Strømmen i et elektrisk kredsløb strømmer gennem lederne fra spændingskilden til belastningen, dvs. lamper og apparater. I de fleste tilfælde anvendes kobbertråd som leder. Et kredsløb kan indeholde flere elementer med forskellige modstande. I et enhedskredsløb kan lederne være forbundet parallelt eller i serie, og der kan også være blandede typer.
Element kredsløb med en modstand kaldes en modstand, og spændingen i dette element er potentialforskellen mellem modstandens ender. Parallel- og serieforbindelse af ledere er kendetegnet ved det samme funktionsprincip, hvorefter strømmen flyder fra plus til minus, og potentialet falder tilsvarende. I ledningsdiagrammer er ledningsmodstanden taget som 0, fordi den er ubetydelig.
Parallelforbindelse indebærer, at kredsløbselementerne er forbundet til kilden parallelt og tændes samtidig. En serieforbindelse betyder, at modstandslederne er forbundet tæt efter hinanden.
I beregningen anvendes idealiseringsmetoden, hvilket gør den meget lettere at forstå. I elektriske kredsløb reduceres potentialet faktisk gradvist, efterhånden som det bevæger sig gennem ledningerne og de elementer, der er forbundet parallelt eller i serie.
Indhold
Tilslutning af ledere i serie
En serieforbindelse betyder, at lederne er forbundet i en bestemt rækkefølge efter hinanden. De har alle den samme strømstyrke. Disse elementer skaber en total spænding i området. Der ophobes ikke ladninger ved knudepunkterne i det elektriske kredsløb, da der ellers ville blive observeret en ændring i spænding og strømstyrke. Ved en konstant spænding bestemmes strømmen af kredsløbets modstandsværdi, så i et seriekredsløb ændres modstanden, hvis den ene belastning ændres.
Ulempen ved dette kredsløb er, at hvis et element svigter, mister de andre også deres evne til at fungere, fordi kredsløbet er brudt. Et eksempel er en guirlande, der ikke virker, hvis en pære svigter. Dette er en væsentlig forskel fra en parallelforbindelse, hvor elementerne kan fungere individuelt.
I et seriekredsløb antages det, at fordi lederne er forbundet i et enkelt niveau, er deres modstand på ethvert punkt i netværket lige stor. Den samlede modstand er lig med summen af de faldende spændinger for de enkelte netværkselementer.
Ved denne type forbindelse er begyndelsen af en leder forbundet med en anden leder i enden af en anden. Det vigtigste træk ved forbindelsen er, at alle ledere er på den samme ledning uden afgreninger, og at der løber én elektrisk strøm gennem hver af dem. Den samlede spænding er dog lig med summen af spændingerne på hver enkelt. Det er også muligt at betragte forbindelsen fra et andet synspunkt - alle ledere erstattes af en ækvivalent modstand, og strømmen på denne modstand er den samme som den samlede strøm, der passerer gennem alle modstande. Den ækvivalente samlede spænding er summen af spændingsværdierne over hver modstand. Det er sådan, at potentialforskellen over modstanden manifesterer sig.
Serieskift er nyttigt, når en bestemt enhed skal tændes og slukkes specifikt. En elektrisk klokke kan f.eks. kun ringe, når der er en forbindelse til en spændingskilde og en knap. Den første regel siger, at hvis der ikke er strøm på mindst ét element i kredsløbet, vil der heller ikke være strøm på de andre elementer. Hvis der er strøm i en leder, er der således også strøm i de andre ledere. Et andet eksempel er en batteridrevet lommelygte, som kun lyser, hvis der er et batteri, en fungerende pære og en knap, der skal trykkes på.
I nogle tilfælde er et seriekredsløb ikke praktisk muligt. I en lejlighed, hvor belysningssystemet består af mange lamper, lampetter og lysekroner, bør du ikke organisere et kredsløb af denne type, da der ikke er behov for at tænde og slukke lyset i alle rum samtidig. Det er bedre at bruge en parallelforbindelse, så lyset kan tændes i de enkelte rum.
Parallelforbindelse af ledere
I et parallelt kredsløb er lederne en samling af af modstandehvis ene ende er monteret i en knude og den anden ende i en anden knude. Det antages, at spændingen i den parallelle type forbindelse er den samme i alle dele af kredsløbet. De parallelle dele af et elektrisk kredsløb kaldes grene og løber mellem to forbindelsesknudepunkter, de har samme spænding. En sådan spænding er lig med værdien på hver leder. Summen af de værdier, der er omvendt af modstanden i grenene, er også omvendt af modstanden i den enkelte kredsløbsdel af det parallelle kredsløb.
Ved parallel- og serieforbindelser er systemet til beregning af de enkelte lederes modstande forskelligt. I et parallelt kredsløb strømmer strømmen langs grenene, hvilket øger kredsløbets ledningsevne og reducerer den samlede modstand. Hvis flere modstande med samme værdier er parallelforbundet, vil den samlede modstand i et sådant kredsløb være mindre end en modstand et antal gange antallet af modstande i kredsløbet.
Der er en modstand i hver gren, og den elektriske strøm deles og afledes til hver modstand, når den når forgreningsstedet, og dens endelige værdi er lig med summen af strømmene på alle modstande. Alle modstande erstattes af en enkelt tilsvarende modstand. Ved at anvende Ohm's lov bliver værdien af modstanden klar - i et parallelt kredsløb lægges modstandenes omvendte værdier sammen.
I dette kredsløb er den aktuelle værdi omvendt proportional med modstandsværdien. Strømmene i modstandene er ikke korreleret, så hvis en af modstandene slukkes, påvirkes de andre ikke på nogen måde. Derfor anvendes dette kredsløb i mange enheder.
Når man overvejer anvendelsen af det parallelle kredsløb i hjemmet, er det værd at nævne belysningssystemet i lejligheden. Alle lamper og lysekroner skal være forbundet parallelt, så det har ingen effekt på de andre lamper at tænde og slukke en af dem. Ved at tilføje en kontakt af hver pære i et grenkredsløb, kan du tænde og slukke for den tilsvarende lampe efter behov. Alle andre lamper fungerer uafhængigt af hinanden.
Alle apparater er parallelforbundet til 220 V-nettet og derefter tilsluttet til centralen. Med andre ord er alle apparater tilsluttet uafhængigt af andre apparaters tilslutning.
Love for serie- og parallelforbindelse af ledere
For at få en detaljeret praktisk forståelse af begge forbindelsestyper er her formlerne, der forklarer lovene for disse forbindelsestyper. Effektberegningen er forskellig for parallel- og serieforbindelse.
I en serieforbindelse er der den samme strøm i alle ledere:
I = I1 = I2.
I henhold til Ohm's lov forklares disse typer af lederforbindelser forskelligt i forskellige tilfælde. I tilfælde af et seriekredsløb er spændingerne således lige store:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Desuden er den samlede spænding lig med summen af spændingerne i de enkelte ledere:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Den samlede modstand i et elektrisk kredsløb beregnes som summen af de aktive modstande for alle ledere, uanset deres antal.
I tilfælde af et parallelt kredsløb er den samlede kredsløbsspænding den samme som de enkelte elementspændinger:
U1 = U2 = U.
Og den akkumulerede styrke af den elektriske strøm beregnes som summen af de strømme, der er tilgængelige på tværs af alle parallelle ledere:
I = I1 + I2.
For at maksimere effektiviteten af elnettene er det nødvendigt at forstå karakteren af begge typer forbindelser og anvende dem fornuftigt ved at anvende lovene og beregne rationaliteten af den praktiske gennemførelse.
Blandet tilslutning af ledere
En serie- og parallelmodstandsforbindelse kan om nødvendigt kombineres i et elektrisk kredsløb. Det er f.eks. muligt at forbinde parallelle modstande i serie med en anden modstand eller gruppe af modstande, denne type betragtes som kombineret eller blandet.
Den samlede modstand beregnes derefter ved at tage summen af værdierne for parallelforbindelsen i systemet og værdierne for serieforbindelsen. Først skal de ækvivalente modstande for modstandene i seriekredsløbet beregnes, derefter elementerne i parallelkredsløbet. Serieforbindelsen betragtes som en prioritet, og kredsløb af denne kombinerede type anvendes ofte i apparater og apparater.
Så ved at se på typerne af forbindelser af ledere i elektriske kredsløb og baseret på lovene for deres funktion, er det muligt at forstå organiseringen af kredsløb af de fleste husholdningsapparater fuldt ud. I parallel- og serieforbindelser er beregningen af modstand og strømstyrke forskellig. Når du kender principperne for beregning og formler, kan du på kompetent vis bruge hver type kredsløbsorganisation til at forbinde elementerne på en optimal måde og med maksimal effektivitet.
Relaterede artikler:
