חיבור מקביל וסדרתי של מוליכים

הזרם במעגל החשמלי עובר דרך המוליכים ממקור המתח לעומס, כלומר אל מנורות, מכשירי חשמל. ברוב המקרים, חוטי נחושת משמשים כמוליכים. למעגל יכולים להיות מספר אלמנטים עם התנגדויות שונות. במעגל המכשיר ניתן לחבר מוליכים במקביל או בסדרה, ויכולים להיות גם סוגים מעורבים.

אֵלֵמֶנט תָכְנִית עם התנגדות הנקראת נגד, המתח של אלמנט נתון הוא הפרש הפוטנציאלים בין קצוות הנגד. חיבור חשמלי מקביל וסדרתי של מוליכים מאופיין בעיקרון פעולה יחיד, לפיו הזרם זורם מפלוס למינוס, בהתאמה, הפוטנציאל יורד. בדיאגרמות חיווט, התנגדות החיווט נלקחת כ-0, מכיוון שהיא זניחה.

חיבור מקביל מניח שרכיבי המעגל מחוברים למקור במקביל ומופעלים בו זמנית. חיבור טורי פירושו שמוליכי ההתנגדות מחוברים ברצף קפדני בזה אחר זה.

בעת החישוב, נעשה שימוש בשיטת האידיאליזציה, אשר מפשטת מאוד את ההבנה. למעשה, במעגלים חשמליים, הפוטנציאל יורד בהדרגה בתהליך המעבר דרך החיווט והאלמנטים הכלולים בחיבור מקביל או סדרתי.

חיבור סדרתי של מוליכים

סכימת החיבור הטורי מרמזת שהם מופעלים ברצף מסוים, אחד אחרי השני. יתרה מכך, החוזק הנוכחי בכולם שווה. אלמנטים אלו יוצרים מתח כולל באתר. מטענים אינם מצטברים בצמתים של המעגל החשמלי, כי אחרת ייראה שינוי במתח ובזרם. עם מתח קבוע, הזרם נקבע לפי ערך ההתנגדות של המעגל, לכן, במעגל סדרתי, ההתנגדות משתנה אם עומס אחד משתנה.

החיסרון של תכנית כזו הוא העובדה שבמקרה של כשל של אלמנט אחד, השאר גם מאבדים את היכולת לתפקד, מכיוון שהמעגל נשבר. דוגמה לכך היא זר שלא עובד אם נורה אחת נשרפת. זהו הבדל מרכזי מחיבור מקביל, שבו האלמנטים יכולים לפעול בנפרד.

המעגל הסדרתי מניח שבשל החיבור החד-מפלס של המוליכים, ההתנגדות שלהם שווה בכל נקודה ברשת. ההתנגדות הכוללת שווה לסכום הפחתת המתח של האלמנטים הבודדים של הרשת.

עם סוג זה של חיבור, תחילתו של מוליך אחד מחובר לקצה אחר. המאפיין המרכזי של החיבור הוא שכל המוליכים נמצאים על אותו חוט ללא ענפים, וזרם חשמלי אחד זורם בכל אחד מהם. עם זאת, המתח הכולל שווה לסכום המתחים על כל אחד מהם. אתה יכול גם לשקול את החיבור מנקודת מבט אחרת - כל המוליכים מוחלפים בנגד שווה ערך אחד, והזרם עליו זהה לזרם הכולל שעובר דרך כל הנגדים. המתח הכולל השקול הוא סכום ערכי המתח על פני כל נגד. זהו ההבדל הפוטנציאלי על פני הנגד.

שימוש בחיבור טורי שימושי כאשר ברצונך להפעיל ולכבות באופן ספציפי מכשיר ספציפי. למשל, פעמון חשמלי יכול לצלצל רק כאשר יש חיבור למקור מתח ולחצן. הכלל הראשון אומר שאם אין זרם על לפחות אחד ממרכיבי המעגל, אז זה לא יהיה על השאר. בהתאם לכך, אם יש זרם במוליך אחד, הוא נמצא באחרים. דוגמה נוספת תהיה פנס המופעל באמצעות סוללה, שמאיר רק כאשר יש סוללה, נורה פועלת וכפתור לחוץ.

במקרים מסוימים, תכנית סדרתית אינה מעשית. בדירה שבה מערכת התאורה מורכבת מהרבה מנורות, פמוטים, נברשות, לא כדאי לארגן תוכנית מסוג זה, שכן אין צורך להדליק ולכבות את האורות בכל החדרים בו זמנית. לצורך כך עדיף להשתמש בחיבור מקביל על מנת להדליק את האור בחדרים בודדים.

חיבור מקביל של מוליכים

במעגל מקביל, מוליכים הם קבוצה נגדים, שחלק מהקצוות שלו מורכבים לצומת אחד, והשני - לצומת השני. ההנחה היא שהמתח בסוג החיבור המקביל זהה בכל חלקי המעגל. חלקים מקבילים של המעגל החשמלי נקראים ענפים ועוברים בין שני צמתים מחברים, יש להם אותו מתח. מתח זה שווה לערך על כל מוליך. סכום האינדיקטורים, ההדדיות של ההתנגדות של הענפים, הפוך גם ביחס להתנגדות של קטע נפרד של מעגל המעגל המקביל.

עם חיבורים מקבילים וסדרתיים, המערכת לחישוב ההתנגדויות של מוליכים בודדים שונה. במקרה של מעגל מקביל, הזרם זורם דרך הענפים, מה שמגביר את מוליכות המעגל ומפחית את ההתנגדות הכוללת. כאשר מספר נגדים בעלי ערכים דומים מחוברים במקביל, ההתנגדות הכוללת של מעגל חשמלי כזה תהיה פחות מנגד אחד שווה מספר פעמים למספר הנגדים במעגל.

לכל ענף יש נגד אחד, והזרם החשמלי, כשהוא מגיע לנקודת ההסתעפות, מתחלק ומתפצל לכל נגד, ערכו הסופי שווה לסכום הזרמים על כל ההתנגדויות. כל הנגדים מוחלפים בנגד שווה ערך אחד. בהחלת חוק אוהם, ערך ההתנגדות מתברר - במעגל מקביל מסוכמים את הערכים ההדדיים של ההתנגדויות על הנגדים.

עם מעגל זה, הערך הנוכחי עומד ביחס הפוך לערך ההתנגדות. הזרמים בנגדים אינם מחוברים זה לזה, כך שאם אחד מהם כבוי, זה לא ישפיע בשום אופן על האחרים. מסיבה זו, סכימה כזו משמשת במכשירים רבים.

בהתחשב באפשרויות השימוש במעגל מקביל בחיי היומיום, רצוי לשים לב למערכת התאורה של הדירה. כל המנורות והנברשות חייבות להיות מחוברות במקביל, ובמקרה זה הפעלה וכיבוי של אחת מהן אינה משפיעה על פעולת המנורות האחרות. ובכך מוסיף החלף כל נורה בסניף המעגל, ניתן להדליק ולכבות את המנורה המתאימה לפי הצורך. כל שאר המנורות פועלות באופן עצמאי.

כל מכשירי החשמל מחוברים במקביל לרשת חשמל של 220 וולט, ואז הם מחוברים למרכזייה. כלומר, כל המכשירים מחוברים ללא קשר לחיבור של מכשירים אחרים.

חוקי סדרה וחיבור מקבילי של מוליכים

להבנה מפורטת בפועל של שני סוגי התרכובות, אנו מציגים נוסחאות המסבירות את החוקים של סוגי תרכובות אלו. חישוב ההספק עבור חיבור מקביל וסדרתי שונה.

במעגל סדרתי, יש אותו חוזק זרם בכל המוליכים:

I = I1 = I2.

על פי חוק אוהם, סוגים אלה של חיבורי מוליכים מוסברים בצורה שונה במקרים שונים. אז, במקרה של מעגל סדרתי, המתחים שווים זה לזה:

U1 = IR1, U2 = IR2.

בנוסף, המתח הכולל שווה לסכום המתחים של המוליכים הבודדים:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

ההתנגדות הכוללת של המעגל החשמלי מחושבת כסכום ההתנגדויות האקטיביות של כל המוליכים, ללא קשר למספרם.

במקרה של מעגל מקביל, המתח הכולל של המעגל דומה למתח של האלמנטים הבודדים:

U1 = U2 = U.

והחוזק הכולל של הזרם החשמלי מחושב כסכום הזרמים הזמינים בכל המוליכים הממוקמים במקביל:

I = I1 + I2.

כדי להבטיח את היעילות המקסימלית של רשתות חשמל, יש צורך להבין את המהות של שני סוגי החיבורים וליישם אותם כראוי, תוך שימוש בחוקים וחישוב הרציונליות של יישום מעשי.

חיבור מעורב של מוליכים

ניתן לשלב חיבורי התנגדות סדרתיים ומקבילים במעגל חשמלי אחד במידת הצורך. לדוגמה, מותר לחבר נגדים מקבילים בסדרה לנגד אחר או לקבוצה שלהם, סוג זה נחשב משולב או מעורב.

במקרה כזה, ההתנגדות הכוללת מחושבת על ידי לקיחת סכום הערכים עבור החיבור המקביל במערכת ועבור החיבור הסדרתי. ראשית עליך לחשב את ההתנגדות המקבילה של הנגדים בסדרה, ולאחר מכן את האלמנטים של המקביל. חיבור טורי נחשב בראש סדר העדיפויות, ומעגלים מסוג משולב זה משמשים לעתים קרובות במכשירי חשמל ומכשירי חשמל ביתיים.

אז, בהתחשב בסוגי החיבורים של מוליכים במעגלים חשמליים ובהתבסס על חוקי התפקוד שלהם, אפשר להבין היטב את המהות של ארגון המעגלים של רוב מכשירי החשמל הביתיים. עם חיבורים מקבילים וסדרתיים, החישוב של אינדיקטורים של התנגדות וחוזק זרם שונה. הכרת עקרונות החישוב והנוסחאות, אתה יכול להשתמש במיומנות בכל סוג של ארגון מעגל כדי לחבר אלמנטים בצורה הטובה ביותר וביעילות מרבית.

מאמרים דומים: