Jaký je proud v paralelním obvodu?

1. Spotřebiče elektrické energie: žárovky, rezistory atd. mohou být v elektrickém obvodu vzájemně propojeny různými způsoby. Existují dva hlavní typy připojení vodičů: sériové a paralelní. Při zapojování vodičů do série je konec jednoho vodiče spojen se začátkem druhého vodiče a jeho konec se začátkem třetího atd. (Obr. 85).

Příkladem sériového zapojení vodičů je zapojení žárovek v girlandě na vánoční stromeček.

Při zapojení vodičů do série prochází proud všemi žárovkami a průřezem každého vodiče projde stejný náboj za jednotku času, tzn. náboj se nehromadí v žádné části vodiče. Proto, když jsou vodiče zapojeny do série, je proudová síla v jakékoli části obvodu stejná: (I_1=I_2=I) .

Celkový odpor sériově zapojených vodičů se rovná součtu jejich odporů: ​ ( R_1=R_2=R ) ​. Vyplývá to z toho, že při zapojení vodičů do série se jejich celková délka zvětšuje, je větší než délka každého jednotlivého vodiče a odpovídajícím způsobem se zvyšuje i odpor vodičů.

Podle Ohmova zákona je napětí na každém vodiči rovno: ​ ( U_1=IR_1 ) ​, ​ ( U_2=IR_2 ) ​ a celkové napětí je ​ ( U=I(R_1+R_2) ) ​. Protože proudová síla ve všech vodičích je stejná a celkový odpor se rovná součtu odporů vodičů, pak celkové napětí na sériově zapojených vodičích se rovná součtu napětí na každém vodiči: ​( U=U_1+U_2 ) ​.

Z výše uvedených rovností vyplývá, že sériové zapojení vodičů se používá v případě, že napětí, na které jsou spotřebiče elektrické energie navrženy, je menší než celkové napětí v obvodu.

2. Příkladem paralelního připojení vodičů je připojení spotřebičů elektrické energie v bytě. Paralelně se tak zapínají žárovky, varná konvice, žehlička atd.

Při paralelním zapojení vodičů jsou všechny vodiče připojeny jedním koncem k jednomu bodu v obvodu (A) a druhým koncem k jinému bodu v obvodu (B) (obr. 86).

Proto voltmetr připojený k těmto bodům ukáže napětí jak na vodiči 1, tak na vodiči 2. napětí na koncích všech paralelně zapojených vodičů je stejné: ​ ( U_1=U_2=U ) ​.

Při paralelním zapojení vodičů se elektrický obvod větví, v tomto případě v bodě B. Část celkového náboje tedy prochází jedním vodičem a část druhým. Proto při paralelním zapojení vodičů se intenzita proudu v nerozvětvené části obvodu rovná součtu intenzity proudu v jednotlivých vodičích: ​( I=I_1+I_2) ​.

V souladu s Ohmovým zákonem ​ ( I=frac ), ( I_1=frac ), ( I_2=frac ) . Následuje: ( frac=frac+frac ) ​. Protože ​ ( U_1=U_2=U ) ​, ( frac=frac+frac ) . Převrácená hodnota celkového odporu paralelně zapojených vodičů se rovná součtu převrácených hodnot odporu každého vodiče.

Když jsou vodiče zapojeny paralelně, jejich celkový odpor je menší než odpor každého vodiče. Pokud jsou dva vodiče se stejným odporem (r) zapojeny paralelně, pak je jejich celkový odpor roven: (R = r/2). To je vysvětleno skutečností, že při paralelním připojení vodičů se zvětšuje jejich průřez a odpovídajícím způsobem klesá odpor.

Z výše uvedených vzorců je zřejmé, proč jsou spotřebiče elektrické energie zapojeny paralelně: všechny jsou navrženy pro určité identické napětí, které je v bytech 220 V. Když znáte odpor každého spotřebiče, můžete vypočítat proudovou sílu v každém z nich a korespondence celkové proudové síly s maximální přípustnou proudovou intenzitou.

PŘÍKLADY ÚKOLŮ

část 1

1. Na obrázku je schéma úseku elektrického obvodu AB. K tomuto obvodu jsou paralelně zapojeny dva odpory s odpory ( R_1 ) a ( R_2 ). Napětí na rezistorech jsou (U_1) a (U_2).

Jaký vzorec lze použít k určení napětí U v řezu AB?

2. Obrázek ukazuje schéma elektrického obvodu obsahujícího dva rezistory zapojené paralelně s odporem (R_1) a (R_2). Který z následujících vztahů platí pro takové zapojení rezistorů?

1) (I=I_1=I_2).
2) (I=I_1+I_2)
3) ( U=U_1+U_2 )
4) (R=R_1+R_2)

3. Obrázek ukazuje schéma elektrického obvodu. Do tohoto obvodu jsou sériově zapojeny dva odpory s odporem R> a R2. Který z následujících vztahů platí pro takové zapojení rezistorů?

4. Obrázek ukazuje schéma elektrického obvodu. K tomuto obvodu jsou sériově zapojeny dva odpory s odpory ​ ( R_1 ) ​ a ​ ( R_2 ). Který z následujících vztahů platí pro takové zapojení rezistorů?

5. Obrázek ukazuje schéma elektrického obvodu. K tomuto obvodu jsou paralelně zapojeny dva identické rezistory s odporem ​ (R_1) ​. Jaký vzorec lze použít k určení celkového odporu obvodu ​(R)​?

6. Celkový odpor části obvodu znázorněné na obrázku je 9 ohmů. Odpory rezistorů ​ ( R_1 ) ​ a ​ ( R_2 ) ​ jsou stejné. Jaký je odpor každého rezistoru?

1) 81 Ohmů
2) 18 Ohmů
3) 9 Ohmů
4) 4,5 Ohmů

7. Jaký je odpor části obvodu obsahujícího tři sériově zapojené odpory po 9 ohmech?

1) 1/3 ohmu
2) 3 Ohmů
3) 9 Ohmů
4) 27 Ohmů

8. Jaký je celkový odpor části obvodu znázorněné na obrázku, jestliže ( R_1 ) ​ = 1 Ohm, ​ ( R_2 ) ​ = 10 Ohm, ​ ( R_3 ) ​ = 10 Ohm, ​ ( R_4 ) ​ = 5 Ohm?

1) 9 Ohmů
2) 11 Ohmů
3) 16 Ohmů
4) 26 Ohmů

9. Jaký je celkový odpor části obvodu znázorněné na obrázku, když (R_1) = 1 Ohm, (R_2) = 3 Ohm, (R_3) = 10 Ohm, (R_4) = 10 Ohm?

1) 9 Ohmů
2) 10 Ohmů
3) 14 Ohmů
4) 24 Ohmů

10. Pokud je posuvník reostatu (viz obrázek) posunut doleva, pak síla proudu

1) v rezistoru ​ ( R_1 ) ​ se sníží a v rezistoru ( R_2 ) se zvýší
2) se zvýší v obou rezistorech
3) v rezistoru ​ ( R_1 ) ​ se zvýší a v rezistoru ( R_2 ) ​ se sníží
4) se sníží v obou rezistorech

11. Na obrázku je znázorněn elektrický obvod sestávající ze zdroje proudu, rezistoru a reostatu. Jak se změní jeho odpor, proud v obvodu a napětí na rezistoru 1, když se posuvník reostatu posune doprava?

Pro každou fyzikální veličinu určete odpovídající povahu změny. Vybraná čísla pro každou fyzikální veličinu zapište do tabulky. Čísla v odpovědi se mohou opakovat.

FYZICKÉ MNOŽSTVÍ
A) Odpor reostatu 2
B) proud v obvodu
B) napětí na rezistoru 1

POVAHA ZMĚNY
1) zvyšuje
2) klesá
3) se nemění

12. Spojte fyzikální veličiny se správným elektrickým obvodem pro měření těchto veličin, když jsou dva odpory (R_1) a (R_2) zapojeny do série. Vybraná čísla zapište do tabulky pod odpovídající písmena. Čísla v odpovědi se mohou opakovat.

FYZICKÁ MNOŽSTVÍ
A) proud v rezistoru (R_1) a (R_2)
B) napětí na rezistoru (R_2)
B) celkové napětí na rezistorech (R_1) a (R_2)

část 2

13. Tři rezistory jsou zapojeny, jak je znázorněno na obrázku. Odpory rezistorů ​ ( R_1 ) ​ = 10 Ohm, ( R_2 ) = 5 Ohm, ( R_3 ) = 5 Ohm. Jaké je napětí na rezistoru 1, pokud ampérmetr ukazuje proud 2 A?

Paralelní zapojení prvků v elektrickém obvodu

Než přistoupíte k vytvoření elektrického vedení v jakémkoli typu místnosti nebo k vývoji elektrického obvodu pro jiné špičkové objekty, je důležité prostudovat základní způsoby připojení prvků používaných v praxi.

Nejběžnější možnosti jsou:

• paralelní;
• sekvenční;
• smíšené připojení.

Pokud je zvolena možnost sériového připojení, znamená to, že všechny prvky použité v obvodu jsou navzájem spojeny elektrickými vodiči v sérii. Výsledkem je, že část řetězce, na které je nainstalována tato metoda instalace, nebude mít ve svém návrhu uzly.

Pokud je spojení provedeno paralelně, pak budou prvky v obvodu kombinovány pomocí dvou uzlů, zatímco se všemi ostatními uzly nebude spojení. Je důležité pochopit, jaká síla proudu bude v obvodu při paralelním připojení prvků.

Smíšený typ zapojení lze použít ve složitých obvodech sestávajících z mnoha různých prvků, multifunkční jednotka, která obvykle provádí širokou škálu operací.

Síla proudu v paralelním vodiči

Pokud obvod používá sériové zapojení svých jednotlivých prvků, pak proudová síla ve všech úsecích, ve všech vodičích zůstane stejná. Napětí můžete vypočítat pomocí jednoduchého pravidla – musíte sečíst všechna napětí získaná na koncích každého z vodičů a získat požadovaný výsledek.

Síla proudu v paralelním vodiči se projevuje zcela jiným způsobem.

Při jakékoli zátěži vznikne v elektrickém obvodu určitý odpor. Přirozeně zabrání průchodu elektrického proudu bez jakýchkoli ztrát. Obecně se proud pohybuje takto – postupně, od zdroje po předem položených vodičích k zatěžovaným prvkům. Pro zajištění snadného průchodu proudu vodiči je důležité, aby tento vodič mohl snadno a jednoduše odevzdat elektrony, tzn. – mají dobrou vodivost.

Většina moderních obvodů používá měděné vodiče a povinným prvkem jsou také energetické přijímače. Každý takový přijímač vytváří určitou zátěž a má jeden nebo jiný elektrický odpor. Síla proudu při paralelním zapojení vodičů nakonec závisí na výše uvedených parametrech.

Vlastnosti obvodu, který používá paralelní připojení

Jak již bylo uvedeno, v této verzi instalace elektrického obvodu jsou všechny jeho prvky, vodiče, vzájemně spojeny paralelním způsobem. Podle toho jsou všechny začátky vodičů spojeny pomocí měděných (většinou) vodičů do jednoho svazku. Podobným způsobem jsou konce vodičů také shromažďovány v jednom bodě. Jak se vypočítá proud v obvodu v paralelním zapojení? Poměrně jednoduchý a srozumitelný příklad vám pomůže nejlépe pochopit tuto problematiku.

Nakreslete si na papír tento typ zapojení, kterému odborníci říkají „rozvětvený“ a zajistěte, aby každá jednotlivá větev obsahovala jeden rezistor (odpor). Dále se podívejme, jak se bude chovat elektrický proud protékající obvodem. Po dosažení bodu větvení se proud rozdělí do každého rezistoru instalovaného dále podél určité větve vedení. V důsledku toho bude skutečný proud v obvodu roven hodnotě sestávající ze součtu proudů na všech odporech (s přihlédnutím k počtu větví). Zjistili jsme, jak se počítá síla proudu, ale napětí s paralelním odporem na všech prvcích v síti zůstane stejné.

Je pozoruhodné, že všechny odpory instalované na různých větvích obvodu mohou být nahrazeny jedním takovým odporem, který odpovídá odporu součtu nahrazovaných prvků. Nejdůležitější Ohmův zákon vám pomůže vypočítat proudovou sílu při paralelním zapojení rezistorů!

Aplikace

Je možné tyto informace využít v praxi? Jsou z nich nějaké skutečné výhody?

Nejprve zvažte uspořádání připojení vodičů a odporů doma. Takové systémy zpravidla shromažďují podíl na práci víceramenné lustry, lampy s určitým počtem osvětlovacích lamp. Pokud zde použijeme sekvenční obvod, pak se všechny žárovky rozsvítí současně. Při použití paralelní metody můžete vydat požadovaný počet lamp na jeden spínač a rozsvítit jednu, dvě nebo více žárovek, v závislosti na dříve přijatém rozhodnutí, s přihlédnutím k otázkám účinnosti, proveditelnosti a samozřejmě designu.

Abychom to shrnuli

Nakonec jsou všechny domácí spotřebiče a zařízení používaná v bytě nebo venkovském domě paralelně připojeny k síti 220V. Toto připojení se provádí pomocí distribučního panelu. Když víme, jaká je současná síla v paralelním připojení, můžeme s jistotou poznamenat, že tato metoda vám umožní efektivně ovládat používaná elektrická zařízení, zařízení a osvětlení v bytě.