Prúd v elektrickom obvode prechádza vodičmi zo zdroja napätia do záťaže, teda do svietidiel, spotrebičov. Vo väčšine prípadov sa ako vodiče používajú medené drôty. Obvod môže mať niekoľko prvkov s rôznymi odpormi. V obvode prístroja môžu byť vodiče zapojené paralelne alebo sériovo a môžu existovať aj zmiešané typy.
Prvok schémy s odporom nazývaným rezistor je napätie daného prvku potenciálnym rozdielom medzi koncami odporu. Paralelné a sériové elektrické pripojenie vodičov sa vyznačuje jediným princípom činnosti, podľa ktorého prúd tečie z plusu do mínusu, respektíve potenciál klesá. Na schémach zapojenia sa odpor vedenia berie ako 0, pretože je zanedbateľný.
Paralelné zapojenie predpokladá, že prvky obvodu sú pripojené k zdroju paralelne a sú súčasne zapnuté. Sériové zapojenie znamená, že odporové vodiče sú zapojené v prísnom poradí jeden po druhom.
Pri výpočte sa používa metóda idealizácie, ktorá značne zjednodušuje pochopenie. V skutočnosti sa v elektrických obvodoch potenciál postupne znižuje v procese pohybu cez vedenie a prvky, ktoré sú zahrnuté v paralelnom alebo sériovom zapojení.
Obsah
Sériové pripojenie vodičov
Schéma sériového pripojenia znamená, že sú zapínané v určitom poradí, jeden po druhom. Navyše súčasná sila vo všetkých je rovnaká. Tieto prvky vytvárajú celkové napätie na mieste. Náboje sa nehromadia v uzloch elektrického obvodu, pretože inak by bola pozorovaná zmena napätia a prúdu. Pri konštantnom napätí je prúd určený hodnotou odporu obvodu, preto sa v sériovom obvode odpor mení, ak sa zmení jedna záťaž.
Nevýhodou takejto schémy je skutočnosť, že v prípade poruchy jedného prvku strácajú aj zvyšok schopnosť fungovať, pretože obvod je prerušený. Príkladom je girlanda, ktorá nefunguje, ak sa vypáli jedna žiarovka. Toto je kľúčový rozdiel od paralelného pripojenia, kde môžu prvky fungovať samostatne.
Sériový obvod predpokladá, že v dôsledku jednoúrovňového pripojenia vodičov je ich odpor rovnaký v akomkoľvek bode siete. Celkový odpor sa rovná súčtu zníženia napätia jednotlivých prvkov siete.
Pri tomto type pripojenia je začiatok jedného vodiča spojený s koncom druhého. Kľúčovým znakom zapojenia je, že všetky vodiče sú na rovnakom drôte bez vetiev a každým z nich preteká jeden elektrický prúd. Celkové napätie sa však rovná súčtu napätí na každom z nich. Zapojenie môžete zvážiť aj z iného uhla pohľadu – všetky vodiče sú nahradené jedným ekvivalentným odporom a prúd na ňom je rovnaký ako celkový prúd, ktorý prechádza všetkými odpormi. Ekvivalentné celkové napätie je súčet hodnôt napätia na každom rezistore. Toto je potenciálny rozdiel na rezistore.
Použitie sériového pripojenia je užitočné, keď chcete konkrétne zapnúť a vypnúť konkrétne zariadenie. Napríklad elektrický zvonček môže zvoniť len vtedy, keď je pripojenie na zdroj napätia a tlačidlo. Prvé pravidlo hovorí, že ak nie je žiadny prúd aspoň na jednom z prvkov obvodu, potom to nebude na zvyšku. Podľa toho, ak je prúd v jednom vodiči, je v ostatných. Ďalším príkladom by mohla byť baterka na batérie, ktorá svieti len vtedy, keď je tam batéria, fungujúca žiarovka a stlačené tlačidlo.
V niektorých prípadoch nie je sériová schéma praktická. V byte, kde sa osvetľovací systém skladá z mnohých svietidiel, svietnikov, lustrov, by ste nemali organizovať schému tohto typu, pretože nie je potrebné zapínať a vypínať svetlá vo všetkých miestnostiach súčasne. Na tento účel je lepšie použiť paralelné pripojenie, aby bolo možné zapnúť svetlo v jednotlivých miestnostiach.
Paralelné pripojenie vodičov
V paralelnom obvode sú vodiče súpravou odpory, ktorého niektoré konce sú zostavené do jedného uzla a druhé - do druhého uzla. Predpokladá sa, že napätie v paralelnom type zapojenia je rovnaké vo všetkých častiach obvodu. Paralelné úseky elektrického obvodu sa nazývajú vetvy a prechádzajú medzi dvoma spojovacími uzlami, majú rovnaké napätie. Toto napätie sa rovná hodnote na každom vodiči. Súčet indikátorov, prevrátená hodnota odporu vetiev, je tiež inverzná vzhľadom na odpor samostatnej časti obvodu paralelného obvodu.
Pri paralelnom a sériovom zapojení je systém výpočtu odporov jednotlivých vodičov odlišný. V prípade paralelného obvodu prúd preteká vetvami, čím sa zvyšuje vodivosť obvodu a znižuje sa celkový odpor. Keď je paralelne zapojených niekoľko odporov s podobnými hodnotami, celkový odpor takéhoto elektrického obvodu bude menší ako jeden odpor, koľkokrát sa rovná počtu odporov v obvode.
Každá vetva má jeden odpor a elektrický prúd, keď dosiahne bod rozvetvenia, sa rozdelí a rozchádza sa ku každému odporu, jeho konečná hodnota sa rovná súčtu prúdov na všetkých odporoch. Všetky odpory sú nahradené jedným ekvivalentným odporom. Aplikovaním Ohmovho zákona sa hodnota odporu vyjasní - v paralelnom obvode sa spočítajú hodnoty prevrátených odporov na rezistoroch.
V tomto obvode je aktuálna hodnota nepriamo úmerná hodnote odporu. Prúdy v rezistoroch nie sú vzájomne prepojené, takže ak je jeden z nich vypnutý, nijako to neovplyvní ostatné. Z tohto dôvodu sa takáto schéma používa v mnohých zariadeniach.
Vzhľadom na možnosti použitia paralelného obvodu v každodennom živote je vhodné poznamenať systém osvetlenia bytu. Všetky svietidlá a lustre musia byť zapojené paralelne, v takom prípade zapnutie a vypnutie jedného z nich neovplyvní činnosť ostatných svietidiel. Teda pridanie prepínač každú žiarovku vo vetve okruhu môžete podľa potreby zapínať a vypínať príslušné svietidlo. Všetky ostatné svietidlá fungujú samostatne.
Všetky elektrospotrebiče sú zapojené paralelne do 220 V rozvodnej siete, následne sú pripojené do rozvádzača. To znamená, že všetky zariadenia sú pripojené bez ohľadu na pripojenie iných zariadení.
Zákony sériového a paralelného zapojenia vodičov
Pre detailné pochopenie v praxi oboch typov zlúčenín uvádzame vzorce, ktoré vysvetľujú zákonitosti týchto typov zlúčenín. Výpočet výkonu pre paralelné a sériové pripojenie je odlišný.
V sériovom obvode je vo všetkých vodičoch rovnaká sila prúdu:
I = I1 = I2.
Podľa Ohmovho zákona sa tieto typy pripojení vodičov v rôznych prípadoch vysvetľujú odlišne. Takže v prípade sériového obvodu sú napätia navzájom rovnaké:
Ul = IR1, U2 = IR2.
Okrem toho sa celkové napätie rovná súčtu napätí jednotlivých vodičov:
U = Ul + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Celkový odpor elektrického obvodu sa vypočíta ako súčet aktívnych odporov všetkých vodičov bez ohľadu na ich počet.
V prípade paralelného obvodu je celkové napätie obvodu podobné napätiu jednotlivých prvkov:
U1 = U2 = U.
A celková sila elektrického prúdu sa vypočíta ako súčet prúdov, ktoré sú k dispozícii vo všetkých paralelne umiestnených vodičoch:
I = I1 + I2.
Na zabezpečenie maximálnej účinnosti elektrických sietí je potrebné pochopiť podstatu oboch typov zapojení a vhodne ich aplikovať s využitím zákonitostí a výpočtov racionality praktickej realizácie.
Zmiešané pripojenie vodičov
Sériové a paralelné odporové pripojenia môžu byť v prípade potreby kombinované v jednom elektrickom obvode. Napríklad je povolené pripojiť paralelné odpory do série k inému odporu alebo ich skupine, tento typ sa považuje za kombinovaný alebo zmiešaný.
V takom prípade sa celkový odpor vypočíta zo súčtu hodnôt pre paralelné pripojenie v systéme a pre sériové pripojenie. Najprv musíte vypočítať ekvivalentný odpor rezistorov v sérii a potom prvky paralelných. Sériové pripojenie sa považuje za prioritu a obvody tohto kombinovaného typu sa často používajú v domácich spotrebičoch a spotrebičoch.
Takže vzhľadom na typy pripojení vodičov v elektrických obvodoch a na základe zákonov ich fungovania je možné plne pochopiť podstatu organizácie obvodov väčšiny domácich elektrických spotrebičov. Pri paralelných a sériových pripojeniach je výpočet ukazovateľov odporu a sily prúdu odlišný. Po znalosti princípov výpočtu a vzorcov môžete kompetentne použiť každý typ organizácie obvodu na pripojenie prvkov najlepším spôsobom a s maximálnou účinnosťou.
Podobné články:
