Sähköpiirin virta kulkee johtimien läpi jännitelähteestä kuormaan, eli lamppuihin, laitteisiin. Useimmissa tapauksissa kuparilankoja käytetään johtimina. Piirissä voi olla useita elementtejä eri vastuksilla. Instrumenttipiirissä johtimet voidaan kytkeä rinnan tai sarjaan, ja niitä voi olla myös sekatyyppisiä.
Elementti järjestelmä vastukseksi kutsutulla resistanssilla tietyn elementin jännite on vastuksen päiden välinen potentiaaliero. Johtimien rinnakkais- ja sarjasähköliitännälle on tunnusomaista yksi toimintaperiaate, jonka mukaan virta kulkee plussasta miinukseen, vastaavasti potentiaali pienenee. Kytkentäkaavioissa kytkentäresistanssiksi otetaan 0, koska se on merkityksetön.
Rinnakkaiskytkentä olettaa, että piirin elementit on kytketty lähteeseen rinnakkain ja kytketty päälle samanaikaisesti. Sarjakytkentä tarkoittaa, että vastusjohtimet kytketään tiukasti peräkkäin.
Laskennassa käytetään idealisointimenetelmää, mikä yksinkertaistaa suuresti ymmärtämistä. Itse asiassa sähköpiireissä potentiaali pienenee vähitellen liikkuessaan johdotuksen ja rinnakkais- tai sarjaliitäntään sisältyvien elementtien läpi.
Sisältö
Johtimien sarjaliitäntä
Sarjakytkentäkaavio tarkoittaa, että ne kytketään päälle tietyssä järjestyksessä, yksi toisensa jälkeen. Lisäksi virranvoimakkuus niissä kaikissa on yhtä suuri. Nämä elementit luovat kokonaisjännitteen sivustolle. Varaukset eivät kerry sähköpiirin solmuihin, koska muuten havaittaisiin jännitteen ja virran muutosta. Vakiojännitteellä virran määrää piirin resistanssin arvo, joten sarjapiirissä vastus muuttuu, jos yksi kuorma muuttuu.
Tällaisen järjestelmän haittana on se, että yhden elementin vikaantuessa myös loput menettävät toimintakyvyn, koska piiri katkeaa. Esimerkki on seppele, joka ei toimi, jos yksi hehkulamppu palaa. Tämä on keskeinen ero rinnakkaisliitännästä, jossa elementit voivat toimia erikseen.
Sarjapiiri olettaa, että johtimien yksitasoisen kytkennän vuoksi niiden vastus on sama missä tahansa verkon kohdassa. Kokonaisvastus on yhtä suuri kuin verkon yksittäisten elementtien jännitteen alenemisen summa.
Tämän tyyppisellä kytkennällä yhden johtimen alku on kytketty toisen päähän. Kytkennän keskeinen piirre on, että kaikki johtimet ovat samassa johdossa ilman haaroja ja kunkin läpi kulkee yksi sähkövirta. Kokonaisjännite on kuitenkin yhtä suuri kuin kunkin jännitteen summa. Voit myös tarkastella yhteyttä eri näkökulmasta - kaikki johtimet korvataan yhdellä vastaavalla vastuksella, ja sen virta on sama kuin kaikkien vastusten läpi kulkeva kokonaisvirta. Vastaava kokonaisjännite on kunkin vastuksen jännitearvojen summa. Tämä on potentiaaliero vastuksen välillä.
Sarjayhteyden käyttäminen on hyödyllistä, kun haluat kytkeä päälle ja pois päältä tietyn laitteen. Esimerkiksi sähkökello voi soida vain, kun se on kytketty jännitelähteeseen ja painikkeeseen. Ensimmäinen sääntö sanoo, että jos virtaa ei ole vähintään yhdessä piirin elementissä, se ei ole muissa. Vastaavasti, jos yhdessä johtimessa on virtaa, se on muissa. Toinen esimerkki olisi paristokäyttöinen taskulamppu, joka loistaa vain, kun on akku, toimiva polttimo ja painettu painike.
Joissakin tapauksissa sarjakaavio ei ole käytännöllinen. Asunnossa, jossa valaistusjärjestelmä koostuu monista lampuista, lamppuista, kattokruunuista, sinun ei pitäisi järjestää tämäntyyppistä järjestelmää, koska valoja ei tarvitse sytyttää ja sammuttaa kaikissa huoneissa samanaikaisesti. Tätä tarkoitusta varten on parempi käyttää rinnakkaisliitäntää, jotta yksittäisten huoneiden valo voidaan sytyttää.
Johtimien rinnakkaiskytkentä
Rinnakkaispiirissä johtimet ovat joukko vastukset, jonka jotkut päät on koottu yhteen solmuun ja toiset - toiseen solmuun. Oletetaan, että rinnakkaiskytkennän jännite on sama kaikissa piirin osissa. Sähköpiirin rinnakkaisia osia kutsutaan haaroiksi ja ne kulkevat kahden yhdistävän solmun välillä, niillä on sama jännite. Tämä jännite on yhtä suuri kuin kunkin johtimen arvo. Indikaattorien summa, haarojen resistanssin käänteisluku, on myös käänteinen rinnakkaispiirin erillisen osan resistanssiin nähden.
Rinnakkais- ja sarjakytkennöissä yksittäisten johtimien resistanssien laskentajärjestelmä on erilainen. Rinnakkaispiirin tapauksessa virta kulkee haarojen läpi, mikä lisää piirin johtavuutta ja pienentää kokonaisvastusta. Kun useita samanarvoisia vastuksia on kytketty rinnan, tällaisen sähköpiirin kokonaisresistanssi on pienempi kuin yksi vastus monta kertaa yhtä suuri kuin vastusten lukumäärä piirissä.
Jokaisella haaralla on yksi vastus, ja sähkövirta, kun se saavuttaa haarautumiskohdan, jaetaan ja hajoaa jokaiseen vastukseen, sen lopullinen arvo on yhtä suuri kuin kaikkien vastusten virtojen summa. Kaikki vastukset korvataan yhdellä vastaavalla vastuksella. Ohmin lakia soveltamalla resistanssin arvo tulee selväksi - rinnakkaispiirissä vastusten resistanssien käänteisarvot lasketaan yhteen.
Tällä piirillä virran arvo on kääntäen verrannollinen vastuksen arvoon. Vastusten virrat eivät ole yhteydessä toisiinsa, joten jos yksi niistä kytketään pois päältä, tämä ei vaikuta millään tavalla muihin. Tästä syystä tällaista järjestelmää käytetään monissa laitteissa.
Ottaen huomioon rinnakkaispiirin käyttömahdollisuudet jokapäiväisessä elämässä, on suositeltavaa huomioida asunnon valaistusjärjestelmä. Kaikki lamput ja kattokruunut on kytkettävä rinnan, jolloin yhden niistä kytkeminen päälle ja pois ei vaikuta muiden lamppujen toimintaan. Näin lisäämällä vaihtaa jokainen piirihaaran hehkulamppu, voit sytyttää ja sammuttaa vastaavan lampun tarpeen mukaan. Kaikki muut lamput toimivat itsenäisesti.
Kaikki sähkölaitteet kytketään rinnan 220 V sähköverkkoon, jonka jälkeen ne kytketään sähkökeskukseen. Eli kaikki laitteet on kytketty riippumatta muiden laitteiden liitännöistä.
Johtimien sarja- ja rinnakkaisliitännät
Molempien yhdisteiden yksityiskohtaista ymmärtämistä varten käytännössä esittelemme kaavoja, jotka selittävät tämäntyyppisten yhdisteiden lait. Rinnakkais- ja sarjakytkennän teholaskenta on erilainen.
Sarjapiirissä kaikissa johtimissa on sama virranvoimakkuus:
I = I1 = I2.
Ohmin lain mukaan tämän tyyppiset johdinliitännät selitetään eri tavalla eri tapauksissa. Joten sarjapiirin tapauksessa jännitteet ovat samat:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Lisäksi kokonaisjännite on yhtä suuri kuin yksittäisten johtimien jännitteiden summa:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Sähköpiirin kokonaisresistanssi lasketaan kaikkien johtimien aktiivisten vastusten summana niiden lukumäärästä riippumatta.
Rinnakkaispiirin tapauksessa piirin kokonaisjännite on samanlainen kuin yksittäisten elementtien jännite:
U1 = U2 = U.
Ja sähkövirran kokonaisvoimakkuus lasketaan niiden virtojen summana, jotka ovat saatavilla kaikissa rinnakkaisissa johtimissa:
I = I1 + I2.
Sähköverkkojen maksimaalisen hyötysuhteen varmistamiseksi on tarpeen ymmärtää molempien kytkentätyyppien olemus ja soveltaa niitä asianmukaisesti lakeja käyttäen ja käytännön toteutuksen järkevyys laskemalla.
Johtimien sekaliitäntä
Sarja- ja rinnakkaisvastusliitännät voidaan tarvittaessa yhdistää yhdeksi sähköpiiriksi. Esimerkiksi rinnakkaisvastukset voidaan kytkeä sarjaan toiseen vastukseen tai niiden ryhmään, tätä tyyppiä pidetään yhdistettynä tai sekoitettuna.
Tällöin kokonaisvastus lasketaan ottamalla järjestelmän rinnakkaisliitännän ja sarjakytkennän arvojen summa. Ensin sinun on laskettava sarjassa olevien vastusten ekvivalenttiresistanssi ja sitten rinnakkaiselementit. Sarjaliitäntää pidetään ensisijaisena, ja tämän tyyppisiä yhdistelmäpiirejä käytetään usein kodinkoneissa ja kodinkoneissa.
Joten, kun otetaan huomioon sähköpiirien johtimien kytkentätyypit ja niiden toiminnan lakien perusteella, voidaan täysin ymmärtää useimpien kodinkoneiden piirien organisoinnin olemus. Rinnakkais- ja sarjakytkennällä vastus- ja virranvoimakkuusindikaattoreiden laskenta on erilainen. Kun tiedät laskentaperiaatteet ja kaavat, voit käyttää pätevästi jokaisen tyyppistä piiriorganisaatiota elementtien yhdistämiseen parhaalla mahdollisella tavalla ja mahdollisimman tehokkaasti.
Samanlaisia artikkeleita:
