電気回路内の電流は、電圧源から負荷、つまりランプ、電化製品まで導体を通って流れます。ほとんどの場合、銅線が導体として使用されます。回路には、異なる抵抗を持つ複数の要素が含まれている場合があります。デバイス回路では、導体は並列または直列に接続でき、種類が混在することもあります。
アイテム 回路 抵抗と呼ばれる抵抗器、この要素の電圧は抵抗器の両端間の電位差です。導体の並列および直列電気接続は、同じ動作原理によって特徴付けられます。これにより、電流がプラスからマイナスに流れ、それぞれ電位が低下します。配線図では、配線抵抗は無視できるので 0 としています。
並列接続とは、回路要素がソースに並列に接続され、同時にオンになることを意味します。直列接続とは、抵抗導体が互いに密接に連続して接続されていることを意味します。
計算は理想化法を使用しているため、はるかに理解しやすくなっています。実際、電気回路では、並列接続または直列接続の一部である配線や要素を移動するにつれて、電位が徐々に低下します。
導体を直列に接続する
直列接続とは、導体が特定の順序で次々と接続されていることを意味します。そして、それらすべての電流は等しいです。これらの要素は、その領域に総電圧を発生させます。電荷は電気回路のノードに蓄積されません。そうしないと、電圧と電流が変化するからです。定電圧では回路の抵抗値で電流が決まるので、直列回路では片方の負荷が変化すると抵抗値が変化します。
この回路の欠点は、1 つの要素が故障すると、回路が壊れて他の要素も機能しなくなることです。例としては、1 つの電球が切れると機能しない花輪があります。これは、要素が個別に機能できる並列接続との大きな違いです。
直列回路は、導体が単一のレベルで接続されているため、ネットワーク内の任意の点での抵抗が等しいと想定しています。総抵抗は、個々のネットワーク要素の減少する電圧の合計に等しくなります。
このタイプの接続では、1 つの導体の始点が別の導体の終点に接続されます。この接続の重要な特徴は、すべての導体が分岐することなく同じワイヤ上にあり、それぞれに 1 つの電流が流れることです。ただし、合計電圧は、それぞれの電圧の合計に等しくなります。別の観点から接続を検討することもできます-すべての導体が1つの等価抵抗に置き換えられ、その上の電流はすべての抵抗を通過する合計電流と同じです。等価合計電圧は、各抵抗の両端の電圧値の合計です。これが、抵抗器の両端の電位差がどのように現れるかです。
直列接続の使用は、特定のデバイスを具体的にオン/オフしたい場合に便利です。たとえば、電気ベルは、電圧源とボタンへの接続がある場合にのみ鳴らすことができます。最初のルールは、回路の少なくとも 1 つの要素に電流が流れていない場合、他の要素にも電流が流れないことを示しています。したがって、1 つの導体に電流が流れている場合、他の導体にも電流が流れています。もう 1 つの例は、電池式の懐中電灯です。これは、電池があり、機能している電球があり、ボタンが押されている場合にのみ点灯します。
場合によっては、直列回路は実用的ではありません。照明システムが多くのランプ、燭台、シャンデリアで構成されているアパートでは、すべての部屋の照明を同時にオン/オフする必要がないため、このタイプのスキームを整理する価値はありません。この目的のために、個々の部屋の照明をオンにできるようにするには、並列接続を使用することをお勧めします。
導体の並列接続
並列回路では、導体は一連の 抵抗器のその一方の端は 1 つのノードで組み立てられ、もう一方の端は 2 番目のノードで組み立てられます。並列タイプの接続の電圧は、回路のすべてのセクションで同じであると想定されています。電気回路の並列セクションは分岐と呼ばれ、2 つの接続ノード間を走り、同じ電圧を運びます。このような電圧は、各導体の値に等しくなります。枝の抵抗に反比例する値の合計は、並列回路の個々の回路セクションの抵抗にも反比例します。
並列接続と直列接続では、個々の導体の抵抗を計算するシステムが異なります。並列回路の場合、電流は分岐に沿って流れ、回路の導電率が増加し、総抵抗が減少します。同様の値を持ついくつかの抵抗器が並列に接続されている場合、そのような電気回路の総抵抗は、回路内の抵抗器の数に等しい回数だけ1つの抵抗器よりも小さくなります。
各分岐には1つの抵抗があり、電流は分岐点に達すると各抵抗に分割されて発散され、その最終値はすべての抵抗の電流の合計に等しくなります。すべての抵抗は、1 つの同等の抵抗に置き換えられます。オームの法則を適用すると、抵抗の値が明確になります。並列回路では、抵抗の逆数の値が加算されます。
この回路では、電流値は抵抗値に反比例します。抵抗の電流は無相関であるため、1 つの抵抗がオフになっても、他の抵抗はまったく影響を受けません。このため、この回路は多くのデバイスで使用されています。
日常生活での並列回路の適用を考慮すると、アパートの照明システムに注意することをお勧めします。すべてのランプとシャンデリアは並列に接続する必要があります。この場合、そのうちの 1 つのオンとオフを切り替えても、残りのランプの動作にはまったく影響しません。したがって、追加することによって スイッチ 各電球を分岐回路に接続すると、必要に応じて対応するランプをオン/オフできます。他のすべてのランプは独立して動作します。
すべての電化製品は220Vの電力網に並列に接続され、配電盤に接続されます。つまり、すべてのアプライアンスは、他のデバイスの接続とは独立して接続されます。
導体の直列および並列接続の法則
両方のタイプの接続を実際に詳しく理解するために、これらのタイプの接続の法則を説明する式を次に示します。並列と直列では電力の計算が異なります。
直列接続では、すべての導体に同じアンペア数があります。
私 = I1 = I2。
オームの法則によると、これらのタイプの導体接続は、場合によって異なる方法で説明されます。したがって、直列回路の場合、電圧は互いに等しくなります。
U1 = IR1、U2 = IR2。
さらに、合計電圧は、個々の導体の電圧の合計に等しくなります。
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
電気回路の総抵抗は、導体の数に関係なく、すべての導体の能動抵抗の合計として計算されます。
並列回路の場合、合計回路電圧は個々の要素の電圧と同じです。
U1 = U2 = U.
そして、電流の累積強度は、すべての導体に並列に存在する電流の合計として計算されます。
私 = I1 + I2。
電気ネットワークの効率を最大化するには、両方のタイプの接続の本質を理解し、法律を使用して実用的な実装の合理性を計算して、それらを慎重に適用する必要があります。
導体の混合接続
直列抵抗接続と並列抵抗接続は、必要に応じて同じ電気回路に組み合わせることができます。たとえば、並列抵抗器を別の抵抗器またはそれらのグループに直列に接続することが許可されています。このタイプは、組み合わせまたは混合と見なされます。
この場合、合計抵抗は、システム内の並列接続と直列接続の値の合計を取得することによって計算されます。最初に直列回路の抵抗器の等価抵抗を計算し、次に並列回路の要素を計算する必要があります。直列接続は優先事項と見なされ、この複合タイプの回路は家電製品やデバイスでよく使用されます。
したがって、電気回路内の導体の接続の種類を考慮し、それらの機能の法則に基づいて、ほとんどの家電製品の回路構成の本質を完全に理解できます。並列接続と直列接続では、抵抗値と電流値の計算が異なります。計算と式の原則を知っていれば、各タイプの回路構成を適切に使用して、要素を最適な方法で最大の効率で接続できます。
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