Сопротивление при параллельном и последовательном соединении резисторов

Таким образом, сопротивление при параллельном и последовательном соединении резисторов, будет иметь совершенно разное значение.

Последовательное соединение резисторов.

Давайте начнем с рассмотрения цепей, элементы которой соединены последовательно. И хоть мы и будем рассматривать только резисторы в качестве элементов цепи в данной статье, но правила, касающиеся напряжений и токов при разных соединениях будут справедливы и для других элементов. Итак, первая цепь, которую мы будем разбирать выглядит следующим образом:

Последовательное соединение резисторов.

Здесь у нас классический случай последовательного соединения – два последовательно включенных резистора. Но не будем забегать вперед и рассчитывать общее сопротивление цепи, а для начала рассмотрим все напряжения и токи. Итак, первое правило заключается в том, что протекающие по всем проводникам токи при последовательном соединении равны между собой:

I = I_1 = I_2

А для определения общего напряжения при последовательном соединении, напряжения на отдельных элементах необходимо просуммировать:

U = U_1 + U_2

В то же время, по закону Ома для напряжений, сопротивлений и токов в данной цепи справедливы следующие соотношения:

U_1 = I_1R_1 = IR_1

U_2 = I_2R_2 = IR_2

Тогда для вычисления общего напряжения можно будет использовать следующее выражение:

U = U_1 + U_2 = IR_2 + IR_2 = I(R_1 + R_2)

Но для общего напряжение также справедлив закон Ома:

U = IR_0

Здесь R_0 – это общее сопротивление цепи, которое исходя из двух формул для общего напряжения равно:

R_0 = R_1 + R_2

Таким образом, при последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет равно сумме сопротивлений всех проводников.

Например для следующей цепи:

Пример цепи.

Общее сопротивление будет равно:

R_0 = R_1 + R_2 + R_3 + R_4 + R_5 + R_6 + R_7 + R_8 + R_9 + R_{10}

Количество элементов значения не имеет, правило, по которому мы определяем общее сопротивление будем работать в любом случае А если при последовательном  соединении все сопротивления равны (R_1 = R_2 = … = R), то общее сопротивление цепи составит:

R_0 = nR

В данной формуле n равно количеству элементов цепи. С последовательным соединением резисторов мы разобрались, давайте перейдем к параллельному.

Что такое резистор и для чего он нужен

Резистор – пассивный элемент электрической цепи, который поглощает энергию тока и преобразовывает её в тепло за счет сопротивления потоку электронов в цепи.

Зависимость тока от сопротивления описывается законом Ома и рассчитывается по формуле I = U/R.

Свойство резисторов ограничивать ток и снижать напряжение используется во многих электронных устройствах и бытовых приборах.

Справка: Резисторы бывают двух видов – постоянные и переменные, во втором случае сопротивление проводника изменяется механическим путем (вручную).

Последовательное и параллельное соединение резисторов – основные способы соединения резистивных элементов.

Внимание! Резистор не имеет полярности, длина выводов с обоих концов одинакова, поэтому для лучшего понимания сути соединения предлагается называть выводы:

  1. С правого края – правый.
  2. С левого края – левый.

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в которой каждый отдельный резистор соединяется с другим отдельным резистором только в одной точке.

RconnectSequence.png

Формула параллельного соединения резисторов

Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:

параллельное соединение

18-image.jpg

Цифровой мультиметр AN8009

Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 отсчетов, измерение TrueRMS…

Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно закону Ома, можно найти по формуле:

parallelnoe-soedinenie-rezistorov-22

Последовательное подключение

При последовательном соединении резисторы нужно подключить в цепь друг за другом – правый вывод одного резистора к левому второго, правый второго – к левому третьего и так далее в зависимости от количества соединяемых элементов.

Последовательное подключение резисторов

При последовательном соединении ток, не изменяя своей величины, течет через все резистивные элементы.

Последовательное-подключение-резисторов

Напряжение при последовательном соединении

Напряжение при последовательном соединении распределяется на каждый резистор согласно закону Ома:

VRnSeq.gifRconnectSequenceVoltage.png

Т.е чем большее сопротивление резистора, тем большее напряжение на него падает.

Смешанное подключение

При смешанном подключении в одной схеме сочетаются несколько видов соединений – последовательное, параллельное соединение резисторов и их комбинации. Самую сложную электрическую схему, состоящую из источников питания, диодов, транзисторов, конденсаторов и других радиоэлектронных элементов можно заменить резисторами и источниками напряжения, параметры которых изменяются в каждый момент времени. О параллельном соединении резистора и конденсатора читайте тут.

Смешанное подключение-резисторовСмешанная схема делится на фрагменты, ток и напряжение рассчитывается для каждого отдельно в зависимости от того, как они соединены на выбранном сегменте электрической схемы.

Важно! Для расчета сопротивления резистора в схеме применяют отдельные формулы для каждого конкретного элемента в зависимости от вида соединения.

Параллельное соединение источников питания

Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:

Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:

Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто объем воды. Ее стало в 2 раза больше.

Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!

Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то  в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой

Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.

Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера. При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.

Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:

Как вы видите, напряжение не изменилось.

При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.

Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?

Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.

То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.

Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно

Что ещё нужно учитывать при подключении резисторов

Важный показатель в работе резистивного элемента мощность рассеивания – переход электрической энергии в тепловую, вызывающую нагрев элемента.

При превышении допустимой мощности рассеивания резисторы будут сильно греться и могут сгореть, поэтому при расчете схем соединения надо учитывать этот параметр – важно знать насколько изменится мощность резистивных элементов при включении в электрическую цепь.

Основные преимущества

Светодиодные лампы Т8 значительно превосходят альтернативные образцы практически по всем показателям. К достоинствам приборов следует отнести:

  • эффективность, высокие значения световогопотока;
  • экономичность;
  • длительный срок службы;
  • освещение имеет направленный характер, чтопозволяет организовать более эффективный и комфортный режим подсветки;
  • подключение происходит мгновенно, чего ненаблюдается у люминесцентных ламп;
  • ровный, без мерцания режим работы;
  • есть возможность работы при нестабильностинапряжения в сети;
  • не создают электромагнитных помех;
  • нет вредного излучения в ультрафиолетовомдиапазоне;
  • попадание частиц жира или иных взвесей,находящихся в воздухе, не создает опасность перегрева и взрыва лампы,характерных для альтернативных конструкций;
  • утилизация светодиодных устройств не требуетспециализированных мероприятий и может быть произведена обычным способом;
  • подключатьтакие светильники можно напрямую к сети 220 В, без промежуточных устройств.

Помимо этих преимуществ, необходимо отметить широкие возможности выбора цветовой температуры ламп. Этот параметр позволяет создать в помещении определенную обстановку, позволяющую повысить концентрацию и увеличивающую работоспособность сотрудников. Такой результат достигается подключением ламп с холодным белым светом.

Если необходимо обеспечить более расслабленную, комфортную обстановку, выбирают экземпляры с теплым светом. Кроме этого, светодиоды хорошо переносят низкие температуры, что позволяет использовать их в неотапливаемых переходах, коридорах и прочих помещениях со сложными условиями эксплуатации.

Понятие параллельного подключения резисторов

На рисунке показаны разные варианты соединения элементов, которые применяют на практике. Параллельное включение резисторов подразумевает создание нескольких новых токоведущих цепей. Функциональные компоненты (от 2 и до любого необходимого количества) соединяют в двух точках.

Напряжение при параллельном соединении

Напряжение между точками A и B является как общим напряжением для всего участка цепи, так и напряжением, падающим на каждый резистор в отдельности. Поэтому при параллельном соединении на все резисторы упадет одинаковое напряжение.

RconnectParallelVoltage.png

Чему равна сила тока в цепи при параллельном соединении резисторов

Согласно правилу Кирхгофа ток, поступающий в узел, равен току, выходящему из узла, – величина тока до группы параллельных резисторов и после нее должна быть неизменной.

Ток в группе параллельных резисторов распределяется по цепи в зависимости от их номинала, после прохождения через сопротивления суммируется в узле и выходит из него неизменным I = I1+I2+I3+…+In.

Виды устройств и их особенности

Разновидностей штепсельных розеток и блоков довольно много. У каждого типа свои конструктивные особенности и предназначение.

  1. Скрытые приборы монтируют прямо в стену — в специальные подрозетники.
  2. Открытые устройства выпускают для тех квартир, где электропроводка не спрятана в стену.
  3. Выдвижные розеточные блоки монтируют в стол или другую мебель. Их удобство в том, что после эксплуатации приборы легко спрятать от посторонних глаз и шаловливых детских рук.

Приборы отличаются методом зажима контактов. Он бывает винтовым и пружинным. В первом случае проводник фиксируют винтом, во втором — с помощью пружины. Надежность последних больше, однако в продаже их найти не так просто. На стенах устройства закрепляют тремя способами — лапками с зубчатыми краями, саморезами или специальной пластиной — суппортом, который облегчает как установку, так и демонтаж розетки.

Помимо обычных, недорогих устройств существуют модели, оснащенные заземляющими контактами. Это лепестки располагаются в верхней и нижней части, к ним крепят провод заземления. Для обеспечения безопасности выпускают розетки, оборудованные шторкам либо защитными крышками.

Основные популярные типы

К ним относятся:

  • вид «С», он имеет 2 контакта — фазу и ноль, обычно покупается, если предназначен для техники малой либо средней мощности;
  • тип «F», помимо традиционной пары оснащается еще одним контактом — заземляющим, эти розетки становятся более популярными, так как для квартир в новостройках заземляющий контур стал нормой;
  • Вид «Е», отличающийся от предыдущего только формой контакта заземления, это штырь, такой же, как и элементы вилки розетки.

Последний тип встречается реже остальных, так как он менее удобен в эксплуатации: разворот штепселя на 180° при такой розетке невозможен.

Защищенность корпуса — следующее различие моделей. Степень безопасности обозначают индексом IP и двухзначным числом, следующим за этими буквами. Первая цифра обозначает класс защиты от пыли, твердых тел, вторая — от влаги.

  1. Для обычных жилых комнат достаточно моделей класса IP22 либо IP33.
  2. IP43 рекомендуют покупать для детских, так как эти розетки оснащены крышками/шторками, блокирующими гнезда, когда техника не используется.
  3. IP44 — тот минимум, что необходим для ванных комнат, кухонь, бань. Угрозой в них может быть не только сильная влажность, но и брызги воды. Подойдут они для монтажа в подвалах без отопления.

Установка розетки на открытом балконе — достаточное основание для покупки изделия с большей степенью защиты, это как минимум IP55.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...