только в момент, когда присутствует соединение с источником напряжения и кнопкой. Первое правило гласит, что если тока нет хотя бы на одном из элементов цепи, то и на остальных его не будет. Соответственно при наличии тока в одном проводнике он есть и в остальных. Другим примером может служить фонарик на батарейках, который светит только при наличии батарейки, исправной лампочки и нажатой кнопки.

В некоторых случаях последовательная схема нецелесообразна. В квартире, где система освещения состоит из множества светильников, бра, люстр, не стоит организовывать схему такого типа, поскольку нет необходимости включать и выключать освещение во всех комнатах одновременно. С этой целью лучше использовать параллельное соединение, чтобы иметь возможность включения света в отдельно взятых комнатах.

Параллельное соединение проводников

В параллельной схеме проводники представляют собой набор резисторов, одни концы которых собираются в один узел, а другие – во второй узел. Предполагается, что напряжение в параллельном типе соединения одинаковое на всех участках цепи. Параллельные участки электроцепи носят название ветвей и проходят между двумя соединительными узлами, на них имеется одинаковое напряжение. Такое напряжение равно значению на каждом проводнике. Сумма показателей, обратных сопротивлениям ветвей, является обратной и по отношению к сопротивлению отдельного участка цепи параллельной схемы.

При параллельном и последовательном соединениях отличается система расчета сопротивлений отдельных проводников. В случае параллельной схемы ток уходит по ветвям, что способствует повышению проводимости цепи и уменьшает совокупное сопротивление. При параллельном подключении нескольких резисторов с аналогичными значениями совокупное сопротивление такой электроцепи будет меньше одного резистора число раз, равное числу .

В каждой ветви предусмотрено по одному резистору, и электроток при достижении точки разветвления делится и расходится к каждому резистору, его итоговое значение равно сумме токов на всех сопротивлениях. Все резисторы заменяются одним эквивалентным резистором. Применяя закон Ома, становится понятным значение сопротивления – при параллельной схеме суммируются значения, обратные сопротивлениям на резисторах.

При данной схеме значение тока обратно пропорционально значению сопротивления. Токи в резисторах не взаимосвязаны, поэтому при отключении одного из них это никоим образом не отразится на остальных. По этой причине такая схема используется во множестве устройств.

Рассматривая возможности применения параллельной схемы в быту, целесообразно отметить систему освещения квартиры. Все лампы и люстры должны быть соединены параллельно, в таком случае включение и отключение одного из них никак не влияет на работу остальных ламп. Таким образом, добавляя выключатель каждой лампочки в ветвь цепи, можно включать и отключать соответствующий светильник по необходимости. Все остальные лампы работают независимо.

Все электроприборы объединяются параллельно в электросеть с напряжением 220 В, затем они подключаются к . То есть все приборы подключаются независимо от подключения прочих устройств.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для детального понимания на практике обоих типов соединений, приведем формулы, объясняющие законы данных типов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном типе соединения отличается.

При последовательной схеме имеется одинаковая сила тока во всех проводниках:

Согласно закону Ома, данные типы соединений проводников в разных случаях объясняются иначе. Так, в случае последовательной схемы, напряжения равны друг другу:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Помимо этого, общее напряжение равно сумме напряжений отдельно взятых проводников:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

Полное сопротивление электроцепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников, вне зависимости от их числа.

В случае параллельной схемы совокупное напряжение цепи аналогично напряжению отдельных элементов:

А совокупная сила электротока рассчитывается как сумма токов, которые имеются по всем проводникам, расположенным параллельно:

Чтобы обеспечить максимальную эффективность электрических сетей, необходимо понимать суть обоих типов соединений и применять их целесообразно, используя законы и рассчитывая рациональность практической реализации.

Смешанное соединение проводников

Последовательная и параллельная схема соединения сопротивления могут сочетаться в одной электросхеме при необходимости. К примеру, допускается подключение параллельных резисторов по последовательной или их группе, такое тип считается комбинированным или смешанным.

В таком случае совокупное сопротивление рассчитывается посредством получения сумм значений для параллельного соединения в системе и для последовательного. Сначала необходимо рассчитывать эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной схеме, а затем элементов параллельного. Последовательное соединение считается приоритетным, причем схемы такого комбинированного типа часто используются в бытовой технике и приборах.

Итак, рассматривая типы подключений проводников в электроцепях и основываясь на законах их функционирования, можно полностью понять суть организации схем большинства бытовых электроприборов. При параллельном и последовательном соединениях расчет показателей сопротивления и силы тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, можно грамотно использовать каждый тип организации цепей для подключения элементов оптимальным способом и с максимальной эффективностью.

Параллельное и последовательное соединение. Последовательное и параллельное соединения проводников

В физике изучается тема про параллельное и последовательное соединение, причем это могут быть не только проводники, но и конденсаторы. Здесь важно не запутаться в том, как выглядит каждое из них на схеме. А уже потом применять конкретные формулы. Их, кстати, нужно помнить наизусть.

Как различить эти два соединения?

Внимательно посмотрите на схему. Если провода представить как дорогу, то машины на ней будут играть роль резисторов. На прямой дороге без каких-либо разветвлений машины едут одна за другой, в цепочку. Так же выглядит и последовательное соединение проводников. Дорога в этом случае может иметь неограниченное количество поворотов, но ни одного перекрестка. Как бы ни виляла дорога (провода), машины (резисторы) всегда будут расположены друг за другом, по одной цепочке.

Совсем другое дело, если рассматривается параллельное соединение. Тогда резисторы можно сравнить со спортсменами на старте. Они стоят каждый на своей дорожке, но направление движения у них одинаковое, и финиш в одном месте. Так же и резисторы — у каждого из них свой провод, но все они соединены в некоторой точке.

Формулы для силы тока

О ней всегда идет речь в теме «Электричество». Параллельное и последовательное соединение по-разному влияют на величину силы тока в резисторах. Для них выведены формулы, которые можно запомнить. Но достаточно просто запомнить смысл, который в них вкладывается.

Так, ток при последовательном соединении проводников всегда одинаков. То есть в каждом из них значение силы тока не отличается. Провести аналогию можно, если сравнить провод с трубой. В ней вода течет всегда одинаково. И все препятствия на ее пути будут сметаться с одной и той же силой. Так же с силой тока. Поэтому формула общей силы тока в цепи с последовательным соединением резисторов выглядит так:

I _общ = I ₁ = I ₂

Здесь буквой I обозначена сила тока. Это общепринятое обозначение, поэтому его нужно запомнить.

Ток при параллельном соединении уже не будет постоянной величиной. При той же аналогии с трубой получается, что вода разделится на два потока, если у основной трубы будет ответвление. То же явление наблюдается с током, когда на его пути появляется разветвление проводов. Формула общей силы тока при параллельном соединении проводников:

I _общ = I ₁ + I ₂

Если разветвление составлено из проводов, которых больше двух, то в приведенной формуле на такое же количество станет больше слагаемых.

Формулы для напряжения

Когда рассматривается схема, в которой выполнено соединение проводников последовательно, то напряжение на всем участке определяется суммой этих величин на каждом конкретном резисторе. Сравнить эту ситуацию можно с тарелками. Удержать одну из них легко получится одному человеку, вторую рядом он тоже сможет взять, но уже с трудом. Держать в руках три тарелки рядом друг с другом одному человеку уже не удастся, потребуется помощь второго. И так далее. Усилия людей складываются.

Формула для общего напряжения участка цепи с последовательным соединением проводников выглядит так:

U _общ = U ₁ + U ₂, где U — обозначение, принятое для электрического напряжения.

Другая ситуация складывается, если рассматривается параллельное соединение резисторов. Когда тарелки ставятся друг на друга, их по-прежнему может удержать один человек. Поэтому складывать ничего не приходится. Такая же аналогия наблюдается при параллельном соединении проводников. Напряжение на каждом из них одинаковое и равно тому, которое на всех них сразу. Формула общего напряжения такая:

U _общ = U ₁ = U ₂

Формулы для электрического сопротивления

Их уже можно не запоминать, а знать формулу закона Ома и из нее выводить нужную. Из указанного закона следует, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления. То есть U = I * R, где R — сопротивление.

Тогда формула, с которой нужно будет работать, зависит от того, как выполнено соединение проводников:

• последовательно, значит, нужно равенство для напряжения — I_общ * R_общ = I₁ * R₁ + I₂ * R_2;
• параллельно необходимо пользоваться формулой для силы тока — U_общ / R_общ = U₁ / R₁ + U₂ / R₂ .

Далее следуют простые преобразования, которые основываются на том, что в первом равенстве все силы тока имеют одинаковое значение, а во втором — напряжения равны. Значит, их можно сократить. То есть получаются такие выражения:

1. R _общ = R ₁ + R ₂ (для последовательного соединения проводников).
2. 1 / R _общ = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ (при параллельном соединении).

При увеличении числа резисторов, которые включены в сеть, изменяется количество слагаемых в этих выражениях.

Стоит отметить, что параллельное и последовательное соединение проводников по-разному влияют на общее сопротивление. Первое из них уменьшает сопротивление участка цепи. Причем оно оказывается меньше самого маленького из использованных резисторов. При последовательном соединении все логично: значения складываются, поэтому общее число всегда будет самым большим.

Работа тока

Предыдущие три величины составляют законы параллельного соединения и последовательного расположения проводников в цепи. Поэтому их знать нужно обязательно. Про работу и мощность необходимо просто запомнить базовую формулу. Она записывается так: А = I * U * t, где А — работа тока, t — время его прохождения по проводнику.

Для того чтобы определить общую работу при последовательном соединении нужно заменить в исходном выражении напряжение. Получится равенство: А = I * (U ₁ + U ₂) * t, раскрыв скобки в котором получится, что работа на всем участке равна их сумме на каждом конкретном потребителе тока.

Аналогично идет рассуждение, если рассматривается схема параллельного соединения. Только заменять полагается силу тока. Но результат будет тот же: А = А ₁ + А ₂.

Мощность тока

При выведении формулы для мощности (обозначение «Р») участка цепи опять нужно пользоваться одной формулой: Р = U * I. После подобных рассуждений получается, что параллельное и последовательное соединение описываются такой формулой для мощности: Р = Р ₁ + Р ₂.

То есть, как бы ни были составлены схемы, общая мощность будет складываться из тех, которые задействованы в работе. Именно этим объясняется тот факт, что нельзя включать в сеть квартиры одновременно много мощных приборов. Она просто не выдержит такой нагрузки.

Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

Сразу же после того, как перегорит одна из лампочек, станет ясно, как они были соединены. При последовательном соединении не будет светиться ни одна из них. Это объясняется тем, что пришедшая в негодность лампа создает разрыв в цепи. Поэтому нужно проверить все, чтобы определить, какая перегорела, заменить ее — и гирлянда станет работать.

Если в ней используется параллельное соединение, то она не перестает работать при неисправности одной из лампочек. Ведь цепь не будет полностью разорвана, а только одна параллельная часть. Чтобы отремонтировать такую гирлянду, не нужно проверять все элементы цепи, а только те, которые не светятся.

Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы?

При их последовательном соединении наблюдается такая ситуация: заряды от плюсов источника питания поступают только на внешние обкладки крайних конденсаторов. Те, что находятся между ними, просто передают этот заряд по цепочке. Этим объясняется то, что на всех обкладках появляются одинаковые заряды, но имеющие разные знаки. Поэтому электрический заряд каждого конденсатора, соединенного последовательно, можно записать такой формулой:

q _общ = q ₁ = q ₂.

Для того чтобы определить напряжение на каждом конденсаторе, потребуется знание формулы: U = q / С. В ней С — емкость конденсатора.

Общее напряжение подчиняется тому же закону, который справедлив для резисторов. Поэтому, заменив в формуле емкости напряжение на сумму, мы получим, что общую емкость приборов нужно вычислять по формуле:

С = q / (U ₁ + U ₂).

Упростить эту формулу можно, перевернув дроби и заменив отношение напряжения к заряду емкостью. Получается такое равенство: 1 / С = 1 / С ₁ + 1 / С ₂.

Несколько по-другому выглядит ситуация, когда соединение конденсаторов — параллельное. Тогда общий заряд определяется суммой всех зарядов, которые накапливаются на обкладках всех приборов. А значение напряжения по-прежнему определяется по общим законам. Поэтому формула для общей емкости параллельно соединенных конденсаторов выглядит так:

С = (q 1 + q 2 ) / U.

То есть эта величина считается, как сумма каждого из использованных в соединении приборов:

С = С ₁ + С _2.

Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников?

То есть такого, в котором последовательные участки сменяют параллельные, и наоборот. Для них по-прежнему справедливы все описанные законы. Только применять их нужно поэтапно.

Сперва полагается мысленно развернуть схему. Если представить ее сложно, то нужно нарисовать то, что получается. Объяснение станет понятнее, если рассмотреть его на конкретном примере (см. рисунок).

Ее удобно начать рисовать с точек Б и В. Их необходимо поставить на некотором удалении друг от друга и от краев листа. Слева к точке Б подходит один провод, а вправо направлены уже два. Точка В, напротив, слева имеет два ответвления, а после нее расположен один провод.

Теперь необходимо заполнить пространство между этими точками. По верхнему проводу нужно расположить три резистора с коэффициентами 2, 3 и 4, а снизу пойдет тот, у которого индекс равен 5. Первые три соединены последовательно. С пятым резистором они параллельны.

Оставшиеся два резистора (первый и шестой) включены последовательно с рассмотренным участком БВ. Поэтому рисунок можно просто дополнить двумя прямоугольниками по обе стороны от выбранных точек. Осталось применить формулы для расчета сопротивления:

• сначала ту, которая приведена для последовательного соединения;
• потом для параллельного;
• и снова для последовательного.

Подобным образом можно развернуть любую, даже очень сложную схему.

Задача на последовательное соединение проводников

Условие. В цепи друг за другом подсоединены две лампы и резистор. Общее напряжение равно 110 В, а сила тока 12 А. Чему равно сопротивление резистора, если каждая лампа рассчитана на напряжение в 40 В?

Решение. Поскольку рассматривается последовательное соединение, формулы его законов известны. Нужно только правильно их применить. Начать с того, чтобы выяснить значение напряжения, которое приходится на резистор. Для этого из общего нужно вычесть два раза напряжение одной лампы. Получается 30 В.

Теперь, когда известны две величины, U и I (вторая из них дана в условии, так как общий ток равен току в каждом последовательном потребителе), можно сосчитать сопротивление резистора по закону Ома. Оно оказывается равным 2,5 Ом.

Ответ. Сопротивление резистора равно 2,5 Ом.

Условие. Имеются три конденсатора с емкостями 20, 25 и 30 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединении.

Решение. Проще начать с параллельного подключения. В этой ситуации все три значения нужно просто сложить. Таким образом, общая емкость оказывается равной 75 мкФ.

Несколько сложнее расчеты будут при последовательном соединении этих конденсаторов. Ведь сначала нужно найти отношения единицы к каждой из этих емкостей, а потом сложить их друг с другом. Получается, что единица, деленная на общую емкость, равна 37/300. Тогда искомая величина получается приблизительно 8 мкФ.

Ответ. Общая емкость при последовательном соединении 8 мкФ, при параллельном — 75 мкФ.

Практический рабочий лист параллельных цепей постоянного тока с рабочим листом ответов

Позвольте электронам сами дать вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Примечания:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу. Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не приобрели бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для следования этому методу практики — научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента.Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, то они должны учиться на реальных схемах, когда это возможно.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планируют, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичных исследований , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электротехники / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их ученики применяли высшую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставит ваших учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

параллельных цепей — базовое электричество

Параллельная схема, вероятно, является наиболее распространенным типом схемы, с которой вы столкнетесь.Нагрузки в системах распределения электроэнергии в большинстве случаев так или иначе подключаются параллельно друг другу.

Построение параллельной цепи

Параллельная цепь создается путем соединения клемм всех отдельных устройств нагрузки так, чтобы на каждом компоненте появлялось одинаковое значение напряжения.

Рисунок 19. Параллельная схема

• Напряжение на каждой ветви одинаковое.
• Существует три отдельных пути (ответвления) для прохождения тока, каждый из которых покидает отрицательную клемму и возвращается к положительной клемме.

В отличие от последовательной цепи, ток все еще течет к остальным устройствам в цепи, если какая-либо одна ветвь или компонент в параллельной цепи разомкнута.

Три закона параллельной цепи

Существует три основных соотношения, касающихся напряжения, тока и сопротивления во всех параллельных цепях.

Напряжение

В параллельной цепи каждый нагрузочный резистор действует как независимая ответвленная цепь, и поэтому каждая ветвь «видит» все напряжение источника питания.

Общее напряжение параллельной цепи имеет то же значение, что и напряжение на каждой ветви.

Это отношение может быть выражено как:

ET = E1 = E2 = E3…

Рисунок 20. Ток в параллельной цепи

В приведенной выше схеме напряжение в каждой ветви составляет 120 В.

Текущая

Параллельная цепь имеет более одного пути прохождения тока. Количество путей тока определяется количеством резисторов нагрузки, подключенных параллельно.

Полный ток в параллельной цепи — это сумма токов отдельных ветвей.

Это соотношение в параллельной цепи выражается как:

IT = I1 + I2 + I3…

Чтобы вычислить общий ток, необходимо сначала определить токи отдельных ответвлений, используя закон Ома:

I1 = 120 В / 20 Ом = 6 А

I2 = 120 В / 40 Ом = 3 А

I3 = 120 В / 60 Ом = 2 А

IT = 6 A + 3 A + 2 A = 11 A

Сопротивление

Чем больше сопротивлений подключается параллельно, тем меньше общее сопротивление цепи.

Общее сопротивление параллельной цепи всегда меньше любого из отдельных значений сопротивления.

Общее сопротивление обычно определяется с помощью обратного уравнения:

1 / RT = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3…

Используя обратную кнопку калькулятора, можно легко вычислить общее сопротивление.

Основные операции, уход и обслуживание, а также расширенное устранение неисправностей для квалифицированных специалистов

Как и в последовательных цепях, электрический ток течет «от отрицательного к положительному» через каждый из компонентов нагрузки в параллельной цепи.Как показано на рисунке 6, электроны покидают отрицательный вывод источника и перетекают с отрицательного полюса на положительный через каждый из нагрузочных резисторов. Обратите внимание, что полярность каждого из резисторов такая же, как полярность источника.

Рисунок 6 — Полярность в параллельной цепи

Полярность всегда выражается от одной точки цепи относительно другой точки с другим электрическим потенциалом. Обратите внимание, что на рисунке 6 верхняя сторона каждого резистора, отмеченная отрицательным знаком, фактически находится в одной точке.Между этими подобными клеммами нет разницы в потенциале.

Также обратите внимание, что отдельные токи через каждый резистор (I ₁ , I ₂ , I ₃ ) вместе составляют общий ток (I _T ), потребляемый от источника. Когда общий ток, необходимый для работы каждой из этих параллельных нагрузок, превышает номинальный выходной ток одного источника, вам необходимо увеличить выходную мощность источника.

Проверка полярности для параллельных источников напряжения

Источники напряжения подключаются параллельно всякий раз, когда необходимо обеспечить выходной ток, превышающий выходной ток, который может обеспечить один источник питания, без увеличения напряжения на нагрузке.

• Источники питания подключаются последовательно для увеличения выходного напряжения.
• И наоборот, источники питания подключаются параллельно для увеличения текущей мощности.

Преимущество параллельно подключенных источников питания состоит в том, что один источник может быть отключен для обслуживания или ремонта при сохранении пониженной мощности нагрузки. Если батарея на 6 В имеет максимальный выходной ток 1 А, и если необходимо запитать нагрузку, требующую 2 А, то вы можете подключить вторую батарею на 6 В параллельно первой.

Если есть какие-либо сомнения относительно полярности двух батареек, вы можете провести простой вольтметр для проверки правильности полярности.

1. Свяжите одну сторону источников питания вместе.
2. Перед тем, как подключить перемычку параллельного включения между оставшимися двумя клеммами, вставьте вольтметр между этими двумя точками. См. Рисунок 7.
3. Если полярность неправильная (рисунок 7b), вольтметр показывает удвоенное напряжение источника, потому что одинаковые ЭДС помогают друг другу.НЕ подключайте через эти клеммы.

ВНИМАНИЕ! Поскольку между этими двумя точками существует разность потенциалов, подключение перемычки для параллельного включения между ними приведет к короткому замыканию!

Если полярность правильная (рисунок 7a), то вольтметр показывает 0 В, потому что ЭДС противостоят друг другу. Вы можете подключить перемычку параллельно между этими двумя точками.

Рисунок 7: Проверка полярности

Напряжение в параллельных цепях (источники, формулы и как сложить)

Что такое параллельные напряжения?

Параллельная цепь или параллельное соединение относится к случаю, когда два или более электрических устройства соединены вместе в схеме, подобной расположению бок о бок.В связи с этим каждое устройство находится в отдельной ветке. Напряжение (т.е. разность потенциалов) является причиной того, что ток проходит по замкнутой цепи. В этой статье будет подробно рассмотрено напряжения в параллельной цепи .

Цепь с источником напряжения и 3 параллельными резисторами

Множественные ответвления в цепи означают, что существует несколько путей для перехода заряда во внешнюю цепь. Когда заряд достигает узла или места разветвления, он выбирает, через какую ветвь он должен пройти во время поездки, чтобы вернуться к терминалу с низким потенциалом.

Рассмотрим замкнутую цепь источника напряжения и резистора. В этой цепи ток будет проходить по единственному доступному пути. Затем в той же схеме мы добавляем еще два резистора параллельно первому резистору.

Это приводит к тому, что ток проходит по нескольким путям, а не по одному пути, чтобы достичь терминала с низким потенциалом. Итак, с увеличением количества ветвей общее сопротивление уменьшается и очевидно, что ток в цепи увеличивается.

То есть, весь ток будет суммой различных токов, протекающих через три резистора. Здесь, в параллельной схеме, мы видим, что имеется не более двух наборов электрически общих точек. То есть; A и H, B и G, C и F, D и E в схеме, показанной ниже. Напряжение, которое измеряется в общих точках за все время, должно быть одинаковым.

На двух приведенных выше рисунках сначала показана замкнутая цепь с источником напряжения и одним резистором. Второй — параллельная схема из 3-х резисторов и источника напряжения.

Напряжение в этой цепи одинаково для всех без исключения трех ветвей, а также равно напряжению источника. Формально, то есть:

Полный ток в данной параллельной цепи представлен I _total . Формула для этого представлена ​​как.

Полное или эффективное сопротивление данной параллельной цепи описано в формуле ниже.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что добавление дополнительных ветвей в конкретной параллельной цепи увеличивает общий ток и цепь перегружается.

Преимущества параллельных цепей

Когда мы хотим подключить две лампочки к одной батарее, у нас есть два варианта. Либо он может быть подключен в массиве, либо параллельно. Если мы соединим их в массив, две лампочки будут находиться на одном и том же проводящем пути между двумя выводами батареи. Проблемы с этим подключением следующие:

• Мы не можем включить или использовать одну лампочку.
• Обе лампы будут тусклыми, поскольку они используют один и тот же источник.
• Если неисправна одна лампочка, это повлияет на всю цепь.

Затем, если мы подключим две лампочки рядом или параллельно, две лампочки получат полное напряжение батареи. Так что в результате будут следующие преимущества.

• Обе лампочки получают полное напряжение аккумулятора.
• Мы можем управлять двумя лампами по отдельности.
• Обе лампы будут гореть при включении.
• Если неисправна одна лампочка, ее можно удалить или отремонтировать.Таким образом, это не повлияет на всю схему.

Параллельные цепи в доме

Все наши домашние устройства подключаются параллельно друг другу. Вот почему мы можем управлять каждым прибором отдельно, не затрагивая других. Например, мы можем включить стиральную машину, не включая микроволновую печь или телевизор.

Мы знаем, что в нашем доме электрические кабели состоят из трех проводов: под напряжением, нейтрали и заземления. На данный момент мы игнорируем землю и просто концентрируемся на проводе под напряжением и нулевом проводе.

Напряжение присутствует на токоведущем и нейтральном проводе, который в конечном итоге подключен к электростанции. Каждая розетка в нашем доме подключена к этим живым и нейтральным. Когда мы вставляем металлический штифт прибора в эту розетку, он создает электрическое соединение с этой розеткой.

Каждый прибор имеет собственное соединение между токоведущим и нулевым проводом. Итак, когда мы включаем устройство, все напряжение будет присутствовать на нем, и им можно будет управлять отдельно.

Подача напряжения параллельно

Применения параллельного напряжения включают:

Чем отличаются последовательные и параллельные цепи

Существуют различные способы подключения электрических цепей и установки батарей, если на то пошло. Однако два самых простых варианта — это последовательное и параллельное расположение. Мы могли бы сравнить их с солдатами, идущими гуськом или колоннами по три человека. Итак, что же на самом деле представляют собой последовательные и параллельные схемы?

Серия

и параллельные схемы идут разными путями

Батареи в серии: Шон Шрайнер: CC 3.0

Цепи серии

маршируют, как солдаты, от начала до места назначения. Напротив, параллельные цепи следуют более чем по одному маршруту, хотя они не обязательно физически параллельны, как предполагает это слово. Мы также по-разному вычисляем общий ток в последовательной и параллельной цепях.

Хотя ток через каждый из компонентов в последовательной цепи одинаков, напряжение в последовательной цепи является суммой напряжений на каждом компоненте. Однако в параллельных цепях ситуация иная.Там напряжение на каждом из компонентов одинаковое. Но полный ток — это сумма токов, протекающих через каждый компонент.

Простой пример 6-вольтовой батареи и 4 лампочек

2-портовая параллельная серия: Spinning Spark: CC 3.0

Представьте, что мы соединяем лампочки последовательно между клеммами 6-вольтовой батареи. В этом случае совокупные падения напряжения в 1,5 вольта на сопротивление могут даже не позволить лампочкам светиться.

Однако, если мы включим каждую лампочку в отдельную параллельную цепь, тогда токи объединятся, образуя ток батареи.И все лампочки будут ярко светиться. Более того, если одна лампочка выходит из строя в последовательной конфигурации, цепь выходит из строя. При этом остальные лампочки по-прежнему будут работать в параллельном режиме.

В настоящее время большинство батарей подключаются последовательно. Однако нам известны исключения, когда солнечные батареи устанавливаются параллельно для увеличения общей емкости. Почему бы не провести школьный эксперимент, чтобы проверить это утверждение, и не прислать нам фотографии того, что вы нашли?

Связанные

Как на самом деле работает электрическая цепь?

Назад к основам: как работает аккумулятор?

Изображение для предварительного просмотра: три столбца

ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цепь, в которой два или более электрических сопротивления или нагрузки подключен к одному источнику напряжения и представляет собой параллельную цепь.Параллельная Схема отличается от последовательной схемы тем, что предусмотрено более одного пути для текущего потока — чем больше путей добавлено параллельно, тем меньше противодействия к потоку электронов от источника. В последовательной схеме сложение сопротивления увеличивает сопротивление току. Минимальные требования для параллельной цепи следующие:

(1) источник питания. (2) проводника. (3) сопротивление или нагрузка для каждого пути тока. (4) два или более путей для прохождения тока. На рисунке 8-62 показана параллельная цепь с тремя путями прохождения тока. Точки A, B, C и D подключены к одному и тому же проводнику и находятся на такой же электрический потенциал. Аналогичным образом точки E, F, G и H с таким же потенциалом. Поскольку приложенное напряжение появляется между точками A и E, одинаковое напряжение приложено между точками B и F, точками C и G, а между точками D и H. Таким образом, при параллельном включении резисторов на источнике напряжения каждый резистор имеет одинаковое приложенное напряжение, хотя токи через резисторы могут отличаться в зависимости от значений сопротивление.Напряжение в параллельной цепи можно выразить следующим образом: Где ЕТ — приложенное напряжение, Е1 — напряжение на R1, Е2 — напряжение на R2, а E3 — это напряжение на R3 (рисунок 8-62).

Ток в параллельной цепи делится между различными ветвями. в зависимости от сопротивления каждой ветви (см. рисунок 8-63). Ветвь с малым сопротивлением будет иметь больший ток. поток, чем ветвь, содержащая высокое сопротивление.Действующий закон Кирхгофа утверждает, что ток, текущий к точке, равен току утекает из этой точки. Таким образом, ток в цепи может быть математически выражается следующим образом: где IT — общая ток, а I1, I2 и I3 — токи через R1, R2 и R3 соответственно. Закон Кирхгофа и Ома можно применить, чтобы найти полный ток в схеме, показанной на рисунке 8-63.

Ток через ветвь, содержащую сопротивление R1, составляет

Ток через R2 равен

Ток через R3 равен

Суммарный ток IT равен

В параллельной цепи IT = I1 + I2 + I3.По закону Ома следующее отношения можно получить:

Подставляя эти значения в уравнение для полного тока,

В параллельной цепи ET = E1 = E2 = E3. Следовательно,

Деление на E дает,

Это уравнение является обратной формулой для нахождения общей суммы или ее эквивалента. сопротивление параллельной цепи. Другая форма уравнения может быть получена решая для RT.

Анализ уравнения для полного сопротивления в параллельной цепи показывает, что RT всегда меньше наименьшего сопротивления в параллельном схема. Таким образом, резисторы на 10 Ом, 20 Ом и 40 Ом подключены параллельно. иметь общее сопротивление менее 10 Ом.

Если в параллельной цепи всего два резистора, обратная формула

В упрощенном виде это становится:

Эта упрощенная, более короткая формула может использоваться, когда два сопротивления в параллели.Другой метод можно использовать для любого количества резисторов в параллельны, если они имеют одинаковое сопротивление. Величина сопротивления одного резистора делится на количество параллельно включенных резисторов, чтобы определить общую сопротивление. Математически это выражается следующим образом:

Где RT — полное сопротивление, R — сопротивление одного резистора, N — количество резисторов.

Параллельная цепь: определение и пример

Что такое определение параллельной цепи? Элементы схемы в электрических цепях могут быть соединены последовательно или параллельно.Каждый элемент в параллельных цепях имеет свою собственную ветвь. Ток в этих цепях может идти разными путями. Ток в параллельной цепи не всегда идет по одному и тому же пути, поскольку он может идти разными путями. Напротив, падение напряжения или потенциала на каждой ветви является постоянным для ветвей, соединенных параллельно. Поскольку ток обратно пропорционален сопротивлению каждой ветви, он делится по каждой ветви на обратно пропорциональные величины.В результате, когда сопротивление наименьшее, ток наибольший, и наоборот.

Что такое параллельная цепь?

Параллельная цепь имеет ветви, которые делят ток, так что только часть его проходит через каждую ветвь. С другой стороны, основная концепция «параллельного» подключения заключается в том, что все компоненты связаны друг с другом выводами. Независимо от того, сколько компонентов соединено в чисто параллельной цепи, не может быть более двух наборов электрически общих точек.Существует множество путей прохождения тока, но на все компоненты существует только одно напряжение:

Что такое параллельная цепь? (Ссылка: allaboutcircuits.com )

Благодаря этим характеристикам параллельные цепи позволяют заряду проходить по двум или более маршрутам, что делает их популярным выбором для использования в домах и в электрическом оборудовании с надежным и эффективным источником питания. Когда компонент цепи поврежден или разрушен, электричество может протекать через другие части цепи, и мощность может равномерно распределяться по нескольким зданиям.Для объяснения этих функций можно использовать схему и пример параллельной цепи. Посетите здесь, чтобы узнать больше о параллельных схемах.

Конфигурация параллельной цепи

Давайте посмотрим на особую форму схемы, параллельную:

Parallel Configuration (Ссылка: allaboutcircuits.com )

На этот раз у нас есть три резистора, но они образуют более одного на этот раз непрерывный текущий маршрут. Один путь ведет от 1 к 2, к 7 к 8 и обратно к 1.Другой идет от 1 до 2 до 3 до 6 до 7 до 8 и затем обратно к 1. Существует также третий путь, который идет от 1 до 2 до 3 до 4 до 5 до 6 до 7 до 8 и обратно к 1. Каждый путь (через R1, R2 и R3) называется ветвью.

Параллельная цепь отличается тем, что все компоненты подключены к одному и тому же набору электрически общих клемм. Мы видим, что все точки 1, 2, 3 и 4 электрически соединены на принципиальной схеме. Пункты 8, 7, 6 и 5 также находятся в этой категории.Между этими двумя наборами точек подключаются все резисторы, а также батареи.

Однако сложность не исчерпывается простыми последовательностями и параллелями! Мы также можем создавать схемы, которые представляют собой сочетание последовательного и параллельного.

Характеристики параллельной цепи

В параллельных цепях используются ветви, позволяющие току течь в нескольких направлениях через цепь. Ток течет от положительного к отрицательному полюсу батареи или источника напряжения. Ток изменяется в зависимости от сопротивления каждой ветви, в то время как напряжение остается постоянным по всей цепи.

Параллельные цепи устроены таким образом, что ток может течь по разным ветвям одновременно. Напряжение, а не ток, остается постоянным на всем протяжении, а напряжение и ток можно рассчитать по закону Ома. Цепь может обрабатываться как последовательная, так и параллельная цепь в последовательно-параллельных цепях.

Расчет параллельных цепей

Параллельная электронная схема — это такая, в которой два или более электронных компонента соединены таким образом, что вывод каждого компонента подключен к соответствующему выводу каждого другого компонента в цепи.Соединить параллельную цепь с двумя резисторами несложно. Подключите левый вывод первого резистора сначала к левому выводу второго резистора, затем правый вывод первого резистора к правому выводу второго резистора.

Правило превышения суммы произведения

Использование произведения по правилу сумм — один из простейших методов вычисления эквивалентного сопротивления двух параллельных резисторов. Согласно этому правилу эквивалентное сопротивление равно произведению двух резисторов, деленному на сумму двух сопротивлений.Если резистор сопротивлением 2 Ом был подключен параллельно резистору 6 Ом, произведение получилось бы 12, а сумма была бы 8. Поскольку 12, разделенное на 8, равняется 1,5, произведение на сумму будет 1,5.

Проблема с током источника питания

Два резистора часто подключаются параллельно перед подключением к клеммам источника питания. Обычная проблема с такой системой — определение всей величины тока, протекающего от источника питания. Ток, протекающий от батареи, равен напряжению батареи, деленному на эквивалентное сопротивление двух параллельных резисторов, согласно закону Ома.Ток от батареи был бы равен 10 ампер, если напряжение батареи было 15 вольт, а эквивалентное сопротивление было 1,5 Ом, потому что 15, разделенное на 1,5, равно 10.

Токи ответвления

Токи ответвления — это токи, которые проходят через каждый параллельно подключенный резистор. Подобно воде в реке, ток от батареи разделяется между ветвями резистора, когда достигает точки (узла), соединяющей ветви параллельной цепи резистора. Общий ток от источника питания будет равен сумме токов в двух ветвях.Однако количество тока в каждой ветви будет определяться значением сопротивления ветви. Ветвь с меньшим номиналом резистора будет иметь больший ток, чем ветвь с более высоким номиналом резистора.

Расчет тока ответвления

Когда 15-вольтная батарея подключена параллельно с резистором 6 Ом и 2 Ом, ток, протекающий через резистор 6 Ом, равен напряжению на резисторе 6 Ом — то есть 15 Вольт, разделенные на сопротивление резистора в 6 Ом.Поскольку 15 разделить на 6 равно 2,5, ток составит 2,5 ампера. Точно так же, поскольку 15, разделенное на 2, составляет 7,5, ток через резистор 2 Ом будет 7,5 ампер. Как показано выше, общий ток ветви, 7,5 плюс 2,5 или 10 ампер, должен быть равен напряжению батареи, деленному на эквивалентное сопротивление.

Падения напряжения на параллельных компонентах

Ранее при обсуждении того, как измерить напряжение, которое падает на параллельных компонентах в цепи, упоминалось одно и то же.Закон Кирхгофа по напряжению гласит, что в замкнутом контуре сумма всех напряжений (положительное напряжение от источника питания и падение напряжения на компонентах) должна равняться нулю.

Вы можете создать петлю, используя любую из параллельных ветвей и батареи в параллельной цепи с несколькими ветвями. Следовательно, падение напряжения на любой ветви должно быть равно напряжению, выдаваемому батареей, независимо от компонента на каждой ветви (для простоты игнорируя возможность подключения других компонентов последовательно).Это верно для всех ветвей; следовательно, падение напряжения между параллельными компонентами всегда будет одинаковым.

Эквивалентная емкость параллельных конденсаторов

Аналогичный результат для параллельных конденсаторов получается из Q = VC, того факта, что падение напряжения между всеми параллельными конденсаторами (или любыми элементами в параллельной цепи) одинаково, и тем фактом, что заряд одного эквивалентного компонента будет полным зарядом всех отдельных конденсаторов в параллельной схеме.В результате общую емкость или эквивалентную емкость можно представить более простым образом:

{C} _ {eq} = {C} _ {1} + {C} _ {2} + {C } _ {3} +… {C} _ {n}

Различия и сходства между параллельной и последовательной цепями

Последовательные и параллельные цепи являются двумя наиболее распространенными типами электрических цепей. Компоненты в последовательной цепи соединены по топологии «гирляндной цепи», при этом первое и последнее устройства подключены к источнику питания.Электрический ток течет по замкнутому контуру от источника к каждому устройству, а затем обратно к источнику. Каждое устройство получает одинаковое количество тока, и у каждого есть падение напряжения, равное его сопротивлению, умноженному на ток.

Параллельная цепь, с другой стороны, соединяет устройства как ступеньки лестницы. Ток втекает в одну «ногу» лестницы и выходит из другой, попутно разветвляясь на каждую перекладину. Напряжение на каждом устройстве одинаковое, но токи, протекающие через них, могут варьироваться в зависимости от сопротивления каждого из них.

Разница между последовательной и параллельной цепями (Ссылка: electrictechnology.org )

Когда электроны, отрицательно заряженные частицы, перемещаются от одного атома к другому, образуется электричество. Поскольку существует только один путь для движения электронов в последовательной цепи, разрыв в любом месте этого канала блокирует поток электричества по цепи. Параллельная цепь имеет две или более ветвей, каждая из которых создает отдельный канал для движения электронов, поэтому разрыв одной ветви не влияет на поток электричества в других.

Ток

Ток в последовательной цепи определяется наиболее важным и фундаментальным законом электричества, известным как закон Ома. Закон Ома гласит, что I = V / R, где I — электрический ток, V — напряжение, подаваемое источником, а R — общее сопротивление цепи, которое представляет собой сопротивление прохождению электрического тока. Ток в каждой ветви параллельной цепи обратно пропорционален ее сопротивлению, а общий ток равен сумме токов в каждой ветви.

Напряжение

Разность потенциалов или напряжение в последовательной цепи уменьшается по мере того, как сила, «толкающая» электроны, уменьшается на каждом компоненте в цепи. Падение напряжения на каждом компоненте пропорционально его сопротивлению, поэтому полное напряжение, подаваемое источником, равно сумме падений напряжения. Каждый компонент в параллельной цепи функционально связывает одни и те же две точки цепи, что приводит к одинаковому напряжению для всех компонентов.

Сопротивление

Общее сопротивление последовательной цепи — это просто сумма сопротивлений компонентов схемы. Поскольку ток может проходить по нескольким путям в параллельной цепи, общее полное сопротивление ниже, чем сопротивление любого одного компонента.

Сходства

Помимо того факта, что оба они используются для соединения электрических компонентов, таких как диоды, резисторы, переключатели и т. Д., Последовательные и параллельные цепи имеют мало общего.В последовательных цепях ток, протекающий через каждый компонент, одинаков, тогда как в параллельных цепях напряжение, протекающее через каждый компонент, одинаково.

Характеристики параллельной цепи

Одно и то же напряжение во всех ветвях

Напряжение в параллельной цепи остается постоянным независимо от наличия нескольких источников питания или только одного. Это связано с тем, что напряжение от источников питания распределяется по всей цепи.Если ваша схема требует много напряжений в разных местах, вам нужно будет управлять напряжением с помощью резисторов или регуляторов напряжения.

Комплексные пути тока

Ток от источника питания разделяется по цепи в параллельной цепи. В результате, в зависимости от сопротивлений каждой ветви, протекает разное количество тока. Кроме того, когда вы добавляете ответвления в схему, общий ток увеличивается; Вы должны убедиться, что ваш источник питания может выдерживать дополнительный ток, в противном случае вся цепь будет испытывать недостаток энергии.Это означает, что параллельные цепи нельзя использовать там, где требуется постоянный ток.

Загрузка сложной схемы

Когда ветви добавляются в параллельную цепь, напряжение остается постоянным на всем протяжении, требуя изменения тока для компенсации. Если в дополнительных ответвлениях установлено больше резисторов, это сказывается на общем сопротивлении цепи, что приводит к снижению сопротивления в цепи. Добавление резисторов последовательно друг к другу и на существующих ответвлениях — единственный способ увеличить сопротивление.

Недостатки параллельной цепи

Ток в параллельной электрической цепи разделяется на несколько разветвляющихся каналов. Многочисленные маршруты тока генерируются либо многочисленными источниками питания, поступающими на один выход, либо одним источником питания, работающим на нескольких выходах. Разветвленная структура параллельной схемы может привести к сложным проблемам проектирования и другим недостаткам.

Проблемы параллельной цепи

Проблемы параллельной цепи бывают разных форм.Вычисление общего сопротивления двух параллельно включенных резисторов, также известного как эквивалентное сопротивление, является типичной проблемой. Другой проблемой является расчет тока в параллельной сети резисторов, когда она подключена к источнику питания.

Использование параллельного соединения цепи

Ток батареи

При параллельном подключении батарей общий возможный ток батареи увеличивается. В единицах ампер-часов общее количество электрического тока от параллельных батарей равно сумме номинальных значений ампер-часов каждой параллельной батареи.При параллельном подключении используйте только батареи с одинаковым напряжением. Также имейте в виду, что напряжение на параллельных батареях будет таким же, как и напряжение батареи. Они не складываются, как при последовательном соединении.

Светоизлучающие диоды

Электронные компоненты, излучающие свет при приложении напряжения, такие как светодиоды (светодиоды), часто устанавливаются параллельно или последовательно. Когда светодиоды расположены в параллельной конфигурации, один светодиод гаснет, а другие продолжают гореть.Когда один из индикаторов в последовательной светодиодной установке гаснет, все остальные гаснут вместе с ним. По сравнению с параллельными конфигурациями светодиодов, последовательная конфигурация светодиодов требует меньшего электрического тока для работы.

Различных номиналов резисторов

Когда резистор подключается последовательно с другими резисторами, общее сопротивление последовательных резисторов равно сумме номиналов резисторов.