Как я и обещал в статье про переменные резисторы (ссылка), сегодня речь пойдет о возможных способах соединения, в частности о последовательном соединении резисторов и о параллельном.
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:
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:
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.
Параллельное соединение резисторов.
При параллельном соединении напряжения на проводниках равны:
U_1 = U_2 = U
А для токов справедливо следующее выражение:
I = I_1 + I_2
То есть общий ток разветвляется на две составляющие, а его значение равно сумме всех составляющих. По закону Ома:
I_1 = \frac{U_1}{R_1} = \frac{U}{R_1}
I_2 = \frac{U_2}{R_2} = \frac{U}{R_2}
Подставим эти выражения в формулу общего тока:
I = \frac{U}{R_1} + \frac{U}{R_2} = U\medspace (\frac{1}{R1} + \frac{1}{R2})
А по закону Ома ток:
I = \frac{U}{R_0}
Приравниваем эти выражения и получаем формулу для общего сопротивления цепи:
\frac{1}{R_0} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}
Данную формулу можно записать и несколько иначе:
R_0 = \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2}
Таким образом, при параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Аналогичная ситуация будет наблюдаться и при большем количестве проводников, соединенных параллельно:
\frac{1}{R_0} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \frac{1}{R_4} + \frac{1}{R_5} + \frac{1}{R_6}
Смешанное соединение резисторов.
Помимо параллельного и последовательного соединений резисторов существует еще смешанное соединение. Из названия уже понятно, что при таком соединении в цепи присутствуют резисторы, соединенные как параллельно, так и последовательно. Вот пример такой цепи:
Давайте рассчитаем общее сопротивление цепи. Начнем с резисторов R_1 и R_2 – они соединены параллельно. Мы можем рассчитать общее сопротивление для этих резисторов и заменить их в схеме одним единственным резистором R_{1-2}:
R_{1-2} = \frac{R1\cdot R2}{R1 + R2} = 1
Теперь у нас образовались две группы последовательно соединенных резисторов:
Заменим эти две группы двумя резисторами, сопротивление которых равно:
R_{1-2-3} = R_{1-2} + R_3 = 5
R_{4-5} = R_4 + R_5 = 24
Как видите, схема стала уже совсем простой 🙂 Заменим группу параллельно соединенных резисторов R_{1-2-3} и R_{4-5} одним резистором R_{1-2-3-4-5}:
R_{1-2-3-4-5}\enspace = \frac{R_{1-2-3}\medspace\cdot R_{4-5}}{R_{1-2-3} + R_{4-5}} = \frac{5\cdot24}{5 + 24} = 4.14
И в итоге у нас на схеме осталось только два резистора соединенных последовательно:
Общее сопротивление цепи получилось равным:
R_0 = R_{1-2-3-4-5}\medspace +\medspace R_6 = 4.14 + 10 = 14.14
Таким вот образом достаточно большая схема свелась к простейшему последовательному соединению двух резисторов!
Тут стоит отметить, что некоторые схемы невозможно так просто преобразовать и определить общее сопротивление – для таких схем нужно использовать правила Кирхгофа, о которых мы обязательно поговорим в будущих статьях. А сегодняшняя статья на этом подошла к концу, до скорых встреч на нашем сайте!
Последовательное и параллельное соединение очень широко используется в электронике и электротехнике и порой даже необходимо для правильной работы того или иного узла электроники. И начнем, пожалуй, с самых простых компонентов радиоэлектронных цепей – проводников.
Для начала давайте вспомним, что такое проводник? Проводник – это вещество или какой-либо материал, который отлично проводит электрический ток. Если какой-либо проводник отлично проводит электрический ток, то он в любом случае обладает каким-либо сопротивлением. Сопротивление проводника мы находим по формуле:
формула сопротивление проводникаρ – это удельное сопротивление, Ом × м
R – сопротивление проводника, Ом
S – площадь поперечного сечения, м2
l – длина проводника, м
Более подробно об этом я писал здесь.
Следовательно, любой проводник представляет из себя резистор с каким-либо сопротивлением. Значит, любой проводник можно нарисовать так.
обозначение резистора на схемахПоследовательное соединение проводников
Сопротивление при последовательном соединении проводников
Последовательное соединение проводников – это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.
последовательное соединение резисторов
Получается, можно записать, что
формула при последовательном соединении резисторовУ нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.
Решение
Rобщее =R1 + R2 + R3 = 3+5+2=10 Ом.
То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор RAB .
показать на реальном примере с помощью мультиметра
Сила тока через последовательное соединение проводников
Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома
Получается, если через резистор RAB течет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R1 , R2 , R3 , то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор RAB .
сила тока через последовательное соединение проводниковПолучается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R1 течет такая же сила тока, как и через резистор R2 и такая же сила тока течет через резистор R3 .
Напряжение при последовательном соединении проводников
Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами
Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?
Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на любом резисторе. Давайте так и сделаем.
Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.
Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.
Получается, что в данном случае RAB =R1 + R2 + R3 = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.
Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения UR1 , UR2 , UR3 . Но как это сделать?
Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.
Следовательно,
UR1 = IR1 =1×2=2 Вольта
UR2 = IR2 = 1×3=3 Вольта
UR3 = IR3 =1×5=5 Вольт
Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.
Получается
U=UR1+UR2+UR3
Мы получили самый простой делитель напряжения.
Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.
Параллельное соединение проводников
Параллельное соединение проводников выглядит вот так.
параллельное соединение резисторовНу что, думаю, начнем с сопротивления.
Сопротивление при параллельном соединении проводников
Давайте пометим клеммы как А и В
В этом случае общее сопротивление RAB будет находиться по формуле
Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника
То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.
Напряжение при параллельном соединении проводников
Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.
Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn
Сила тока при параллельном соединении проводников
Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.
Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.
Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что
I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3
Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них
In = U/Rn
В этом случае, сила тока в цепи будет равна:
Задача
Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.
Решение
Воспользуемся формулами, которые приводили выше.
I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3
Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них
In = U/Rn
Следовательно,
I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер
I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера
I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер
Далее, воспользуемся формулой
чтобы найти силу тока, которая течет в цепи
I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер
2-ой способ найти I
I=U/Rобщее
Чтобы найти Rобщее мы должны воспользоваться формулой
Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть Rобщее = 1,25 Ом.
I=U/Rобщее = 10/1,25=8 Ампер.
Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.
Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.
Похожие статьи по теме “последовательное и параллельное соединение”
Закон Ома
Проводник (электрический проводник)
Что такое резистор
Делитель напряжения
Делитель тока
Что такое напряжение
Что такое сила тока
Соединение резисторов ⋆ diodov.net
Соединение резисторов разными способами позволяет получить необходимую величину сопротивления и мощности рассеивания одного эквивалентного резистора. Всего существует три способы соединения резисторов – последовательное, параллельное и смешанное.
Последовательное соединение резисторов
Последовательное соединение резисторов предполагает использование двух и более радиоэлектронных элемента. Конец предыдущего элемента соединяется с началом последующего и так далее. При последовательном соединении сопротивления и мощности рассеивания всех резисторов складываются.
Рассмотрим следующий пример. Соединим последовательно четыре резистора, каждый имеет R = 1 кОм и мощность рассеивания P = 0,25 Вт.
Rобщ = R1 + R2 + R3 + R4 = 1кОм + 1кОм + 1кОм + 1кОм = 4 кОм.
Pобщ = P1 + P2 + P3 + P4 = 0,25 Вт + 0,25 Вт + 0,25 Вт + 0,25 Вт = 1 Вт.
Таким образом, получается один эквивалентный или общий резистор, имеющий следующие параметры:
Rобщ = 4 кОм; Pобщи = 1 Вт.
В последовательной цепи электрической ток протекает одной и той же величины, поэтому электроны на протяжении всего пути неизбежно наталкиваются на все препятствия в виде сопротивлений. С каждым препятствием уменьшается число свободных зарядов, что приводит к снижению силы электрического тока.
Параллельное соединение резисторов
При параллельном соединении резисторов увеличивается количество путей для перемещения свободных зарядов, то есть электронов, из одного участка пути к другому. Поэтому при параллельном соединении резисторов их суммарное (общее, эквивалентное) сопротивление всегда ниже наименьшего сопротивления из всех резисторов.
Величина, обратная сопротивлению называется проводимостью. Проводимость измеряется в сименсах [См] и обозначается большей латинской буквой G.
G = 1/R = 1/Ом = См
Поэтому при выполнении различных подсчетов в электрических цепях, имеющих параллельное соединение, пользуются проводимостью.
Если сопротивления всех параллельно соединенных резисторов равны, то для определения общего Rобщ достаточно R одного из них разделить на их общее количество:
Если R1 = R2 = R3 = R4 = R, то
Rобщ = R/4.
Например, каждый из четырех резисторов имеет R = 10 кОм, тогда
Rобщ = 10 кОм/4 = 2,5 кОм.
Мощности рассеивания суммируются также, как и при последовательном соединении.
Смешанное соединение резисторов
Смешанное соединение резисторов представляет собой комбинации последовательных и параллельных соединений. В принципе любую даже самую сложную электрическую цепь, состоящую из источников питания, конденсаторов, диодов, транзисторов и других радиоэлектронных элементов в конкретный момент времени можно заменить резисторами и источниками напряжения, параметры которых изменяются с каждым последующим моментом времени. Для примера изобразим схему, имеющую несколько соединений.
Общее (эквивалентное) сопротивление находится методом «сворачивания» схемы. Сначала определяется общее сопротивление одного отдельного соединения, затем последующего и так далее.
Теперь самостоятельно подсчитайте общее сопротивления схемы, приведенной ниже.
Правильный ответ: 2 ома.
Еще статьи по данной теме
В реальной жизни сложно себе представить существование в электрической цепи одного единственного потребителя. Такие цепи существуют, но всегда очень примитивны. Например, если мы с вами включим в розетку одну единственную лампочку, то в цепи лампочка-розетка, мы будем иметь одно единственное устройство-потребитель. Но на практике таких устройств всегда гораздо больше и если рассмотреть ту же самую цепь в разрезе электростанция-лампочка, то схема подключения будет содержать уже множество дополнительных потребителей.
Внутри электрических устройств также используются целые схемы, которые содержат в своем составе множество элементов. Например, управляющая схема телевизора состоит из множества резисторов, транзисторов, диодов и других элементов. Достаточно взглянуть на любую печатную плату и обратить внимание на количество вспомогательных «дорожек». Все они соединены последовательно или параллельно. Кроме того, типы соединений могут смешиваться.
Каждый тип соединения подразумевает определенное соотношение между основными параметрами, такими как напряжение, сила тока и сопротивление.
Типов соединения бывает всего два, а третий – это комбинированный вариант подключения.
Первый вариант соединения – это последовательное подключение. Второй вариант – параллельное подключение. Эти подключения могут комбинироваться в реальной практике.
Чем отличаются параллельное и последовательное подключения
Последовательное подключение представляет собой последовательное соединение проводников в одной общей электрической цепи.
Почему оно последовательное?
Всё очень просто – проводники располагаются в электрической цепи аналогично птицам, которые сидят на проводе – один за другим. В данном случае представим, что птицы держатся за лапы – каждая птица держит своей левой лапой правую лапу ближайшей птицы. Получаем ёлочную гирлянду. Все сидят последовательно.
Кстати говоря, если свободные лапы крайних птиц прислонить к источнику питания, то выйдет фейерверк :)…
Представим, например, светодиод, который имеет + и -. Для того, чтобы объединить такие светодиоды в единую последовательную цепь, мы должны соединить ножку + первого светодиода с плюсом источника постоянного тока, а ножку – соединить с ножкой + следующего светодиода. Ножку – следующего светодиода мы подключаем также к ножке + следующего светодиода, а – подключаем к – источника постоянного тока. Вот мы и собрали простейшую последовательную цепь из трех элементов.
Параллельное подключение выглядит немного иначе.
Если вернуться к примеру с птицами, то птицы уже не сидят на проводе одна за другой, а держат друг друга лапами.
Причем, птицы так извернулись, что одна птица держит своей правой лапой, правую лапу соседней птицы, а левой лапой левую лапу этой же птицы.
Для того, чтобы зажарить таких птиц, остаётся только прислонить букет из этих соответствующих друг другу лап к полюсам источника тока.
Здесь мы берем, скажем, два светодиода, которые имеют ножки + и – соответственно, и соединяем сначала ножки светодиодов по принципу + к + и – к -.
Собранную цепь мы подключаем к источнику тока соответственно полюсам, т.е. общий плюс от двух светодиодов присоединяем к + источника тока, а общий – к минусу источника тока. В результате получили параллельную цепь.
Смешанное соединение сочетает в себе как параллельное, так и последовательные соединения. В зависимости от цели, эти комбинации могут быть различными.
На практике чаще всего используются именно смешанные схемы. Часто анализ такого соединения вызывает затруднения у студентов и школьников.
На самом же деле, тут нет ничего сложного.
Для того, чтобы разобраться во всех параметрах, нужно попросту разложить цепь на удобные фрагменты.
Так, если мы имеем ряд последовательно подключенных резисторов, которые скомпонованы вместе с параллельно соединенными резисторами, то цепь можно разбить на два обобщенных условных участка, где и определить значимый параметр.
Часто испуг вызывает появление в схеме поворотов, углов и изгибов. Человек теряется и не понимает, что от смены направления линии соединительных проводов, логика не меняется.
Основные параметры последовательного и параллельного подключений
Типы подключений следует различать из-за особенностей основных параметров электрической цепи при таких подключениях.
При параллельном подключении, напряжение на элементах цепи всегда будет постоянным, а сила тока суммируется из токов на каждом элементе. Есть еще такой параметр, как сопротивление. Мы не рекомендуем заучивать наизусть все формулы, а руководствоваться законом Ома, предположив, что один из параметров будет постоянным. Но для ускорения решения задач заучить выкладку может быть полезно. Собственно, там отношение единицы к сопротивлению цепи, равно сумме отношений 1 к каждому из сопротивлений.
При последовательном подключении, напряжение на каждом элементе будет суммироваться, а сила тока будет постоянной. Сопротивление мы также можем узнать из закона Ома. Или же запомнить, что сопротивление равно сумме сопротивлений элементов цепи.
Особенности параметров при последовательном и параллельном подключениях можно легко запомнить, если представить, что соединительные провода – это трубы, а электрический ток вода. Сравнить с водой тут можно именно силу тока. Почему же силу тока? Потому что ток характеризуется количеством заряженных частиц (читай, как наличие воды в трубе).
Представим, что в случае последовательного подключения мы соединяем две трубы одинакового сечения (представим именно одинаковое сечение, т.к. дальше уже начинают влиять такие параметры, как сопротивление) и в каждой трубе есть вода при её наличии в водопроводе. Если же мы соединим две трубы параллельно, то поток распределится равномерно (а на деле в соответствии с геометрическими параметрами труб) между двумя трубами, т.е сила тока будет суммироваться из всех участков.
Почему всё происходит именно так и почему при параллельном подключении ток распределяется именно по двум проводникам и суммируется? Это сложный фундаментальный вопрос, обсуждение которого займет ни одну статью. На данный момент предлагаю считать, что это просто свойство, которое нужно знать. Как и то, что лёд ощущается холодным, а огонь горячим.
При смешанном подключении мы предварительно должны разбить цепь на простые для понимания участки, а затем проанализировать, как они в итоге будут соединены. Соответственно, на выходе мы получим простой вариант несложного подключения, которое однозначно будет или последовательное, или параллельное.
Зная все эти параметры, мы легко можем проанализировать любую электрическую цепь и собрать новую с нужными параметрами.
Как пользоваться знаниями про особенности параллельного и последовательного подключений
Наверное, самый главный вопрос, который встаёт перед учеником – это зачем вообще всё это знать?
Тут всё довольно просто. Зная эти параметры, можно легко собрать нужную цепь. Например, представим, что мы хотим соединить два аккумулятора, напряжение каждого из которых 6 В для подключения автомобильного светодиода, рассчитанного на 12 В. Как соединить аккумуляторы? Если параллельно, то получим повышенную емкость и напряжение 6 В. Диод не «раскурится». Если же использовать последовательное подключение, то на выходе будем иметь сумму 6 В + 6 В = 12 В. Задача решена. Таких примеров можно привести очень и очень много.
Ещё один вопрос, как рассчитывать другие параметры (емкость, мощность, индуктивность) при последовательном и параллельном соединении проводников.
Например, если мы подключим последовательно 5 конденсаторов, как узнать общую емкость этой цепи? Конечно же, можно, опять-таки, заучить формулы. На практике вы их забудете сразу, как перестанете решать подобные задачи. Поэтому, гораздо важнее держать в уме физическое определение ёмкости, а уже из него выводить конкретный частный случай, помня, что при последовательном подключении сила тока всегда одинакова, а напряжение суммируется.
Вас также может заинтересовать
Автор Aluarius На чтение 7 мин. Просмотров 523 Опубликовано
Ни одна электрическая схема не обходится без резисторов. Что это такое, для чего он нужен и какими способами их подключают в электрическую цепь рассмотрим подробно.
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:
- С правого края – правый.
- С левого края – левый.
Понятие параллельного подключения резисторов
При параллельном подключении правые выводы всех резисторов соединяются в один узел, левые – во второй узел.
При параллельном включении резисторов ток в цепь разветвляется по отдельным ветвям, протекая через каждый элемент – по закону Ома величина тока обратно пропорциональна сопротивлению, напряжение на всех элементах одинаковое.
Справка: Ветвь – фрагмент электрической цепи, содержащий один или несколько последовательно соединенных компонентов от узла до узла.
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.
При последовательном соединении ток, не изменяя своей величины, течет через все резистивные элементы.
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.
Смешанная 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.
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.
Какая мощность тока при последовательном и параллельном соединении
Определение мощности отдельного резистивного элемента производится по формуле
P = U²/R или P = I²R , которую можно вывести из формулы расчета мощности электрической цепи P = UI по закону Ома.
Мощность при параллельном соединении
Рассчитав сопротивление каждого элемента в отдельности, считаем мощность каждого по формуле P = I²R, где
- R – не номинальное сопротивление резистивного элемента, а рассчитанное для данной цепи;
- I – сила тока в цепи.
При параллельном соединении через меньший резистор протекает больший ток – мощность рассеивания на этом резистивном элементе будет больше, чем на остальных.
Важно! При расчете параллельной цепи следует учитывать мощность сопротивления с самым маленьким номиналом.
Мощность при последовательном соединении
Вычислив сопротивление каждого резистивного элемента по отдельности, рассчитываем мощность каждого по формуле P = U²/R, где
- R – рассчитанное нами сопротивление для определенной схемы;
- U – падение напряжения на данном резистивном элементе.
Справка: Полную мощность цепи при последовательном и параллельном соединении можно найти, сложив вычисленные мощности отдельных элементов, входящих в цепь Pобщ = P1+P2+P3+…+Pn.
Как правильно рассчитать сопротивление
Применяется закон Ома для участка цепи – расчет сопротивления делается по формуле R = U/I, где
- U – падение напряжение на конкретном резистивном элементе;
- I – ток, протекающий через него.
При последовательном соединении
Для двух элементов считаем Rобщ = R1+R2.
Для нескольких сопротивлений разного номинала Rобщ = R1+R2+R3+…+Rn.
При параллельном соединении
Расчет для двух резисторов делаем по формуле Rобщ = (R1×R2)/(R1+R2).
Сопротивление параллельных резисторов с разным номиналом рассчитываем по формуле
Rобщ = 1/(1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn).
Для элементов, соединенных в параллель, суммарное сопротивление всегда ниже наименьшего номинального.
Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов
Сложные схемы рассчитываются путем группировки по параллельному и последовательному способу соединения.
Перед нами сложная схема – задача рассчитать общее сопротивление:
- R2, R3, R4 объединим в последовательную группу – применим формулу R2,3,4 = R2+R3+R4.
- R5 и R2,3,4 – параллельно соединенные резисторы, рассчитаем R5,2,3,4 = 1/ (1/R5+1/R2,3,4).
- R5,2,3,4, R1, R6 опять объединяем в последовательную группу – суммируя величины, получаем Rобщ = R5,2,3,4+R1+R6.
Для больших схем существуют специальные методы, облегчающие расчет. Один из таких методов – эквивалентное преобразование «треугольника» в «звезду». Такая система расчета применяется в том случае, когда невозможно по схеме определить последовательное или параллельное подключение резисторов.
Преобразование «звезда-треугольник»
Для соединения резистивных элементов, кроме вышеописанных способов, существует несколько других видов соединения:
- «звезда» – соединение трех ветвей с одним общим узлом;
- «треугольник» – соединение ветвей схемы в виде треугольника, сторонами которого служат ветви, вершины представляют узлы.
Справка: Узел – точка, в которой соединяются три и более проводника электрической цепи.
Эквивалентность замены предполагает стабильность токов, входящих в каждый узел, при одинаковых напряжения между одноименными узлами «треугольника» и «звезды».
Сопротивление резистора луча «звезды» равно произведению сопротивлений резисторов прилегающих сторон «треугольника», деленному на сумму сопротивлений резисторов трех сторон «треугольника».
RA = RAB RAC/(RAB+RAC+RDC).
Сопротивление резисторов сторон «треугольника» равно сумме произведения сопротивлений резисторов двух прилегающих лучей «звезды», деленного на сопротивление третьего луча.
RAB=(RARB+RARC+RBRС)/RC
О разнице подключения звезда и треугольник читайте здесь.
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.
Как определить величину эквивалентного сопротивления при последовательном соединении резисторов
Справка: Эквивалентом сопротивления называется замена части схемы, состоящей из нескольких резистивных элементов, одним элементом.
Для последовательного соединения эквивалентное сопротивление равно сумме сопротивлений резисторов, включенных в группу, для расчета применяется формула Rэкв = R1+R2+…+Rn.
Например: Нужно посчитать эквивалентное сопротивление данной схемы.
Решение задачи производится путем разделения резистивных элементов на системные группы.
Выделяем первую группу из последовательно соединенных элементов – R2, R3, R4.
Считаем сопротивление Rобщ1 = R2+R3+R4.
Выделяем вторую группу из последовательных элементов R1, R5, R6.
Считаем сопротивление Rобщ2 = R1+R5+R6.
Получаем величину двух эквивалентных сопротивлений Rобщ1 и Rобщ2, соединенных параллельно.
Делаем расчет всей схемы Rэкв= Rобщ1× Rобш2/ (Rобщ1+ Rобщ2).
Зная способы соединения и формулы расчета можно рассчитать любую сложную схему соединения резистивных элементов, однако существует множество онлайн калькуляторов, которые сделают это быстрей человека, достаточно только ввести нужные параметры компонентов схемы.
Последовательное и параллельное соединение
В данной статье речь пойдет о последовательном и параллельном соединении проводников. На примерах будут рассмотрены данные соединения и как при таких соединениях будут изменяться такие величины как:
- ток;
- напряжение;
- сопротивление.
В таблице 1.8 [Л2, с.24] приведены схемы и формулы по определению сопротивлений, токов и напряжений при параллельном и последовательном соединении.
Последовательное соединение
Последовательным соединением называются те участки цепи, по которым всегда проходят одинаковые токи.
При последовательном соединении:
- сила тока во всех проводниках одинакова;
- напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках;
- сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Пример 1
Последовательно подключены две лампы накаливания одинаковой мощности Рл1=Рл2=100 Вт к сети с напряжением Uн=220В. Сопротивление нити в лампах составляет Rл1=Rл2=122 Ом. Номинальное напряжение для ламп равно 220 B. На рис.1 показано последовательное включение ламп.
Решение
Составляем схему замещения, выражая каждую из входящих элементов цепи (в данном случае лампы накаливания) в виде сопротивлений.
1. Определяем ток протекающей по участкам цепи:
Iн = Uн/Rл1+ Rл2 = 220/122+122 = 0,9 A
2. Определяем напряжение на каждой из ламп накаливания, так как мощность ламп у нас одинаковая, то и напряжение для каждой из ламп будет одинаково:
Uл1=Uл2 = Iн*R = 0,9*122 = 110 B
Как мы видим напряжение источника (в данном примере 220 В) разделиться поровну, между обоими последовательно включенными лампами. При этом лампы будут ели светит, их накал будет неполным.
Для того чтобы лампы горели с полным накалом, нужно увеличить напряжение источника с 220В до 440В, при этом на каждой из ламп установиться номинальное (рабочее) напряжение равное 220В.
Пример 2
Последовательно подключены две лампы накаливания мощность Рл1 = 100 Вт и Рл2 = 75 Вт к сети с напряжением Uн=220В. Сопротивление нити в лампах составляют Rл1= 122 Ом для стоваттной лампы и Rл2= 153 Ом для семидесяти пяти ватной лампы.
Решение
1. Определяем ток протекающей по участкам цепи:
Iн = Uн/Rл1+ Rл2 = 220/100+75 = 0,8 A
2. Определяем напряжение на каждой из ламп накаливания:
Uл1= Iн*Rл1 = 0,8*122 = 98 B
Uл2= Iн*Rл2 = 0,8*153 = 122 B
Исходя из результатов расчетов, более мощная лампа 100 Вт получает при этом меньшее напряжение. Но ток в двух последовательно включенных даже разных лампах остается одинаковым. Например, если одна из ламп перегорит (порвется ее нить накаливания), погаснут обе лампы.
Данное соединение лампочек, например, используется в трамвайном вагоне для освещения салона.
Параллельное соединение
Параллельное соединение – это соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.
Точки цепи, к которым сходится несколько проводов, называют узлами. Участки цепи, соединяющие между собой узлы, называют ветвями.
При параллельном соединении:
- напряжение на всех проводниках одинаково;
- сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках;
- величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.
Пример 3
Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис.5), если известно:
- Номинальное напряжение сети Uн = 220В;
- Сопротивление нити в лампах HL1 и HL2 составляют Rл1 = Rл2 = 122 Ом.
- Сопротивление нити в лампе HL3 составляют Rл3 = 153 Ом.
Решение
Составляем схему замещения для схемы, представленной на рис.5.
1. Определяем проводимость всей цепи [Л1, с.47] и согласно таблицы 1.8:
2. Определяем сопротивление всей цепи [Л1, с.47]:
3. Определяем силу тока цепи по закону Ома:
4. Определяем токи для каждой цепи [Л1, с.47]:
5. Выполним проверку, согласно которой, сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках:
Iл1+ Iл2+ Iл3=Iобщ.=1,8+1,8+1,44=5,04=5,04 (условие выполняется)
Смешанное соединение
Смешанным соединением – называется последовательно-параллельное соединение сопротивлений или участков цепи.
Пример 4
Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис.7), если известно:
- Номинальное напряжение сети Uн = 220В;
- Сопротивление нити в лампах HL1, HL2, HL3 составляют Rл1 = Rл2 = Rл3 = 122 Ом.
- Сопротивление нити в лампе HL4 составляют Rл4 = 153 Ом.
- Результаты расчетов для участка цепи ВС (параллельное соединение проводников) применим из примера 3:
Сопротивление цепи ВС составляет Rвс = 43,668 Ом.
Решение
Составляем схему замещения для схемы, представленной на рис.7.
1. Определяем сопротивление всей цепи:
Rобщ = Rав+Rвс = Rл1+Rвс = 122+43,688 = 165,688 Ом
2. Определяем силу тока цепи, согласно закона Ома:
3. Определяем напряжение на первом сопротивлении:
Uав=Uл1= Iобщ*Rл1 = 1,33*122 = 162 B
4. Определяем напряжение на участке ВС:
Uвс= Iобщ*Rвс = 1,33*43,688 = 58,1 B
5. Определяем токи для каждой цепи участка ВС:
6. Выполним проверку для участка цепи ВС:
Iл2+ Iл3+ Iл4= Iобщ.=0,48+0,48+0,38=1,33=1,33 (условие выполняется)
Литература:
- Общая электротехника с основами электроники, В.С. Попов, 1972 г.
- Справочная книга электрика. В.И. Григорьева. 2004 г.
Существует множество схем с различным видом подключения. Для каждого электроприбора существует свой тип подключения проводника. В этой статье представлены формулы последовательного и параллельного соединения в проводниках.
Определение параллельного соединения
При таком виде, все проводники устанавливаются параллельно друг с другом. Они соединены в одну общую точку и все концы также скрепляются вместе. Если рассматривать энное количество одинаковых проводников, соединенных по данному принципу, то он будет называться разветвленным.
Какие виды подключений бываютВ каждом отсеке располагается один проводник. Поток электронов в виде тока, доходит до отметки ветвления, переходит на каждый проводник, и будет равен суммарным токам на всех сопротивлениях. Напряжение при таком подключении также будет равное.
Все проводники можно сменить одним общим резистором. Если применить правило Ома, то можно получить параметры сопротивления. При параллельном сопротивлении складываются показатели обратные их значениям.
Формулы для разных последовательностейСила тока при параллельном подключении
Если было использовано последовательное подключение в цепи, то сила не изменится ни на одном участке ветви. Найти напряжение можно, применяя стандартное правило — нужно суммировать все показатели, которые присутствуют на концах каждого из резисторов, в итоге получится результат. Но при параллельном соединения намного сложней найти силу тока.
Даже при малой нагрузке в цепи будет формироваться определенное сопротивление. И тогда оно будет мешать продвижению электрического тока и будут потери. В общем, ток перемещается постепенно, от источника по подключенным заранее резисторам к нагруженным деталям.
Классическая формула ОмаЧтобы выполнить доступное прохождение тока по резисторам, нужно, чтобы он мог быстро и просто отдавать электроны, проще говоря иметь проводимость.
В современное время в основном применяются медные проводники, а важным элементом будут приемники электрической энергии. Такой элемент вызывает небольшую нагрузку и имеет свое сопротивление. Ниже описаны формулы для последовательного и параллельного соединения сопротивлений.
Также при подключении необходимо использовать катушку индуктивности. Она способна подавлять помехи в электроцепи.
Как выглядит формула Георга Ома
Примером такого типа подключения резисторов может быть соединение цепи потребителей электроэнергии в многоквартирном доме. Так, светодиоды, отопительный радиатор, микроволновка и другие приборы установлены в цепи параллельно.
Вольтметр, который подключают в цепь, будет показывать напряжение на всех резисторах. Тогда оно везде будет равным и формулу можно записать как:
U1 = U2 = U.
Схема параллельного соединенияКогда образуются ветви при подключении, то часть общего напряжения проходит через первый резистор, а часть — через второй и так далее. Поэтому при таком виде соединения резисторов Fтока в неразветвлённой точке будет равняться суммарной Fтока в отдельных резисторах и записывается как:
I = I1 + I2.
Расчет силы тока при помощи закона Ома записывается как:
I = U/R;
I1 = U1/R1;
I2 = U2/R2.
Из формулы следует:
U/R = U1/R1 + U2/R2;
U = U1 = U2;
1/R = 1/R1 + 1/R2.
Дословно правило звучит так: число, обратное общему сопротивлению при параллельном подключении, будет суммарно равно числу обратного сопротивления.
Отличия между двумя видами подключений
Схема последовательного подключения говорит о том, что проводники установлены в особом расположении друг за другом. Поэтому сила тока у них одинаковая. Эти элементы создают в цепи Uобщее.
Пример подключения с предохранителемЗаряды не собираются в узлах электрической цепи, иначе было бы видно, как напряжение меняется. Минусом этой схемы будет то, что если любой элемент сломается, то вся цепь разорвется и перестанет работать. Например, если взять новогоднюю гирлянду. Если одна лампочка перестала работать, то другие тоже не загораются. Это и будет главным различием между последовательным и параллельным соединением. Ниже описана характеристика резисторов при параллельном объединении.
Свойства резисторов при параллельном подключении
При данном виде соединении скачки напряжения будут одинаковы на всех участках цепи. При этом показатель, обратный суммарному сопротивлению цепи, равен общей величине резисторов.
Обратите внимание! F тока в неразветвленной точке цепи равняется суммарной силе тока на отдельных участках проводника.
Стандартная формула напряженияФормула для вычисления напряжения
При данном виде соединения все линии будут находиться в двух точках. Потому напряжение для всех резисторов будет равным.
При подсоединении двух и более приборов друг с другом, напряжение на выводах такой схемы — это показатель на каждом резисторе.
Напряжения условно обозначаются как U. По закону Ома, зная, что I = U/R, можно рассчитать по формуле:
U = U1 = U2 = … = Uобщ.
Обратите внимание! Помимо вычисления напряжения, рекомендуется знать мощность проводников. Они не должны сильно отличаться друг от друга. Параллельное соединение также можно встретить в лампочках, кабелях сигнализации автомобиля, фарах и прочем.
Также иногда можно встретить смешанный вид подключения. Это когда в цепи применяется два типа подключения, и параллельное, и последовательное. Оно чаще всего используется в контурных обогревателях.
Желательно изучить каждый вид подключения и схемы к ним. Профессиональные электрики рекомендует не выполнять подключений самостоятельно, если у человека совсем нет опыта в этой сфере. Так как в цепи может случиться короткое замыкание или возгорание, в лучшем случае выход из строя прибора.
Определение мощности на примере лампВ заключении необходимо отметить, каждому человеку желательно знать свойства последовательного и параллельного соединения проводников. Чтобы в будущем не путаться при выполнении простых работ в электрике своего дома.
Формула сопротивления
Электрическое сопротивление — это свойство материалов, которые пропускают электрический ток. Сопротивление противодействует течению тока. Единицей сопротивления является Ом, который обозначается заглавной греческой буквой омега: Ω. Резисторы являются компонентами электрических цепей. Сопротивление зависит от напряжения на резисторе и тока, протекающего через него.
R = сопротивление (Ом, Ом)
В = разность напряжений между двумя концами резистора (Вольт, В )
I = ток, протекающий через резистор (Ампер, А)
Формула сопротивления Вопросы:
1) В электрической цепи ток 3.00 A протекает через резистор. Падение напряжения с одного конца резистора на другой составляет 120 В. Какое значение сопротивления?
Ответ:
Сопротивление можно найти по формуле:
R = 40,0 Ом
Сопротивление резистора в цепи составляет 40,0 Ом.
2) Определенный резистор в цепи имеет сопротивление 300,0 кОм . Если разность напряжений на этом резисторе составляет 1500 В, сколько электрического тока протекает через резистор?
Ответ:
Сопротивление дано в единицах кОм, , что означает килоом.Один кило Ом равен одной тысяче Ом: 1 кОм, = 1000 Ом. Следовательно, сопротивление: 
I = 0,0050 A
Ток, протекающий через резистор, составляет 0,0050 A . Это также может быть указано в миллиамперах. Один миллиампер равен одному тысячному ампера: 1 мА = 1/1000 , = 0.001 A . В этих единицах тока:
Последнее обновление: 28 апреля 2020 г., Teachoo
В этом типе комбинации различные резисторы соединены друг с другом. (один за другим)
пример
Это сделано для увеличения сопротивления цепи
В этом случае полное сопротивление цепи равно сумме индивидуальных сопротивлений резисторов.
R = R 1 + R 2 + R 3
пример
Предположим, что сопротивление двух резисторов составляет 20 Ом и 30 Ом.
Следовательно, R 1 = 20 Ом и R 2 = 30 Ом
Общее сопротивление = R 1 + R 2 = 20 + 30 = 50 Ом
ВАЖНЫЕ МОМЕНТЫ
Когда 2 резистора соединены последовательно
- Один и тот же ток течет по всей цепи во всех резисторах. Обозначим это через I
- Разница потенциалов в комбинации резисторов равна общей разности потенциалов каждого резистора
Предположим, что 3 разных резистора имеют разность потенциалов V 1 , V 2 и V 3
Общая разность потенциалов V = V 1 + V 2 + V, 3
Следовательно, общая разность потенциалов равна напряжению батареи - Общее сопротивление равно индивидуальному сопротивлению каждого резистора. Следовательно, R = R 1 + R 2 + R 3
Как получается формула сопротивления — для последовательных цепей?
Сопротивление первого резистора + второго резистора + третьего резистора = полное сопротивление
Следовательно, мы можем сказать, что сумма Индивидуального Сопротивления 3 резисторов равна Полному Сопротивлению.
Таким образом, более одного резистора объединены вместе, чтобы увеличить сопротивление цепи
Чем больше сопротивление, тем меньше ток протекает по цепи
Следовательно, этот метод используется для уменьшения тока в цепи
Заметка — : В случае серии общее сопротивление всегда больше, чем сопротивление резисторов.
Получаемое сопротивление самое высокое, когда резисторы соединены последовательно.
Заметка — : Амперметр соединен последовательно в цепи, так что он может обнаружить чистый ток, протекающий в цепи.
Вопросы
Q1 Стр. 213 — Нарисуйте принципиальную схему цепи, состоящей из батареи из трех ячеек по 2 В каждый, резистора 5 Ом, резистора 8 Ом и резистора 12 Ом.И штепсельный ключ, все подключено последовательно.
Посмотреть ответ
Q2 Page 213 — Перерисуйте схему Вопроса 1, вставив амперметр для измерения тока через резисторы и вольтметр для измерения разности потенциалов на резисторе 12 Ом. Каковы будут показания в амперметре и вольтметре?
Посмотреть ответ
Пример 12.7 — Электрическая лампа, сопротивление которой составляет 20 Ом, и проводник с сопротивлением 4 Ом, подключены к батарее 6 В (рис.12,9). Рассчитать
(а) полное сопротивление цепи,
(б) ток через цепь, и
(с) разность потенциалов между электрической лампой и проводником.
Посмотреть ответ
Вопрос 4 — Каково максимальное сопротивление, которое можно сделать, используя пять
(а) 1/5 Ом
(б) 10 Ом
(в) 5 Ом
(d) 1 Ом
Посмотреть ответ
Вопрос 9 — Ячейка, резистор, ключ и амперметр расположены, как показано на принципиальных схемах ниже.Ток, записанный в амперметре, будет
(а) максимум в (я)
(б) максимум в (II)
(с) максимум в (iii)
(г) одинаков во всех случаях
Посмотреть ответ
Вопрос 11 — Почему амперметр имеет низкое сопротивление? Указанная причина
Почему вольтметр имеет высокое сопротивление?
Посмотреть ответ
,Подпишитесь на наш канал Youtube — https: // you.трубка / чашка
Перечень факторов, влияющих на сопротивление
Сопротивление — это свойство материала, которое ограничивает поток электронов. На сопротивление влияют четыре фактора: температура, длина провода, площадь поперечного сечения провода и характер материала.
Когда в проводящем материале есть ток, свободные электроны движутся через материал и иногда сталкиваются с атомами. Эти столкновения приводят к тому, что электроны теряют часть своей энергии, и поэтому их движение ограничено.Это ограничение варьируется и определяется типом материала. Свойство материала, ограничивающего поток электронов, называется сопротивлением.
Когда есть ток через любой материал, который имеет сопротивление, тепло образуется в результате столкновений свободных электронов и атомов. Поэтому провод, который обычно имеет очень небольшое сопротивление, нагревается, когда через него проходит достаточный ток.
См. Также: Типы электрического заряда
Какая единица сопротивления?
Сопротивление R выражается в омах и обозначается греческой буквой омега (Ω).
«Одно сопротивление (1 Ом) существует, если в материале присутствует один ток (1 А), когда на материал подается один вольт (1 В)».
Что такое проводимость?
Обратная величина сопротивления — проводимость, символизируемая Г. Это мера легкости, с которой устанавливается ток. Формула:
G = 1 / R
Единица проводимости — Siemens, сокращенный пример S.Foe, проводимость резистора 22 кОм — G = 1/22 кОм = 45,5 мкс. Иногда устаревшая единица mho все еще используется для проводимости.
См. Также: закон Кулона
Список факторов, влияющих на сопротивление
Сопротивление уменьшается с повышением температуры. Термистор является резистором, зависящим от температуры, и его сопротивление уменьшается с ростом температуры. Термистор используется в цепи, которая определяет изменение температуры. Есть четыре фактора, от которых зависит сопротивление.
- Длина (L)
- это площадь поперечного сечения (A)
- тип материала
- характер материала
Сопротивление проволоки зависит как от площади поперечного сечения, так и от длины проволоки, и о характере материала проволоки.Толстые провода имеют меньшее сопротивление, чем тонкие провода. Более длинные провода имеют большее сопротивление, чем короткие. Медная проволока имеет меньшее сопротивление тонкой стальной проволоки того же размера. Электрическое сопротивление также зависит от температуры. При определенной температуре и для конкретного вещества.
Как длина провода влияет на сопротивление?
Сопротивление R провода прямо пропорционально длине провода:
R α L… .. (1)
Это означает, что если мы удвоим длину провода, его сопротивление также будет удвоено, и если его длина уменьшится вдвое, его сопротивление станет наполовину.
Отношение сопротивления с площадью:
Сопротивление R проволоки обратно пропорционально площади поперечного сечения A проволоки, как:
R α 1 / A …… (2)
Это означает, что a толстый провод имел бы меньшее сопротивление, чем тонкий провод. После объединения уравнений (1) и (2) получим;
R α L / A
R = ρL / A…. (3)
Где ρ — постоянная пропорциональности, известная как удельное сопротивление. Его значение зависит от природы проводника i.Медь, железо, олово и серебро имели бы разные значения ρ. Из уравнения (3) имеем;
ρ = R A /L…((4)
Если L = 1 м, A = 1 м², то ρ = R. Таким образом, уравнение (4) дает определение.
См. Также: Разница между напряжением и током
Что такое удельное сопротивление?
Сопротивление однометрового куба вещества равно его удельному сопротивлению. Единица измерения ρ — омметр (Ом). Ниже приводится таблица некоторых металлов с удельным сопротивлением:
Удельное сопротивление металла (10-8 Ом)
- серебро 1.7
- Медь 1.69
- Алюминий 2.75
- Вольфрам 5.25
- Платина 10.6
- Железо 9.8
- Ni-хром 100
- Графит 3500
Что такое проводники?
Материал или объект, который проводит тепло, электричество, свет или звук, называется проводниками. Металлические провода являются хорошими проводниками электричества и предлагают меньшее сопротивление потоку тока.Почему металлы проводят электричество? … Металлы, такие как серебро и медь, имеют избыток свободных электронов, которые не удерживаются сильно с каким-либо конкретным атомом металлов. Эти свободные электроны движутся случайным образом во всех направлениях внутри металлов. Когда мы применяем внешнее поле, эти электроны могут легко двигаться в определенном направлении.
Это движение свободных электронов в определенном направлении под воздействием внешнего поля вызывает протекание тока в металлических проводах.
Как сопротивление увеличивается с температурой?
Проводники имеют низкое значение сопротивления.Сопротивление проводников возрастает с увеличением температуры. Это связано с увеличением числа столкновений электронов с самими собой и с атомами металлов. Золото, серебро, медь, алюминий и другие металлы являются хорошими примерами проводников. Земля также очень хороший и большой проводник.
Что такое изоляторы?
Материал, который не может легко передавать энергию, такой как электрический ток или тепло, называется изоляторами. почему изоляторы не проводят электричество?Все материалы содержат электроны. Электроны в изоляторах, таких как резина, однако, не могут свободно двигаться. Они тесно связаны внутри атомов. Следовательно, ток не может течь через изолятор, потому что они не являются свободными электронами для потока тока. Изоляторы имеют очень большое значение сопротивления. Стекло, дерево, пластик, мех, шелк и т. Д.
Комбинации сопротивления в электрической цепи
Существуют две возможные комбинации сопротивления в электрических цепях:
Комбинация серии
Параллельная комбинация
Последовательная комбинация:
В последовательных комбинациях резисторы соединены друг с другом, и электрический ток имеет один путь через цепь.Это означает, что ток, проходящий через каждый резистор, одинаков. 
Ток одинаков во всех точках последовательной цепи. Ток через каждый резистор в последовательной цепи такой же, как ток через все резисторы, которые включены последовательно с ним. На приведенном выше рисунке три резистора соединены последовательно с источником постоянного напряжения.
В любой точке этой цепи ток в этой точке должен быть равен току из этой точки. Также обратите внимание, что ток на выходе каждого резистора должен равняться току на каждом резисторе, потому что нет места, где часть тока могла бы ответвляться и уходить куда-то еще.
Следовательно, ток в каждой секции цепи такой же, как ток во всех других секциях. Он имеет только один путь от положительной (+) стороны источника к отрицательной (_) стороне.
Общее последовательное сопротивление:
Общее последовательное сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений каждого отдельного последовательного резистора. Когда резисторы соединены последовательно, значения резисторов добавляются, потому что каждый резистор предлагает противодействие току в прямой пропорции к его сопротивлению.Большее количество резисторов, соединенных последовательно, создает больше сопротивления току. Большее сопротивление текущему подразумевает более высокое значение сопротивления. Таким образом, каждый раз, когда резистор добавляется последовательно, общее сопротивление увеличивается.
См. Также: Типы электрических зарядов
Формула полного сопротивления в последовательной комбинации:
Для любого количества отдельных резисторов, включенных последовательно, общее сопротивление является суммой каждого из отдельных значений.
Rt = R1 + R2 + R3 + R4 + ……….. + Rn
Где Rt — полное сопротивление, а Rn — последний резистор в последовательной цепочке. Например, если последовательно подключено 3 резистора, общая формула сопротивления будет равна
Rt = R1 + R2 + R3
Если последовательно подключено шесть резисторов (n = 6), общая формула сопротивления будет равна:
Rt = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6
2: Параллельная комбинация:
Когда два или более резистора по отдельности соединены между одними и теми же двумя отдельными точками, они параллельны друг другу.Параллельная цепь обеспечивает более одного пути для тока. 
Каждый текущий путь называется ветвью . параллельная схема — это еще одна, которая имеет более одной ветви. Три резистора соединены параллельно, как показано на рисунке выше. Когда резисторы подключены параллельно, ток имеет более одного пути. Количество текущих путей равно количеству параллельных ветвей.
Формула для полного параллельного сопротивления:
Поскольку Vs — это напряжение на каждом из параллельных резисторов на рисунке выше, по закону Ом I = Vs / R :
Vs / Rt = Vs / R1 + Vs / R2 + Vs / R3 …….(1)
Термин Vs можно вычленить из правой части уравнения и отменить с помощью Vs с левой стороны, оставив только члены сопротивления.
1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …… (2)
Напомним, что обратное сопротивление (1 / R) называется проводимостью , которая равна , обозначенной G.The Единица проводимости — Сименс (ы). Уравнение (2) можно выразить в терминах проводимости как:
Гт = G1 + G2 + G2
Решить для Rt в уравнении (2), взяв обратную величину, которая инвертирует обе стороны уравнения.
Rt = 1 / (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
Похожие темы:
.Сопротивление серии| PVEducation
Перейти к основному содержанию- Меню
- Инструкции
- 1. Введение
- 1. Введение
- Введение
- Солнечная энергия
- Парниковый эффект
- 2. Свойства солнечного света
- 2. Свойства солнечного света
- 2.1. Основы света
- Свойства света
- Энергия фотона
- Поток фотонов
- Спектральное излучение
- Плотность мощности излучения
- 2.2. Излучение черного тела
- 2.3. Солнечная радиация
- Солнце
- Солнечная радиация в космосе
- 2.4. Земное солнечное излучение
- Солнечное излучение за пределами атмосферы Земли
- Атмосферные эффекты
- Воздушная масса
- Движение Солнца
- Солнечное время
- Угол наклона
- Угол возвышения
- Позиция Солнца
- Угол Солнца 000000 Калькулятор
- Положение Солнца на высокой точности
- Солнечная радиация на наклонной поверхности
- Произвольная ориентация и наклон
- 2.5. Данные солнечной радиации
- Расчет солнечной инсоляции
- Измерение солнечной радиации
- Анализ наборов данных солнечной радиации
- Типичные данные метеорологического года (TMY)
- Использование данных TMY
- Среднее значение солнечной радиации
- контур Isoflux Графики
- Sunshine Hour Data
- Данные облачного покрова
- Спутниковое излучение
- 3. Полупроводники и соединения
- Введение
- 3.1. Основы
- Полупроводниковые материалы
- Полупроводниковая структура
- Проводимость в полупроводниках
- Зазор в полосе
- Собственная концентрация носителей
- Допинг
- Равновесная концентрация носителей
- 3.2. Поколение
- Поглощение света
- Коэффициент поглощения
- Глубина поглощения
- Скорость генерации
- 3.3. Рекомбинация
- Типы рекомбинации
- Срок службы
- Длина диффузии
- Поверхностная рекомбинация
- 3.4. Транспорт несущей
- Движение несущих в полупроводниках
- Диффузия
- Дрифт
- 3.5. P-n-переходы
- Формирование PN-перехода
- P-N-переходов
- Смещение PN-переходов
- Уравнение диода
- 3.6. Диодные уравнения для PV
- Определение идеального диодного уравнения
- Основные уравнения
- Применение базовых уравнений к PN-переходу
- Решение для области истощения
- Решение для квазинейтральных областей
- Поиск общего тока