Struja u električnom krugu prolazi kroz vodiče od izvora napona do opterećenja, odnosno do svjetiljki, aparata. U većini slučajeva, bakrene žice se koriste kao vodiči. Krug može imati nekoliko elemenata s različitim otporima. U krugu instrumenta vodiči se mogu spojiti paralelno ili serijski, a mogu biti i mješoviti tipovi.
Element shema s otporom koji se naziva otpornik, napon danog elementa je razlika potencijala između krajeva otpornika. Paralelno i serijsko električno povezivanje vodiča karakterizira jedno načelo rada, prema kojem struja teče od plusa do minusa, odnosno potencijal se smanjuje. Na dijagramima ožičenja, otpor ožičenja uzima se kao 0, budući da je zanemariv.
Paralelno spajanje pretpostavlja da su elementi strujnog kruga paralelno spojeni na izvor i da su uključeni u isto vrijeme. Serijski spoj znači da su otporni vodiči povezani u strogom slijedu jedan za drugim.
Prilikom izračunavanja koristi se metoda idealizacije koja uvelike pojednostavljuje razumijevanje. Zapravo, u električnim krugovima potencijal se postupno smanjuje u procesu kretanja kroz ožičenje i elemente koji su uključeni u paralelnu ili serijsku vezu.
Sadržaj
Serijski spoj vodiča
Shema serijske veze podrazumijeva da su uključeni u određenom slijedu, jedan za drugim. Štoviše, jačina struje u svima je jednaka. Ovi elementi stvaraju ukupni napon na mjestu. Naboji se ne akumuliraju u čvorovima električnog kruga, jer bi se inače uočila promjena napona i struje. Kod konstantnog napona struja je određena vrijednošću otpora kruga, stoga se u serijskom krugu otpor mijenja ako se promijeni jedno opterećenje.
Nedostatak takve sheme je činjenica da u slučaju kvara jednog elementa, ostali također gube sposobnost funkcioniranja, budući da je krug prekinut. Primjer je vijenac koji ne radi ako pregori jedna žarulja. To je ključna razlika u odnosu na paralelnu vezu, gdje elementi mogu djelovati pojedinačno.
Serijski krug pretpostavlja da je zbog jednorazinskog povezivanja vodiča njihov otpor jednak u bilo kojoj točki mreže. Ukupni otpor jednak je zbroju smanjenja napona pojedinih elemenata mreže.
Kod ove vrste veze početak jednog vodiča je spojen na kraj drugog. Ključna značajka veze je da su svi vodiči na istoj žici bez grana, a kroz svaki od njih teče po jedna električna struja. Međutim, ukupni napon jednak je zbroju napona na svakom od njih. Također možete razmotriti vezu s druge točke gledišta - svi vodiči su zamijenjeni jednim ekvivalentnim otpornikom, a struja na njemu jednaka je ukupnoj struji koja prolazi kroz sve otpornike. Ekvivalentni ukupni napon je zbroj vrijednosti napona na svakom otporniku. Ovo je razlika potencijala na otporniku.
Korištenje serijske veze korisno je kada želite posebno uključiti i isključiti određeni uređaj. Na primjer, električno zvono može zazvoniti samo kada postoji priključak na izvor napona i gumb. Prvo pravilo kaže da ako nema struje na barem jednom od elemenata strujnog kruga, onda je neće biti ni na ostalim. Prema tome, ako postoji struja u jednom vodiču, ona je u ostalima. Drugi primjer bi bila baterijska svjetiljka, koja svijetli samo kada postoji baterija, ispravna žarulja i pritisnut gumb.
U nekim slučajevima, serijska shema nije praktična. U stanu u kojem se sustav rasvjete sastoji od mnogo svjetiljki, svijećnjaka, lustera, ne biste trebali organizirati shemu ove vrste, jer nema potrebe istovremeno paliti i gasiti svjetla u svim sobama. U tu svrhu bolje je koristiti paralelnu vezu kako bi se moglo upaliti svjetlo u pojedinim prostorijama.
Paralelno spajanje vodiča
U paralelnom krugu vodiči su skup otpornici, čiji su neki krajevi sastavljeni u jedan čvor, a drugi - u drugi čvor. Pretpostavlja se da je napon u paralelnom tipu spoja isti u svim dijelovima strujnog kruga. Paralelni dijelovi električnog kruga nazivaju se grane i prolaze između dva spojna čvora, imaju isti napon. Taj je napon jednak vrijednosti na svakom vodiču. Zbroj pokazatelja, recipročan otpor grana, također je inverzan u odnosu na otpor zasebnog dijela kruga paralelnog kruga.
Kod paralelnih i serijskih spojeva sustav za izračun otpora pojedinih vodiča je drugačiji. U slučaju paralelnog kruga struja teče kroz grane, što povećava vodljivost kruga i smanjuje ukupni otpor. Kada je nekoliko otpornika sličnih vrijednosti spojeno paralelno, ukupni otpor takvog električnog kruga bit će manji od jednog otpornika više puta jednak broju otpornika u krugu.
Svaka grana ima jedan otpornik, a električna struja, kada dođe do točke grananja, dijeli se i divergira na svaki otpornik, njena konačna vrijednost jednaka je zbroju struja na svim otporima. Svi otpornici se zamjenjuju jednim ekvivalentnim otpornikom. Primjenom Ohmovog zakona, vrijednost otpora postaje jasna - u paralelnom krugu zbrajaju se vrijednosti recipročne otpornosti na otpornicima.
Kod ovog strujnog kruga vrijednost struje je obrnuto proporcionalna vrijednosti otpora. Struje u otpornicima nisu međusobno povezane, pa ako se jedan od njih isključi, to nikako neće utjecati na ostale. Zbog toga se takva shema koristi u mnogim uređajima.
S obzirom na mogućnosti korištenja paralelnog kruga u svakodnevnom životu, preporučljivo je napomenuti sustav rasvjete stana. Sve svjetiljke i lusteri moraju biti spojeni paralelno, u tom slučaju paljenje i gašenje jedne od njih ne utječe na rad ostalih svjetiljki. Tako dodajući sklopka svaku žarulju u grani strujnog kruga, po potrebi možete uključiti i isključiti odgovarajuću žarulju. Sve ostale svjetiljke rade samostalno.
Svi električni uređaji su spojeni paralelno na mrežu od 220 V, a zatim se spajaju na centralu. Odnosno, svi uređaji su povezani bez obzira na povezivanje drugih uređaja.
Zakoni serijskog i paralelnog povezivanja vodiča
Za detaljno razumijevanje u praksi obje vrste spojeva, predstavljamo formule koje objašnjavaju zakonitosti ovih vrsta spojeva. Proračun snage za paralelno i serijsko povezivanje je različit.
U serijskom krugu postoji ista jačina struje u svim vodičima:
I = I1 = I2.
Prema Ohmovom zakonu, ove vrste povezivanja vodiča se različito objašnjavaju u različitim slučajevima. Dakle, u slučaju serijskog kruga, naponi su međusobno jednaki:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Osim toga, ukupni napon jednak je zbroju napona pojedinih vodiča:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Ukupni otpor električnog kruga izračunava se kao zbroj aktivnih otpora svih vodiča, bez obzira na njihov broj.
U slučaju paralelnog kruga, ukupni napon kruga je sličan naponu pojedinih elemenata:
U1 = U2 = U.
A ukupna snaga električne struje izračunava se kao zbroj struja koje su dostupne u svim paralelnim vodičima:
I = I1 + I2.
Kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost električnih mreža, potrebno je razumjeti bit obje vrste veza i primijeniti ih na odgovarajući način, koristeći zakone i izračunavajući racionalnost praktične provedbe.
Mješoviti spoj vodiča
Serijski i paralelni otporni spojevi mogu se po potrebi kombinirati u jedan električni krug. Na primjer, dopušteno je spajanje paralelnih otpornika u seriju na drugi otpornik ili njihovu skupinu, ovaj tip se smatra kombiniranim ili mješovitim.
U tom se slučaju ukupni otpor izračunava uzimajući zbroj vrijednosti za paralelni spoj u sustavu i za serijski spoj. Najprije morate izračunati ekvivalentni otpor otpornika u nizu, a zatim i elemente paralelnih. Serijska veza smatra se prioritetom, a krugovi ovog kombiniranog tipa često se koriste u kućanskim aparatima i aparatima.
Dakle, s obzirom na vrste veza vodiča u električnim krugovima i na temelju zakona njihovog funkcioniranja, može se u potpunosti razumjeti bit organizacije krugova većine kućanskih električnih aparata. Kod paralelnih i serijskih veza izračunavanje pokazatelja otpora i jakosti struje je drugačije. Poznavajući principe izračuna i formule, možete kompetentno koristiti svaku vrstu organizacije kruga za povezivanje elemenata na najbolji način i s maksimalnom učinkovitošću.
Slični članci:
