در فیزیک مبحث اتصال موازی و سری بررسی می شود و می تواند نه تنها هادی، بلکه خازن نیز باشد. در اینجا مهم است که در مورد نحوه ظاهر هر یک از آنها در نمودار گیج نشوید. و تنها پس از آن فرمول های خاص را اعمال کنید. به هر حال، شما باید آنها را به خاطر بسپارید.
چگونه این دو ترکیب را تشخیص دهیم؟
به نمودار دقت کنید. اگر سیم ها به عنوان یک جاده نشان داده شوند، اتومبیل های روی آن نقش مقاومت را بازی می کنند. در یک جاده مستقیم و بدون انشعاب، ماشین ها یکی پس از دیگری به صورت زنجیره ای رانندگی می کنند. اتصال سری هادی ها نیز یکسان به نظر می رسد. جاده در این حالت می تواند تعداد نامحدودی پیچ داشته باشد، اما نه یک تقاطع. مهم نیست که جاده (سیم ها) چگونه حرکت می کند، ماشین ها (مقاومت ها) همیشه یکی پس از دیگری و در یک زنجیره قرار می گیرند.
اگر یک اتصال موازی در نظر گرفته شود، موضوع کاملاً متفاوت است. سپس مقاومت ها را می توان در شروع با ورزشکاران مقایسه کرد. آن ها هستندهر کدام در مسیر خود می ایستند، اما جهت حرکت یکسانی دارند و خط پایان در همان مکان است. به طور مشابه، مقاومت ها - هر یک از آنها سیم مخصوص به خود را دارند، اما همه آنها در نقطه ای به هم متصل می شوند.
فرمول برای قدرت فعلی
همیشه در مبحث "برق" مورد بحث قرار می گیرد. اتصالات موازی و سری به روش های مختلف بر میزان جریان در مقاومت ها تأثیر می گذارد. برای آنها، فرمول هایی مشتق شده است که می توان آنها را به خاطر آورد. اما فقط کافی است معنای سرمایه گذاری شده در آنها را به خاطر بسپارید.
بنابراین، جریان در اتصال سری هادی ها همیشه یکسان است. یعنی در هر یک از آنها مقدار قدرت فعلی متفاوت نیست. اگر سیم را با لوله مقایسه کنید می توانید یک قیاس ترسیم کنید. در آن، آب همیشه یکسان جریان دارد. و تمام موانع سر راه آن با همان نیرو از بین خواهد رفت. جریان هم همینطور بنابراین، فرمول جریان کل در یک مدار با اتصال سری مقاومت ها به این صورت است:
I gen=I 1=I 2
در اینجا، حرف I نشان دهنده قدرت جریان است. این یک نماد رایج است، بنابراین باید آن را به خاطر بسپارید.
جریان اتصال موازی دیگر یک مقدار ثابت نخواهد بود. با همین قیاس با یک لوله، معلوم می شود که اگر لوله اصلی دارای انشعاب باشد، آب به دو نهر تقسیم می شود. هنگامی که انشعاب سیم در مسیر آن ظاهر می شود، همین پدیده با جریان مشاهده می شود. فرمول قدرت کل جریان زمانی که هادی ها به صورت موازی متصل می شوند:
I gen=I 1 + I 2
اگر انشعاب از سیم هایی تشکیل شده باشد کهبیش از دو، سپس در فرمول بالا عبارت های بیشتری با همان تعداد وجود خواهد داشت.
فرمول های استرس
وقتی مداری در نظر گرفته می شود که در آن هادی ها به صورت سری وصل شده اند، ولتاژ در کل بخش با مجموع این مقادیر روی هر مقاومت خاص تعیین می شود. می توانید این وضعیت را با بشقاب ها مقایسه کنید. نگه داشتن یکی از آنها برای یک نفر آسان خواهد بود، او همچنین می تواند نفر دوم را در نزدیکی خود بگیرد، اما به سختی. یک نفر دیگر نمی تواند سه بشقاب را در کنار هم نگه دارد، کمک یک دومی لازم است. و غیره. تلاش های مردم جمع می شود.
فرمول ولتاژ کل یک بخش از مدار با اتصال سری هادی ها به این صورت است:
U gen=U 1 + U 2، که در آن U نام پذیرفته شده است برای ولتاژ الکتریکی.
اگر اتصال موازی مقاومت ها در نظر گرفته شود، وضعیت دیگری ایجاد می شود. وقتی بشقاب ها روی هم چیده می شوند، هنوز هم می توان آنها را توسط یک نفر نگه داشت. پس لازم نیست چیزی اضافه کنید. هنگامی که هادی ها به صورت موازی به هم وصل می شوند، همین قیاس مشاهده می شود. ولتاژ هر یک از آنها یکسان و برابر با ولتاژی است که در یک بار روی همه آنها وجود دارد. فرمول ولتاژ کل این است:
U gen=U 1=U 2
فرمول های مقاومت الکتریکی
دیگر نمی توانید آنها را حفظ کنید، اما فرمول قانون اهم را بدانید و فرمول مورد نظر را از آن استخراج کنید. از این قانون برمی آید کهولتاژ برابر است با حاصلضرب جریان و مقاومت. یعنی U=IR، جایی که R مقاومت است.
سپس فرمولی که باید با آن کار کنید به نحوه اتصال هادی ها بستگی دارد:
- در سری، بنابراین به برابری برای ولتاژ نیاز دارید - IgenRtotal=I1R1 + I2R2;
- ، لازم است از فرمول برای قدرت فعلی استفاده شود - Utotal / Rtotal=U 1/ R1 + U2 / R2 .
به موازات
به دنبال تبدیل‌های ساده‌ای است که بر اساس این واقعیت است که در برابری اول همه جریان‌ها مقدار یکسانی دارند و در دومی - ولتاژها برابر هستند. بنابراین می توان آنها را کوتاه کرد. یعنی عبارات زیر به دست می آید:
- R gen=R 1 + R 2 (برای اتصال سری هادی ها)
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(هنگامی که به صورت موازی متصل می شوند).
وقتی تعداد مقاومت‌های متصل به شبکه افزایش می‌یابد، تعداد عبارت‌های این عبارات تغییر می‌کند.
شایان ذکر است که اتصال موازی و سری هادی ها تأثیر متفاوتی بر مقاومت کل دارد. اولین آنها مقاومت بخش مدار را کاهش می دهد. علاوه بر این، به نظر می رسد که کمتر از کوچکترین مقاومت مورد استفاده است. وقتی به صورت سری متصل می شوید، همه چیز منطقی است: مقادیر با هم جمع می شوند، بنابراین تعداد کل همیشه بزرگترین خواهد بود.
جریان کار
سه کمیت قبلی قوانین اتصال موازی و آرایش سری هادی ها در یک مدار را تشکیل می دهند. بنابراین شناخت آنها ضروری است. در مورد کار و قدرت، فقط باید فرمول اصلی را به خاطر بسپارید. به صورت زیر نوشته شده است: A \u003d IUt، که در آن A کار جریان است، t زمان عبور آن از هادی است.
برای تعیین کل کار با اتصال سریال، باید ولتاژ را در عبارت اصلی جایگزین کنید. برابری را دریافت می کنید: A \u003d I(U 1 + U 2)t، پرانتزهایی را باز کنید که در آن معلوم می شود کار روی کل بخش برابر با مقدار آنها در هر مصرف کننده فعلی خاص است.
اگر یک طرح اتصال موازی در نظر گرفته شود، استدلال به همین ترتیب پیش می رود. تنها قدرت فعلی قرار است جایگزین شود. اما نتیجه یکسان خواهد بود: A=A 1 + A 2.
قدرت فعلی
هنگام استخراج فرمول برای توان (نماد "P") یک بخش مدار، دوباره باید از یک فرمول استفاده کنید: P \u003d UI. پس از چنین استدلالی، معلوم می شود که اتصالات موازی و سری هستند. با چنین فرمولی برای قدرت توصیف شده است: P \u003d P1 + P 2.
یعنی مهم نیست که طرح ها چگونه ترسیم می شوند، کل قدرت مجموع دست اندرکاران کار خواهد بود. این واقعیت را توضیح می دهد که گنجاندن بسیاری از دستگاه های قدرتمند به طور همزمان در شبکه آپارتمان غیرممکن است. او فقط نمی تواند بار را تحمل کند.
اتصال هادی ها چه تأثیری بر تعمیر گلدسته سال نو دارد؟
بلافاصله پس از سوختن یکی از لامپ ها، نحوه اتصال آنها مشخص می شود. دراتصال سریال، هیچ یک از آنها روشن نمی شود. این به این دلیل است که لامپی که غیرقابل استفاده شده است باعث ایجاد گسیختگی در مدار می شود. بنابراین، باید همه چیز را بررسی کنید تا مشخص کنید کدام یک سوخته است، آن را جایگزین کنید - و گلدسته شروع به کار خواهد کرد.
اگر از اتصال موازی استفاده می کند، در صورت از کار افتادن یکی از لامپ ها از کار نمی افتد. پس از همه، زنجیره به طور کامل شکسته نخواهد شد، اما تنها یک قسمت موازی. برای تعمیر چنین گلدستی، لازم نیست تمام عناصر مدار را بررسی کنید، بلکه فقط آنهایی که نمی درخشند.
اگر به جای مقاومت خازن ها اضافه شود چه اتفاقی برای مدار می افتد؟
هنگامی که آنها به صورت سری متصل می شوند، وضعیت زیر مشاهده می شود: شارژ از نقاط مثبت منبع تغذیه فقط به صفحات بیرونی خازن های شدید وارد می شود. کسانی که در بین هستند به سادگی آن شارژ را در طول زنجیره عبور می دهند. این واقعیت را توضیح می دهد که بارهای یکسان در همه صفحات ظاهر می شود، اما با علائم متفاوت. بنابراین، بار الکتریکی هر خازن متصل به سری را می توان به صورت زیر نوشت:
q gen =q 1=q 2.
برای تعیین ولتاژ در هر خازن، باید فرمول را بدانید: U=q / C. در آن، C ظرفیت خازن است.
ولتاژ کل از همان قانون مقاومت پیروی می کند. بنابراین، با جایگزینی ولتاژ در فرمول خازن با مجموع، دریافت می کنیم که ظرفیت کل دستگاه ها باید با استفاده از فرمول محاسبه شود:
C=q / (U 1 + U2).
می توانید این فرمول را با برگرداندن کسرها و جایگزینی نسبت ولتاژ به شارژ با ظرفیت خازنی ساده کنید. برابری زیر به دست می آید: 1 / С=1 / С 1 + 1 / С 2.
وقتی خازن ها به صورت موازی وصل می شوند وضعیت تا حدودی متفاوت به نظر می رسد. سپس بار کل با مجموع تمام بارهایی که روی صفحات همه دستگاه ها جمع می شود تعیین می شود. و مقدار ولتاژ همچنان طبق قوانین عمومی تعیین می شود. بنابراین، فرمول ظرفیت کل خازن های متصل به موازات این است:
С=(q 1 + q 2) / U.
یعنی این مقدار به عنوان مجموع هر یک از دستگاه های استفاده شده در اتصال در نظر گرفته می شود:
S=S 1 + S 2.
چگونه مقاومت کل اتصال دلخواه هادی ها را تعیین کنیم؟
یعنی قسمتی که در آن بخش های متوالی جایگزین بخش های موازی می شوند و بالعکس. برای آنها، تمام قوانین توصیف شده هنوز معتبر است. فقط باید آنها را در مراحل اعمال کنید.
ابتداً، قرار است طرح را از نظر ذهنی گسترش دهد. اگر تصور آن دشوار است، پس باید آنچه را که اتفاق می افتد ترسیم کنید. توضیح واضح تر خواهد شد اگر آن را با مثالی خاص در نظر بگیریم (شکل را ببینید).
شروع طراحی از نقاط B و C راحت است. آنها باید در فاصله ای از یکدیگر و از لبه های ورق قرار گیرند. در سمت چپ، یک سیم به نقطه B نزدیک می شود و دو سیم از قبل به سمت راست هدایت شده اند. از طرف دیگر، نقطه B دارای دو شاخه در سمت چپ و یک سیم بعد از آن است.
حالا باید فضای بین اینها را پر کنیدنقطه ها سه مقاومت با ضرایب 2، 3 و 4 باید در امتداد سیم بالایی قرار گیرند و مقاومتی که شاخص آن 5 است از پایین می رود، سه مقاومت اول به صورت سری به هم متصل می شوند. با مقاومت پنجم آنها موازی هستند.
دو مقاومت باقیمانده (اول و ششم) به صورت سری به بخش در نظر گرفته شده BV متصل می شوند. بنابراین، نقاشی را می توان به سادگی با دو مستطیل در دو طرف نقاط انتخاب شده تکمیل کرد. باقی مانده است که فرمول های محاسبه مقاومت را اعمال کنیم:
- اولین موردی که برای اتصال سریال داده شده است؛
- سپس برای موازی؛
- و دوباره برای متوالی.
به این ترتیب، می توانید هر طرحی، حتی بسیار پیچیده را اجرا کنید.
مشکل اتصال سریال هادی ها
وضعیت. دو لامپ و یک مقاومت در یک مدار پشت سر هم وصل شده اند. ولتاژ کل 110 ولت و جریان 12 آمپر است. اگر هر لامپ 40 ولت باشد، مقدار مقاومت چقدر است؟
تصمیم. از آنجایی که یک اتصال سری در نظر گرفته شده است، فرمول قوانین آن شناخته شده است. فقط باید آنها را به درستی اعمال کنید. با پیدا کردن مقدار ولتاژ در مقاومت شروع کنید. برای این کار باید دو برابر ولتاژ یک لامپ از کل کم کنید. معلوم می شود 30 V.
اکنون که دو کمیت U و I شناخته شده است (دومین آنها در شرایط داده شده است، زیرا جریان کل برابر است با جریان در هر مصرف کننده سری)، می توانیم مقاومت مقاومت را با استفاده از آن محاسبه کنیم. قانون اهم. معلوم می شود 2.5 اهم است.
پاسخ. مقاومت مقاومت 2.5 اهم است.
وظیفهبرای اتصال خازن های موازی و سری
وضعیت. سه خازن با ظرفیت های 20، 25 و 30 میکروفاراد وجود دارد. ظرفیت کل آنها را هنگام اتصال سری و موازی تعیین کنید.
تصمیم. شروع با اتصال موازی آسانتر است. در این شرایط، هر سه مقدار فقط باید اضافه شوند. بنابراین، ظرفیت کل 75uF است.
وقتی این خازن ها به صورت سری به هم وصل شوند، محاسبات تا حدودی پیچیده تر خواهد شد. از این گذشته ، ابتدا باید نسبت وحدت را به هر یک از این ظرفیت ها پیدا کنید و سپس آنها را به یکدیگر اضافه کنید. به نظر می رسد که واحد تقسیم بر ظرفیت کل 37/300 است. سپس مقدار مورد نظر تقریباً 8 میکروفاراد است.
پاسخ. ظرفیت کل در اتصال سری 8 uF، به صورت موازی - 75 uF است.
