Свойства параллельного соединения резисторов

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:

  1. С правого края – правый.
  2. С левого края – левый.

Особенности включения

Для упрощения темы смешанного соединения резисторов решение задач следует ограничить схемами с подключением к источнику постоянного тока без реактивных компонентов. В этом случае можно исключить сложные колебательные процессы, сопряженные с циклами изменения потребления энергии в нагрузке. Для определения базовых зависимостей достаточно использовать классическую формулу закона Ома:

I (ток) = U (напряжение) / R (сопротивление).

Основные виды соединений

На первой части рисунка показан последовательный проводник. Одинаковый ток можно измерить в любом разрыве с помощью мультиметра. Но даже без экспериментов понятно, что такой результат обеспечен единством пути его прохождения, который создан без разветвлений. Однако при установке разных резисторов (R1≠R2≠R3) напряжение на отдельных элементах отличается (U1≠U2≠U3). Суммарная величина будет равна потенциалу на клеммах источника питания (Uип = U1 + U2 + U3). Аналогичным образом вычисляют суммарное сопротивление:

Rобщ = R1 + R2 + R3.

Следующий пример – параллельное подключение. Здесь каждый ток проходит после разветвления по своему пути (ветке). По предыдущему алгоритму рассуждений несложно установить соответствующие зависимости:

  • если R1≠R2≠R3, то I1≠I2≠I3;
  • Iип = I1 + I2 + I3;

Если использовано параллельное соединение, формула для напряжений трансформируется в равенство:

Uип = U1 = U2 = U3.

К сведению. Другие виды соединений – это комбинации представленных вариантов. На отдельных участках цепи действительны рассмотренные выше правила.

Понятие и определение

Схема параллельного подключения резисторов

❗ Как подсчитать СОЕДИНЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ. Параллельное и последовательное соединение проводников

Параллельное соединение резисторов имеет некоторый принцип, согласно которому, выводы одного изделия подключены и работают с аналогичными выводами другого. Создаются подобные решения, чтобы специально формировать более трудные по своему составу и компоновке схемы.

Если посмотреть на изображение параллельного соединения, заметно, что ко всем элементам прилагается одинаковое напряжение. То есть, при параллельном соединении резисторов, на каждом из них будет одинаковое напряжение.

Получается, что ток разделяется на несколько «ручейков». То есть, при параллельном соединении резисторов сила тока, протекающего через каждый из элементов, отличается. I = I1+I2+I3. И зависит сила тока (согласно тому же закону Ома) от сопротивления каждого участка цепи. В случае с параллельным соединением резисторов — от их номинала.

Схема параллельного соединения резисторов

Так выглядит параллельное соединение резисторов на схеме

Общее сопротивление участка цепи при таком соединении становится ниже. Его высчитывают по формуле:

Такая форма хоть и понятна, но неудобна. Формула расчета сопротивления параллельно подключенных резисторов получается тем сложнее, чем больше элементов соединены параллельно. Но больше двух-трех редко кто объединяет, так что на практике достаточно знать только две формулы приведенные ниже.

Советуем к прочтению: Последовательное соединение проводников — схемы, законы, форумы

Формулы расчета: два резистора соединены параллельно и три резистора соединены параллельно

Формулы расчета сопротивления при параллельном подключении двух и трех резисторов

Если подставить значения в эти формулы, то заметим, что результат будет меньше, чем сопротивление резистора с наименьшим номиналом. Это стоит запомнить: результирующее сопротивление включенных параллельно резисторов будет ниже самого маленького номинала.

Формула параллельного соединения резисторов

Расчет параллельного соединения резисторов производится по следующей формуле:

Rобщ = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + … + 1 / Rn) , где

Rобщ— общее эквивалентное сопротивление резисторов,
R1, R2, R3, … Rn — сопротивления каждого резистора в данной цепи.

Формула конечно простая, но при большом количестве резисторов пользоваться ею становится не удобно и можно сделать много ошибок. Поэтому калькулятор — это лучшее решение чтобы самостоятельно выполнить расчет общего сопротивления резисторов при параллельном соединении.

Параллельное соединение проводников

При параллельном соединении начала всех проводников соединяются в одной общей точке электрической цепи, а их концы — в другой.

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение используют в тех случаях, когда необходимо подключать электроприборы независимо друг от друга. Например, если отключить чайник, то холодильник будет продолжать работать. А когда в люстре перегорает одна лампочка, остальные все так же освещают комнату.

Приведем еще несколько примеров применения параллельного способа соединения:

  • освещение в больших торговых залах;
  • бытовые электроприборы в квартире;
  • компьютеры в кабинете информатики;
  • вольтметр для измерения напряжения на участке цепи.

Параллельное соединение проводников: формулы

Схема параллельном соединения проводников

  1. Напряжение при параллельном соединении в любых частях цепи одинаково: U = U1 = U2 = … = Un. Как вы помните, все бытовые электроприборы рассчитаны на одинаковое номинальное напряжение 220 В. Да и согласитесь, куда проще делать все розетки одинаковыми, а не рассчитывать напряжение для каждого прибора при их последовательном соединении.
  2. Сила тока при параллельном соединении (в неразветвленной части цепи) равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединенных проводниках: Iэкв = I1 + I2 + … + In. Электрический ток растекается по ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям. Если сопротивления в ветвях равны, то и ток при параллельном соединении делится между ними поровну.
  3. Общее сопротивление цепи определяется по формуле: 1 / Rэкв = 1 / R1 + 1 / R2 + … + 1 / Rn. Для двух параллельно соединенных проводников формулу можно записать иначе: Rэкв = (R1 · R2) / (R1 + R2).

Если n одинаковых проводников, каждый из которых имеет сопротивление R1, соединены параллельно, то общее сопротивление участка цепи можно найти, разделив сопротивление одного из проводников на их количество:

Вернемся к Анфисе и ее гирлянде. Мы уже разобрались, почему перестали гореть все зеленые лампочки. Пришло время узнать, почему продолжили гореть все остальные. В современных гирляндах используют параллельное и последовательное соединение одновременно. Например, лампочки одного цвета соединяют последовательно, а с другими цветами — параллельно. Таким образом, отключение ветви с зелеными лампочками не повлияло на работу остальной части цепи.

Пример решения задачи

Два резистора с сопротивлениями 10 Ом и 11 Ом соответственно соединены параллельно и подключены к напряжению 220 В. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

Решение.

  1. Определим общее сопротивление при параллельном соединении проводников: R = (R1 · R2) / (R1 + R2) = (10 · 11) / (10 + 11) = 110 / 21 Ом ≈ 5,24 Ом.
  2. По закону Ома определим силу тока в цепи: I = U / R = 220 / (110 / 21) = 42 А.

Ответ: сила тока в неразветвленной части цепи равна 42 А.

Выберите идеального репетитора по физике
15 000+ проверенных преподавателей со средним рейтингом 4,8. Учтём ваш график и цель обучения

Выберите идеального репетитора по физике

Смешанное соединение проводников

Зачастую реальные электрические схемы оказываются сложнее, поэтому используют различные комбинации последовательного и параллельного способов соединения. Такой способ соединения называется смешанным. Смешанное соединение проводников предполагает использование последовательного и параллельного способов соединения в одной цепи.

Алгоритм решения задач со смешанным соединением проводников:

  1. Прочитать условие задачи, начертить схему электрической цепи, при необходимости пронумеровать проводники.
  2. Проанализировать схему, т. е. найти участки, где используется только последовательное или только параллельное соединение проводников. Определить сопротивление на этих участках.
  3. Выяснить вид соединения участков между собой. Найти общее сопротивление всей цепи.
  4. С помощью закона Ома и законов последовательного и параллельного соединения проводников найти распределения токов и напряжений в цепи.

Пример решения задачи

Решение задачи на смешанное соединение проводников

На рисунке показана схема электрической цепи. Сопротивления резисторов одинаковы и равны 12 Ом. Напряжение источника — 100 В. Какова сила тока, протекающего через резистор R4?

Решение.

  1. Проанализируем данную схему. Резисторы R2 и R3 соединены между собой последовательно, а с резистором R4 — параллельно. Весь этот участок соединен последовательно с источником тока и резистором R1.
  2. Определим сопротивление последовательно соединенных резисторов R2 и R3: R23 = R2 + R3 = 12 + 12 = 24 Ом.
  3. Найдем общее сопротивление резистора R4 и участка 2–3, соединенных параллельно: R234 = (R23 · R4) / (R23 + R4) = (24 · 12) / (24 + 12) = 8 Ом.
  4. Определим общее сопротивление всей цепи как сумму включенных последовательно резистора R1 и участка 2–3–4: Rэкв = R1 + R234 = 12 + 8 = 20 Ом.
  5. По закону Ома найдем силу тока в неразветвленной части цепи: I = U / Rэкв = 200 / 20 = 5 А.
  6. По закону Ома определим напряжение на участке, состоящем из резисторов R2, R3, R4: Uэкв1 = I · R234 = 5 · 8 = 40 В.
  7. Поскольку при параллельном соединении напряжение одинаково, то напряжение на резисторе R4 также равно 40 В. По закону Ома найдем силу тока, протекающего через резистор R4: I4 = Uэкв1 / R4 = 40 / 12 ≈ 3,3 А.

Ответ: через резистор R4 протекает ток силой приблизительно 3,3 А.

Мы разобрали довольно много формул последовательного и параллельного подключения проводников. А запомнить их можно с помощью вот таких схем:

Последовательное соединение проводников: шпаргалка

Параллельное соединение проводников: шпаргалка

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи. На уроках вы научитесь составлять самые разнообразные электрические цепи и решать задачи с ними, а также узнаете об их применении в жизни. Ждем вас!

Коротко о главном

Резистор ограничивает ток в электроцепи, преобразуя электричество в тепловую энергию. Характеризуется величиной сопротивления. Разделяется на постоянный и переменный с возможностью регулировки параметра. Рассчитывается по закону Ома.

Соединяются резисторы 3-мя способами:

  1. Параллельно.
  2. Последовательно.
  3. Смешанно.

Для расчета в каждом случае используется своя формула. Последовательно-параллельное соединение рассчитывается поэтапно. Применяются резисторы в качестве токоограничителя, элемента стягивания и подтягивания и делителя напряжения.

Вопрос 14. Смешанное соединение резисторов. Расчёт входного сопротивления, токов, напряжений и мощностей

Рассчитайте все токи и направьте их

В задачах такого типа используются свойства последовательного и параллельного соединения, законы Ома, формулы нахождения мощностей:

— закон Ома для участка цепи

— закон Ома для замкнутой цепи

— мощность потерь внутри источника

Находим входное сопротивление:

Находим общий ток (который идёт через источник):

Не забудьте направить токи!

Иногда в задаче просят проверить себя, записав уравнение баланса мощностей:

В данной задаче пусть по условию: , а , тогда:

— уравнение баланса мощностей (если уравнение ложно, то в решении задачи есть ошибка!)

Вопрос 15. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость напряжения, тока и КПД цепи от сопротивления нагрузки

Пусть сопротивление R изменяется от до .

Построение зависимости тока, напряжения, КПД в функции от сопротивления

1. Зависимость тока от сопротивления

К с увеличением сопротивления ток в цепи падает;

К ток максимальный в режиме короткого замыкания.

2. Зависимость напряжения от сопротивления

К с увеличением сопротивления напряжение на зажимах источника возрастает;

К напряжение максимально в режиме холостого хода и равно ЭДС.

3. Зависимость КПД от сопротивления

К КПД максимально и равно 1 в режиме холостого хода. Но использовать такой режим практически невозможно, т. к. цепь разомкнута.

К В согласованном режиме КПД равно 50 %.

Формула для вычисления напряжения

При данном виде соединения все линии будут находиться в двух точках. Потому напряжение для всех резисторов будет равным.

Вам это будет интересно Особенности полупроводников

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.

В 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.

Помогла статья? Оцените

Примеры применения при параллельном соединении

Конструктивно, каждый резистор рассчитан на некоторый рабочий диапазон температурного воздействия. Увеличение порога вызовет разрушение места пайки, соединения, самой детали, даже расположенных соседних блоков. Стоит помнить, что существуют одновременные соединения резисторов, приведённая компоновка способна нарушить функциональность и исправное состояние.

Благодаря использованию автоматических схем определения рабочих показателей можно переставлять резисторы, устанавливать в конкретном месте различные светодиоды, корректировать уровень сигнала на выходе.

Параллельное подключение

Видео

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Вам также может быть интересно

TL494

Многие современные импульсные блоки питания изготовляются с использованием микросхем TL494. Это наиболее распространённый ШИМ-контроллер, который обладает высокими эксплуатационными качествами и универсальным применением. Он часто используется радиолюбителями для самостоятельной…

ne555

В 70 годы роль изделия NE555 отводилась в основном «таймерной» конструкции, которую делали массы радиолюбителей. Технические характеристики Эксплуатационные параметры NE555 отражают параметры: Потенциал от ИП +4.5 до +18В….

Маркировка

Стабилизатор достаточно популярен у радиолюбителей. Может использоваться в светодиодных устройствах. Благодаря его применению в сочетании с несколькими иными радиодеталями, можно получить просто колоссальные результаты. Чем является Микросхема позиционирует…

Сопротивление проводника

В статье разберём, что такое электрическое сопротивление, его виды, как образуется проводимость в материале и в чём измеряется, от чего зависит. Научимся рассчитывать сопротивление по формулам и рассмотрим, какое сопротивление…

Freevoc

Приветствую! Несколько лет назад я увидел видео на Youtube по теме разработки умного дома, там было всё очень просто и с первого раза у меня получилось запустить, настроить…

Металлоискатель используют для поиска руды, металлолома, монет, боевых орудий, ювелирных украшений и прочих изделий из металла. Его можно использовать в профессиональных и любительских целях. Предназначение металлоискателя Прибор для…

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий