In een elektrisch circuit loopt stroom door de geleiders van de spanningsbron naar de belasting, d.w.z. lampen, toestellen. In de meeste gevallen wordt koperdraad als geleider gebruikt. Een stroomkring kan verscheidene elementen met verschillende weerstanden bevatten. In een stroomkring kunnen de geleiders parallel of in serie worden aangesloten, en er kunnen ook gemengde types zijn.
Element circuit met een weerstand wordt een weerstand genoemd, de spanning van dit element is het potentiaalverschil tussen de uiteinden van de weerstand. Parallelle en serie elektrische verbindingen van geleiders worden gekenmerkt door hetzelfde werkingsprincipe, volgens hetwelk de stroom van plus naar min loopt en de potentiaal dienovereenkomstig afneemt. In bedradingsschema's wordt de bedradingsweerstand op 0 gesteld omdat deze te verwaarlozen is.
Parallelschakeling houdt in dat de stroomkringen parallel aan de bron worden aangesloten en gelijktijdig worden ingeschakeld. Een serieschakeling betekent dat de weerstandsgeleiders vlak na elkaar zijn aangesloten.
Bij de berekening wordt gebruik gemaakt van de idealisatiemethode, wat de berekening veel begrijpelijker maakt. In feite wordt in elektrische circuits de potentiaal geleidelijk verminderd naarmate deze zich door de bedrading en de parallel of in serie geschakelde elementen beweegt.
Inhoud
Aansluiting van geleiders in serie
Een serieschakeling betekent dat de geleiders in een bepaalde volgorde achter elkaar worden aangesloten. Ze hebben allemaal dezelfde stroomsterkte. Deze elementen zorgen voor een totale spanning in het gebied. De ladingen stapelen zich niet op bij de knooppunten in de elektrische stroomkring, omdat anders een verandering in spanning en stroom zou worden waargenomen. Bij een constante spanning wordt de stroom bepaald door de weerstandswaarde van het circuit, dus in een serieschakeling verandert de weerstand als één belasting verandert.
Het nadeel van deze schakeling is dat wanneer één element uitvalt, ook de andere hun vermogen verliezen om te functioneren omdat de schakeling onderbroken is. Een voorbeeld hiervan is een slinger die niet werkt als één lamp het begeeft. Dit is een belangrijk verschil met een parallelle verbinding, waarbij de elementen afzonderlijk kunnen functioneren.
Een serieschakeling gaat ervan uit dat, omdat de geleiders op één niveau zijn aangesloten, hun weerstand op elk punt in het netwerk gelijk is. De totale weerstand is gelijk aan de som van de afnemende spanningen van de afzonderlijke netwerkelementen.
Bij dit type verbinding wordt het begin van een geleider verbonden met het einde van een andere. Het belangrijkste kenmerk van de verbinding is dat alle geleiders zich op dezelfde draad zonder vertakkingen bevinden en dat door elk van hen één elektrische stroom vloeit. De totale spanning is echter gelijk aan de som van de spanningen op elk. Het is ook mogelijk de verbinding vanuit een ander gezichtspunt te beschouwen - alle geleiders worden vervangen door één gelijkwaardige weerstand en de stroom op deze weerstand is dezelfde als de totale stroom die door alle weerstanden loopt. De equivalente totale spanning is de som van de spanningswaarden over elke weerstand. Dit is hoe het potentiaalverschil over de weerstand zich manifesteert.
Het gebruik van serieschakeling is nuttig wanneer een bepaald apparaat specifiek moet worden in- en uitgeschakeld. Een elektrische bel kan bijvoorbeeld alleen rinkelen wanneer er een verbinding is met een spanningsbron en een knop. De eerste regel zegt dat als er geen stroom is op ten minste één element van de stroomkring, er ook geen stroom zal zijn op de andere elementen. Bijgevolg, als er stroom is in één geleider, is er ook stroom in de andere. Een ander voorbeeld is een zaklantaarn op batterijen, die alleen brandt als er een batterij, een werkende lamp en een ingedrukte knop zijn.
In sommige gevallen is een serieschakeling niet praktisch. In een flat waar het verlichtingssysteem uit vele lampen, wandlampen, kroonluchters bestaat, moet u een dergelijke schakeling niet organiseren, omdat het niet nodig is de verlichting in alle kamers tegelijk aan en uit te schakelen. Het is beter een parallelle aansluiting te gebruiken, zodat de verlichting in afzonderlijke kamers kan worden ingeschakeld.
Parallelle aansluiting van geleiders
In een parallelschakeling zijn de geleiders een verzameling van van weerstandenwaarvan het ene uiteinde in een knooppunt is gemonteerd en het andere uiteinde in een tweede knooppunt. Aangenomen wordt dat de spanning in de parallelschakeling in alle secties van de stroomkring gelijk is. De parallelle secties van een elektrisch circuit worden takken genoemd en lopen tussen twee aansluitknooppunten, zij dragen dezelfde spanning. Zo'n spanning is gelijk aan de waarde op elke geleider. De som van de waarden omgekeerd aan de weerstand van de takken is ook omgekeerd aan de weerstand van het afzonderlijke circuitgedeelte van de parallelle schakeling.
Bij parallelle en serieschakelingen is het systeem voor de berekening van de weerstanden van de afzonderlijke geleiders verschillend. Bij een parallelle schakeling loopt de stroom langs de vertakkingen, waardoor de geleidbaarheid van de schakeling toeneemt en de totale weerstand afneemt. Indien verscheidene weerstanden met gelijke waarden parallel worden geschakeld, zal de totale weerstand van een dergelijke schakeling minder zijn dan één weerstand een aantal malen het aantal weerstanden in de schakeling.
Er is één weerstand in elke tak, en de elektrische stroom wordt verdeeld en omgeleid naar elke weerstand wanneer deze het vertakkingspunt bereikt, waarbij de totale waarde gelijk is aan de som van de stromen op alle weerstanden. Alle weerstanden worden vervangen door een enkele gelijkwaardige weerstand. Door de wet van Ohm toe te passen wordt de waarde van de weerstand duidelijk - in een parallelle schakeling worden de waarden omgekeerd aan die van de weerstanden bij elkaar opgeteld.
In deze schakeling is de stroom omgekeerd evenredig met de weerstandswaarde. De stromen in de weerstanden zijn niet gecorreleerd, dus als één weerstand wordt uitgeschakeld, worden de andere op geen enkele manier beïnvloed. Daarom wordt deze schakeling in veel apparaten gebruikt.
Bij het overwegen van de toepassing van de parallelschakeling in de woning, is het vermeldenswaard het verlichtingssysteem in de flat. Alle lampen en kroonluchters moeten parallel worden geschakeld, in dat geval heeft het aan- en uitschakelen van een ervan geen effect op de werking van de andere lampen. Dus, door toevoeging van een schakelaar van elke lamp in een aftakkingscircuit, kunt u het bijbehorende licht naar behoefte in- en uitschakelen. Alle andere lampen werken onafhankelijk.
Alle apparaten worden parallel aangesloten op het 220 V-net en vervolgens aangesloten op het schakelbord. Met andere woorden, alle toestellen worden onafhankelijk van de aansluiting van andere toestellen aangesloten.
Wetten van serie- en parallelschakeling van geleiders
Voor een gedetailleerd praktisch begrip van beide soorten verbindingen, volgen hier de formules die de wetten van deze verbindingstypes verklaren. De vermogensberekening is verschillend voor parallelle en serieschakeling.
In een serieschakeling is er dezelfde stroom in alle geleiders:
I = I1 = I2.
Volgens de wet van Ohm worden deze soorten verbindingen van geleiders in verschillende gevallen verschillend verklaard. In het geval van een serieschakeling zijn de spanningen dus gelijk aan elkaar:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Bovendien is de totale spanning gelijk aan de som van de spanningen van de afzonderlijke geleiders:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
De totale weerstand van een elektrisch circuit wordt berekend als de som van de actieve weerstanden van alle geleiders, ongeacht hun aantal.
In het geval van een parallelle schakeling is de totale schakelspanning gelijk aan de spanningen van de afzonderlijke elementen:
U1 = U2 = U.
En de cumulatieve sterkte van de elektrische stroom wordt berekend als de som van de beschikbare stromen over alle parallel geschakelde geleiders:
I = I1 + I2.
Om de efficiëntie van elektrische netwerken te maximaliseren, is het noodzakelijk de aard van beide soorten verbindingen te begrijpen en ze op verstandige wijze toe te passen, met gebruikmaking van de wetten en rekenend met de rationaliteit van de praktische uitvoering.
Gemengde aansluiting van geleiders
Een serieschakeling en een parallelschakeling van weerstanden kunnen zo nodig in één elektrisch circuit worden gecombineerd. Het is bijvoorbeeld mogelijk om parallelle weerstanden in serie te schakelen met een andere weerstand of groep weerstanden, dit type wordt beschouwd als gecombineerd of gemengd.
De totale weerstand wordt dan berekend door de som te nemen van de waarden voor de parallelle verbinding in het systeem en de waarden voor de serieschakeling. De equivalente weerstanden van de weerstanden in de serieschakeling moeten eerst worden berekend, en vervolgens de elementen in de parallelschakeling. De serieschakeling wordt als prioritair beschouwd, en schakelingen van dit gecombineerde type worden vaak gebruikt in toestellen en apparaten.
Dus, kijkend naar de soorten verbindingen van geleiders in elektrische circuits en gebaseerd op de wetten van hun werking, is het mogelijk om de organisatie van circuits van de meeste huishoudelijke apparaten volledig te begrijpen. Bij parallelle en serieschakelingen is de berekening van de weerstand en de stroomsterkte verschillend. Met kennis van de berekeningsprincipes en formules kunt u elk type circuitorganisatie vakkundig gebruiken om de elementen op een optimale manier en met een maximaal rendement met elkaar te verbinden.
Verwante artikelen:
