Fizikā tiek pētīta paralēlā un virknes savienojuma tēma, un tas var būt ne tikai vadītāji, bet arī kondensatori. Šeit ir svarīgi neapjukt par to, kā katrs no tiem izskatās diagrammā. Un tikai tad piemēro konkrētas formulas. Starp citu, tie ir jāatceras no galvas.
Kā atšķirt šos divus savienojumus?
Cieši apskatiet diagrammu. Ja vadi ir attēloti kā ceļš, tad uz tā esošās automašīnas spēlēs rezistoru lomu. Pa taisnu ceļu bez dakšām mašīnas brauc viena pēc otras, ķēdē. Arī vadītāju virknes savienojums izskatās tāpat. Ceļam šajā gadījumā var būt neierobežots pagriezienu skaits, bet ne viens krustojums. Neatkarīgi no tā, kā ceļš (vadi) locījās, mašīnas (rezistori) vienmēr atradīsies viena pēc otras, vienā ķēdē.
Ja tiek apsvērts paralēlais savienojums, tā ir pavisam cita lieta. Tad rezistorus var salīdzināt ar sportistiem startā. Viņi irkatrs stāv savā trasē, bet tiem ir vienāds kustības virziens, un finiša taisne ir tajā pašā vietā. Līdzīgi arī rezistori – katram savs vads, bet tie visi kaut kad ir savienoti.
Strāvas stipruma formulas
Par to vienmēr tiek runāts tēmā "Elektrība". Paralēli un virknes savienojumi dažādos veidos ietekmē strāvas daudzumu rezistoros. Viņiem tiek atvasinātas formulas, kuras var atcerēties. Bet pietiek tikai atcerēties nozīmi, kas tajos ir ieguldīta.
Tātad, strāva virknē vadītāju savienojuma vienmēr ir vienāda. Tas ir, katrā no tiem strāvas stipruma vērtība nav atšķirīga. Jūs varat izdarīt analoģiju, ja salīdzina vadu ar cauruli. Tajā ūdens vienmēr plūst vienādi. Un visi šķēršļi tās ceļā tiks aizslaucīti ar tādu pašu spēku. Tas pats ar strāvu. Tāpēc kopējās strāvas formula ķēdē ar rezistoru virknes savienojumu izskatās šādi:
I gen=I 1=I 2
Šeit burts I apzīmē strāvas stiprumu. Šis apzīmējums ir izplatīts, tāpēc jums tas ir jāatceras.
Strāva paralēlā savienojumā vairs nebūs nemainīga vērtība. Ar to pašu analoģiju ar cauruli izrādās, ka ūdens tiks sadalīts divās plūsmās, ja galvenajai caurulei ir atzars. Tāda pati parādība tiek novērota ar strāvu, kad tās ceļā parādās vadu atzarojums. Formula kopējā strāvas stiprumam, kad vadi ir savienoti paralēli:
I gen=I 1 + I 2
Ja atzarojumu veido vadi, kasvairāk nekā divi, tad iepriekš minētajā formulā būs vairāk terminu ar tādu pašu skaitli.
Formulas stresam
Aplūkojot ķēdi, kurā vadītāji ir savienoti virknē, spriegumu visā sekcijā nosaka šo vērtību summa katrā konkrētajā rezistorā. Jūs varat salīdzināt šo situāciju ar plāksnēm. Vienam būs viegli vienu noturēt, arī otru varēs paņemt tuvumā, bet ar grūtībām. Viens cilvēks vairs nevarēs noturēt trīs šķīvjus vienu pie otra, būs nepieciešama otra palīdzība. utt. Cilvēku pūles summējas.
Kādas sekcijas kopējā sprieguma formula ar vadītāju virknes savienojumu izskatās šādi:
U gen=U 1 + U 2, kur U ir pieņemtais apzīmējums elektriskajam spriegumam.
Cita situācija rodas, ja tiek apsvērts rezistoru paralēlais savienojums. Kad šķīvji ir sakrauti vienu uz otra, tos joprojām var turēt viens cilvēks. Tātad jums nekas nav jāpievieno. Tāda pati līdzība tiek novērota, ja vadītāji ir savienoti paralēli. Spriegums katrā no tiem ir vienāds un vienāds ar to, kas ir uz visiem vienlaikus. Kopējā sprieguma formula ir:
U gen=U 1=U 2
Elektriskās pretestības formulas
Jūs vairs nevarat tos iegaumēt, bet zināt Oma likuma formulu un iegūt no tās vēlamo. No šī likuma izriet, kaspriegums ir vienāds ar strāvas un pretestības reizinājumu. Tas ir, U=IR, kur R ir pretestība.
Tad formula, ar kuru jums būs jāstrādā, ir atkarīga no vadu savienošanas veida:
- sērijā, tāpēc nepieciešama sprieguma vienlīdzība - IgenRkopā=I1R1 + I2R2;
- paralēli jāizmanto strāvas stipruma formula - Ukopā / Rkopā=U 1/ R1 + U2 / R2 .
Seko vienkāršas pārvērtības, kuru pamatā ir tas, ka pirmajā vienādībā visām strāvām ir vienāda vērtība, bet otrajā - spriegumi ir vienādi. Tātad tos var saīsināt. Tas nozīmē, ka tiek iegūtas šādas izteiksmes:
- R gen=R 1 + R 2 (vadītāju virknes savienošanai)
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(kad savienots paralēli).
Kad tīklam pievienoto rezistoru skaits palielinās, terminu skaits šajās izteiksmēs mainās.
Ir vērts atzīmēt, ka vadu paralēlajam un virknes savienojumam ir atšķirīga ietekme uz kopējo pretestību. Pirmais no tiem samazina ķēdes sekcijas pretestību. Turklāt tas izrādās mazāks par mazāko no izmantotajiem rezistoriem. Savienojot virknē, viss ir loģiski: vērtības tiek summētas, tāpēc kopējais skaits vienmēr būs lielākais.
Pašreizējais darbs
Iepriekšējie trīs lielumi veido paralēlā savienojuma likumus un vadītāju virknes izvietojumu ķēdē. Tāpēc ir obligāti tie jāzina. Par darbu un spēku jums vienkārši jāatceras pamatformula. Tas ir rakstīts šādi: A \u003d IUt, kur A ir strāvas darbs, t ir laiks, kad tā iet caur vadītāju.
Lai noteiktu kopējo darbu ar seriālo savienojumu, jānomaina spriegums sākotnējā izteiksmē. Jūs saņemat vienlīdzību: A \u003d I(U 1 + U 2)t, atverot iekavas, kurās izrādās, ka darbs pie visas sadaļas ir vienāds ar to apjomu katram konkrētajam pašreizējam patērētājam.
Spriedums notiek līdzīgi, ja tiek apsvērta paralēlā savienojuma shēma. Ir paredzēts nomainīt tikai pašreizējo stiprumu. Bet rezultāts būs tāds pats: A=A 1 + A 2.
Pašreizējā jauda
Atvasinot ķēdes posma jaudas formulu (apzīmējums "P"), atkal jāizmanto viena formula: P \u003d UI. Pēc šādas argumentācijas izrādās, ka paralēlie un virknes savienojumi ir apraksta ar šādu jaudas formulu: P \u003d P1 + P 2.
Tas ir, neatkarīgi no tā, kā tiek sastādītas shēmas, kopējā jauda būs darbā iesaistīto personu summa. Tas izskaidro faktu, ka dzīvokļu tīklā nav iespējams vienlaikus iekļaut daudzas jaudīgas ierīces. Viņa vienkārši nevar izturēt slodzi.
Kā vadu pieslēgšana ietekmē Jaungada vītnes remontu?
Uzreiz pēc vienas no spuldzēm izdegšanas kļūst skaidrs, kā tās tika savienotas. Plkstseriālais savienojums, neviens no tiem neiedegas. Tas ir saistīts ar faktu, ka lampa, kas kļuvusi nelietojama, rada ķēdes pārtraukumu. Tāpēc jums ir jāpārbauda viss, lai noteiktu, kurš no tiem ir izdedzis, nomainiet to - un vītne sāks darboties.
Ja tiek izmantots paralēlais savienojums, tas nepārstāj darboties, ja sabojājas kāda no spuldzēm. Galu galā ķēde netiks pilnībā salauzta, bet tikai viena paralēla daļa. Lai salabotu šādu vītni, nav jāpārbauda visi ķēdes elementi, bet tikai tie, kas nespīd.
Kas notiek ar ķēdi, ja rezistoru vietā ir iekļauti kondensatori?
Kad tie ir savienoti virknē, tiek novērota šāda situācija: lādiņi no strāvas avota plusiem nāk tikai uz ekstremālo kondensatoru ārējām plāksnēm. Tie, kas atrodas pa vidu, vienkārši nodod šo lādiņu gar ķēdi. Tas izskaidro faktu, ka uz visām plāksnēm parādās vienādi lādiņi, bet ar dažādām zīmēm. Tāpēc katra virknē pievienotā kondensatora elektrisko lādiņu var uzrakstīt šādi:
q gen =q 1=q 2.
Lai noteiktu katra kondensatora spriegumu, jums jāzina formula: U=q / C. Tajā C ir kondensatora kapacitāte.
Kopējais spriegums atbilst tam pašam likumam kā rezistoriem. Tāpēc, aizvietojot spriegumu kapacitātes formulā ar summu, mēs iegūstam, ka ierīču kopējā kapacitāte jāaprēķina, izmantojot formulu:
C=q / (U 1 + U2).
Šo formulu var vienkāršot, pagriežot daļdaļas un sprieguma un uzlādes attiecību aizstājot ar kapacitāti. Izrādās šāda vienādība: 1 / С=1 / С 1 + 1 / С 2.
Situācija izskatās nedaudz savādāka, ja kondensatori ir savienoti paralēli. Tad kopējo lādiņu nosaka visu lādiņu summa, kas uzkrājas uz visu ierīču plāksnēm. Un sprieguma vērtību joprojām nosaka saskaņā ar vispārējiem likumiem. Tāpēc paralēli savienoto kondensatoru kopējās kapacitātes formula ir:
С=(q 1 + q 2) / U.
Tas ir, šī vērtība tiek uzskatīta par katras savienojumā izmantotās ierīces summu:
S=S 1 + S 2.
Kā noteikt kopējo pretestību patvaļīgam vadītāju savienojumam?
Tas ir, tāda, kurā secīgas sadaļas aizstāj paralēlās, un otrādi. Viņiem visi aprakstītie likumi joprojām ir spēkā. Tikai jums tie jāpiemēro pakāpeniski.
Pirmkārt, tam vajadzētu garīgi paplašināt shēmu. Ja to ir grūti iedomāties, tad jāzīmē, kas notiek. Skaidrojums kļūs skaidrāks, ja to aplūkosim ar konkrētu piemēru (sk. attēlu).
Zīmēšanu ir ērti sākt no punktiem B un C. Tie jānovieto zināmā attālumā viens no otra un no lapas malām. Kreisajā pusē viens vads tuvojas punktam B, un divi jau ir vērsti pa labi. Savukārt punktam B ir divi atzari kreisajā pusē un viens vads aiz tā.
Tagad jums ir jāaizpilda atstarpe starp tiempunkti. Gar augšējo vadu jānovieto trīs rezistori ar koeficientiem 2, 3 un 4, un no apakšas iet viens ar indeksu 5. Pirmie trīs ir savienoti virknē. Ar piekto rezistoru tie ir paralēli.
Atlikušie divi rezistori (pirmais un sestais) ir savienoti virknē ar attiecīgo BV sadaļu. Tāpēc zīmējumu var vienkārši papildināt ar diviem taisnstūriem abās izvēlēto punktu pusēs. Atliek piemērot formulas pretestības aprēķināšanai:
- vispirms seriālajam savienojumam norādītais;
- tad paralēli;
- un vēlreiz pēc kārtas.
Šādā veidā varat izvietot jebkuru, pat ļoti sarežģītu shēmu.
Vadu seriālā savienojuma problēma
Stāvoklis. Divas lampas un rezistors ir savienotas ķēdē viens aiz otra. Kopējais spriegums ir 110 V un strāva ir 12 A. Kāda ir rezistora vērtība, ja katrai lampai ir 40 V?
Lēmums. Tā kā tiek apsvērts virknes savienojums, ir zināmas tā likumu formulas. Jums tie vienkārši jāpiemēro pareizi. Sāciet, noskaidrojot sprieguma vērtību visā rezistorā. Lai to izdarītu, jums ir jāatņem divas reizes lielākais spriegums vienai lampai no kopējā. Izrādās 30 V.
Tagad, kad ir zināmi divi lielumi U un I (otrais no tiem ir dots nosacījumā, jo kopējā strāva ir vienāda ar strāvu katrā sērijas patērētājā), mēs varam aprēķināt rezistora pretestību, izmantojot Oma likums. Izrādās, ka tas ir 2,5 omi.
Atbilde. Rezistora pretestība ir 2,5 omi.
Uzdevumskondensatoru, paralēlo un sērijas pieslēgšanai
Stāvoklis. Ir trīs kondensatori ar ietilpību 20, 25 un 30 mikrofarādes. Nosakiet to kopējo kapacitāti, kad tie ir savienoti virknē un paralēli.
Lēmums. Vienkāršāk ir sākt ar paralēlo savienojumu. Šajā situācijā visas trīs vērtības vienkārši jāpievieno. Tādējādi kopējā kapacitāte ir 75uF.
Aprēķini būs nedaudz sarežģītāki, ja šie kondensatori ir savienoti virknē. Galu galā vispirms ir jāatrod vienotības attiecība pret katru no šīm spējām un pēc tam jāpievieno tās viena otrai. Izrādās, ka vienība dalīta ar kopējo jaudu ir 37/300. Tad vēlamā vērtība ir aptuveni 8 mikrofaradas.
Atbilde. Kopējā kapacitāte sērijveidā ir 8 uF, paralēli - 75 uF.
