Równoległe połączenie rezystorów wraz z szeregiem jest głównym sposobem łączenia elementów w obwodzie elektrycznym. W drugiej wersji wszystkie elementy są instalowane sekwencyjnie: koniec jednego elementu jest połączony z początkiem następnego. W takim obwodzie siła prądu na wszystkich elementach jest taka sama, a spadek napięcia zależy od rezystancji każdego elementu. W połączeniu szeregowym są dwa węzły. Początki wszystkich elementów są połączone z jednym, a ich końce z drugim. Konwencjonalnie, dla prądu stałego mogą być oznaczone jako plus i minus, a dla prądu przemiennego jako faza i zero. Ze względu na swoje właściwości znajduje szerokie zastosowanie w obwodach elektrycznych, w tym z połączeniem mieszanym. Właściwości są takie same dla DC i AC.
Obliczanie całkowitej rezystancji, gdy rezystory są połączone równolegle
W przeciwieństwie do połączenia szeregowego, gdzie do obliczenia rezystancji całkowitej wystarczy dodać wartość każdego elementu, dla połączenia równoległego to samo będzie dotyczyło przewodności. A ponieważ jest odwrotnie proporcjonalna do oporu, otrzymujemy wzór przedstawiony wraz z obwodem na poniższym rysunku:
Należy zwrócić uwagę na jedną ważną cechę obliczania połączenia równoległego rezystorów: całkowita wartość zawsze będzie mniejsza niż najmniejsza z nich. W przypadku rezystorów dotyczy to zarówno prądu stałego, jak i przemiennego. Cewki i kondensatory mają swoje własne cechy.
Prąd i napięcie
Podczas obliczania rezystancji równoległej rezystorów, musisz wiedzieć, jak obliczyć napięcie i prąd. W tym przypadku pomoże nam prawo Ohma, które określa zależność między rezystancją, prądem i napięciem.
Na podstawie pierwszego sformułowania prawa Kirchhoffa otrzymujemy, że suma prądów zbiegających się w jednym węźle jest równa zeru. Kierunek jest wybierany zgodnie z kierunkiem przepływu prądu. Zatem dodatni kierunek dla pierwszego węzła można uznać za prąd przychodzący z zasilacza. A wyjście z każdego rezystora będzie ujemne. W przypadku drugiego węzła obraz jest odwrotny. Na podstawie sformułowania tego prawa otrzymujemy, że całkowity prąd jest równy sumie prądów przepływających przez każdy rezystor połączony równolegle.
Ostateczne napięcie jest określone przez drugie prawo Kirchhoffa. Jest taki sam dla każdego rezystora i jest równy sumie. Ta funkcja służy do podłączania gniazdek i oświetlenia w mieszkaniach.
Przykład obliczeń
Jako pierwszy przykład, obliczmy rezystancję przy równoległym podłączeniu identycznych rezystorów. Przepływający przez nie prąd będzie taki sam. Przykład obliczenia oporu wygląda tak:
Ten przykład wyraźnie to pokazujeże całkowity opór jest dwa razy mniejszy niż każdy z nich. Odpowiada to faktowi, że całkowita siła prądu jest dwa razy większa niż jedno. Dobrze koreluje również z podwojeniem przewodności.
Drugi przykład
Rozważmy przykład połączenia równoległego trzech rezystorów. Do obliczenia używamy standardowego wzoru:
Podobnie obliczane są obwody z dużą liczbą rezystorów połączonych równolegle.
Przykład połączenia mieszanego
Dla mieszanki mieszanej, takiej jak ta poniżej, obliczenia zostaną wykonane w kilku krokach.
Po pierwsze, elementy szeregowe można warunkowo zastąpić jednym rezystorem o rezystancji równej sumie dwóch wymienionych. Co więcej, całkowity opór jest rozpatrywany w taki sam sposób, jak w poprzednim przykładzie. Ta metoda jest również odpowiednia dla innych, bardziej złożonych schematów. Konsekwentnie upraszczając obwód, możesz uzyskać pożądaną wartość.
Na przykład, jeśli dwa równoległe rezystory są podłączone zamiast R3, musisz najpierw obliczyć ich rezystancję, zastępując je równoważnymi. A potem to samo, co w powyższym przykładzie.
Zastosowanie obwodu równoległego
Równoległe połączenie rezystorów znajduje zastosowanie w wielu przypadkach. Łączenie szeregowe zwiększa rezystancję, ale w naszym przypadku zmniejszy się. Na przykład obwód elektryczny wymaga rezystancji 5 omów, ale są tylko rezystory 10 omów i więcej. Z pierwszego przykładu wiemyże możesz uzyskać połowę wartości rezystancji, jeśli zainstalujesz dwa identyczne rezystory równolegle ze sobą.
Możesz zmniejszyć rezystancję jeszcze bardziej, na przykład, jeśli dwie pary rezystorów połączone równolegle są połączone równolegle względem siebie. Możesz zmniejszyć rezystancję o współczynnik dwa, jeśli rezystory mają taką samą rezystancję. Łącząc się z połączeniem szeregowym, można uzyskać dowolną wartość.
Drugim przykładem jest zastosowanie połączenia równoległego do oświetlenia i gniazd w mieszkaniach. Dzięki takiemu połączeniu napięcie na każdym elemencie nie będzie zależeć od ich liczby i będzie takie samo.
Innym przykładem zastosowania połączenia równoległego jest uziemienie ochronne sprzętu elektrycznego. Na przykład, jeśli dana osoba dotknie metalowej obudowy urządzenia, na którym następuje awaria, uzyska się równoległe połączenie między nią a przewodem ochronnym. Pierwszy węzeł będzie miejscem kontaktu, a drugi będzie punktem zerowym transformatora. Przez przewodnika i osobę popłynie inny prąd. Wartość rezystancji tych ostatnich przyjmuje się jako 1000 omów, chociaż rzeczywista wartość jest często znacznie wyższa. Gdyby nie było uziemienia, cały prąd płynący w obwodzie przechodziłby przez osobę, ponieważ byłaby ona jedynym przewodnikiem.
Połączenie równoległe może być również używane do akumulatorów. Napięcie pozostaje takie samo, ale ich pojemność podwaja się.
Wynik
Gdy rezystory są połączone równolegle, napięcie na nich będzie takie samo, a prądjest równa sumie prądów przepływających przez każdy rezystor. Przewodność będzie równa sumie każdego z nich. Z tego otrzymuje się niezwykły wzór na całkowitą rezystancję rezystorów.
Przy obliczaniu połączenia równoległego rezystorów należy wziąć pod uwagę, że końcowa rezystancja zawsze będzie mniejsza niż najmniejsza. Można to również wytłumaczyć sumowaniem przewodności rezystorów. Ta ostatnia wzrośnie wraz z dodaniem nowych pierwiastków, a zatem przewodność zmniejszy się.
