Главная | Обратная связь

Паралельне та послідовне з’єднання провідників.

В повсякденному житті споживачі електричного струму, провідники можуть бути з’єднані паралельно або послідовно в залежності від тих задач і завдань, які поставлені перед певними ділянками кола або споживачами.

Якщо провідники приєднані в коло один за одним (тобто кінець першого провідника з’єднаний з початком другого, а кінець другого з початком третього і т.д.) і струм протікає послідовно через перший, другий, третій… провідник, то таке з’єднання провідників ми будемо називати послідовним.

На малюнку представлено послідовне з’єднання двох лампочок Л1 та Л2. При замиканні кола струм проходить спочатку через лампочку Л2, а потім через Л1.

Які закономірності має послідовне з’єднання провідників?

Аналогом послідовного провідника є протікання води по трубі зі змінним діаметром: загальний об’єм води, що проходить через трубу на всіх ділянках труби однаковий. Аналогічно при послідовному з’єднанні провідників заряд, що проходить через кожен споживач, буде однаковий на всіх ділянках такого кола.

Ми можемо стверджувати, що

Якщо виконати ділення рівності на час проходження струму, отримаємо:

(1)

Сила струму на всіх ділянках послідовного з’єднання провідників однакова.

Аналогом напруги при такому з’єднанні провідників є переливання води з різних висот.

Загальна висота такого переливання є сумою висот окремих ділянок.

Щодо напруги, то загальна напруга на ділянці з послідовно з’єднаними провідниками дорівнює сумі напруг на окремих ділянках такого з’єднання:

(2)

Якщо у формулу (2) підставити напругу із закону Ома, то отримаємо:

(3)

Опір ділянки з послідовним з’єднанням провідників дорівнює суму опорів окремих ділянок з’єднання.

Послідовне з’єднання має наступні переваги:

· для його створення потрібно мало матеріалів (є економічним),

· загальне з’єднання має досить високий опір, тому сила струму в такому з’єднанні є невеликою, а напруги на окремих ділянках нижче загальної напруги.

Ці закономірності використовуються в виробництві ялинкових гірлянд, в якій з’єднано послідовно близько 40-50 лампочок, при цьому гірлянда може вмикатися в мережу 220 В без загрози перегоряння лампочок внаслідок великих струмів або на пруг.

Але послідовне з’єднання має і недоліки:

· якщо перегоряє одна лампочка (або один з елементів виходить з ладу), то вся мережа припиняє свою роботу. Послідовне з’єднання є ненадійним.

Закономірності струму в послідовному з’єднанні використовуються при вимірюванні сили струму: амперметр підключається в мережу послідовно.

При паралельному з’єднанні початки провідників (споживачі) з’єднані в один вузол, а кінці провідників з’єднані в інший вузол. При цьому струм у вузлі розгалужуються і може протікати через певні провідники. минаючі деякі провідники. Назву паралельне з’єднання отримало внаслідок того, що на схемах такі гілки, по яким протікає струм, зображуються паралельними ділянками.

На схемі видно, що струм розгалужується в точці С, частина струму протікає через лампочку Л1, а частина проходить через іншу лампочку Л2, після чого струм знов об’єднується в точці В.

Які закономірності має паралельне з’єднання провідників?

Аналогом протікання струму в паралельному з’єднанні провідників є протікання води в розгалуженнях труб водопостачання: загальний об’єм спожитої води можна обчислити, склавши об’єми спожитих окремими споживачами кількостей води. Так струм в паралельному з’єднанні розгалужується і загальна сила струму в нерозгалуженій ділянці кола дорівнює суму струмів на окремих гілках паралельного з’єднання:

. (4)

Напруга на паралельному з’єднанні та на окремих гілках такого з’єднання є однаковою:

(5)

Підставивши в формулу (4) із закону Ома величину сили струму, а потім розділивши рівняння на однакову напругу, отримаємо:

(6)

Щодо опору паралельного з’єднання. ми можемо стверджувати, що величина, обернена загальному опору паралельного з’єднання дорівнює сумі величин, обернених опорам окремих її гілок.

Правило можна сформулювати і по-іншому, назвавши величину 1/R провідністю: Загальна провідність паралельного з’єднання провідників дорівнює сумі провідності окремих її гілок.

Паралельне з’єднання має широке використання наступним його перевагам:

· це з’єднання є надійним – коли перегоряє або відмовляється працювати один елемент, то розмикається лише одна гілка з’єднання. а інша частина мережі працює.

· при паралельному з’єднанні елементи в різних гілках працюють незалежно один від іншого.

Але паралельне з’єднання має і ряд недоліків:

· при паралельному з’єднанні провідників потрібна велика кількість матеріалів;

· при паралельному з’єднанні загальний опір кола значно менший за опори споживачів окремих ділянок, що призводить до великих струмів в нерозгалужених ділянках кола, що є пожеженебезпечним.

Закономірності однакових напруг при паралельному з’єднанні провідників використовується у вимірюванні напруг: вольтметр в мережу підключається паралельно до ділянки, на якій визначають напругу.

Переваги паралельного з’єднання провідників використовують при електропроводці в наших квартирах, освітленні приміщень.

При розв’язуванні задач зі змішаний з’єднанням провідників варто дотримуватися наступного алгоритму:

1. Виділити ділянки «в чистому вигляді» паралельного або послідовного з’єднання. обчислити їх характеристики;

2. Поступово розширюючи розгляд, обчислити характеристики більшої кількості з’єднань з використанням законів Ома та закономірностей з’єднань провідників.

Нижче приведені приклади задач на різні види з’єднання провідників: