Conexiune serială și paralelă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 28 ianuarie 2021; verificările necesită 12 modificări .

Conexiunile în serie și paralele în inginerie electrică sunt cele două modalități principale de conectare a elementelor unui circuit electric . Când sunt conectate în serie, toate elementele sunt conectate între ele, astfel încât secțiunea lanțului care le include să nu aibă un singur nod . Cu o conexiune paralelă, toate elementele incluse în lanț sunt unite prin două noduri și nu au conexiuni cu alte noduri, cu excepția cazului în care acest lucru contrazice condiția.

Când conductoarele sunt conectate în serie, puterea curentului în toți conductorii este aceeași. În acest caz, tensiunea totală din circuit este egală cu suma tensiunilor de la capetele fiecărui conductor.

Cu o conexiune paralelă, căderea de tensiune între două noduri care combină elementele circuitului este aceeași pentru toate elementele. În acest caz , reciproca rezistenței totale a circuitului este egală cu suma reciprocelor rezistențelor conductoarelor conectate în paralel.

Conexiune serială

Când conductoarele sunt conectate în serie, puterea curentului în orice parte a circuitului este aceeași: (deoarece puterea curentului este determinată de numărul de electroni care trec prin secțiunea transversală a conductorului și dacă nu există noduri în circuit, atunci toți electronii din el vor curge de-a lungul unui conductor). $I\mathrm {=} I_{1}=I_{2}=\cdots =I_{n)$

Tensiunea totală din circuit atunci când este conectat în serie, sau tensiunea la polii sursei de alimentare, este egală cu suma tensiunilor din secțiunile individuale ale circuitului :. $U\mathrm {=} U_{1}+U_{2}+\cdots +U_{n)$

Rezistori

R=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}

Inductor

L=L_{1}+L_{2}+\cdots +L_{n}

Condensator electric

{\frac {1}{C}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_ {n}}}

Memristors

M=M_{1}+M_{2}+\cdots +M_{n}

Comutatoare

Circuitul este închis când toate comutatoarele sunt închise. Circuitul este deschis când cel puțin un comutator este deschis. (Consultați și operațiunea ȘI logică ).

Conexiune paralelă

Puterea curentului în partea neramificată a circuitului este egală cu suma intensităților curentului din conductorii individuali conectați în paralel: $I\mathrm {=} I_{1}+I_{2}+\cdots +I_{n)$

Tensiunea la secțiunile de circuit AB și la capetele tuturor conductoarelor conectate în paralel este aceeași: $U\mathrm {=} U_{1}=U_{2}=\cdots =U_{n}$

Rezistori

Când rezistențele sunt conectate în paralel, se adaugă valori care sunt invers proporționale cu rezistența (adică conductivitatea totală este suma conductivităților fiecărui rezistor ) ${\frac {1}{R}}$ ${\frac {1}{R_{i))}$

Dacă circuitul poate fi împărțit în subblocuri imbricate conectate în serie sau în paralel între ele, atunci se calculează mai întâi rezistența fiecărui subbloc, apoi fiecare subbloc este înlocuit cu rezistența echivalentă, astfel se găsește rezistența totală (dorită).

Dovada

Deoarece sarcina este conservată atunci când curentul este ramificat (vezi legile lui Kirchhoff ), atunci: $I=I_{1}+I_{2}+I_{3}+\ldots$

Din legea lui Ohm, curentul prin fiecare rezistor este:, dar diferența de potențial între toate rezistențele va fi aceeași, așa că rescriem ecuația pentru suma curenților: $eu_i$ $I_{i}={\frac {U_{i}}{R_{i}}}$ ${\frac {U}{R}}={\frac {U}{R_{1}}}+{\frac {U}{R_{2}}}+{\frac {U}{R_ {3}}}+\ldots$

Împărțiți totul și obțineți conductivitatea totală și rezistența totală $U$ ${\frac {1}{R}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_ {3}}}+\ldots$ $R={\frac {1}{{\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2)}}+{\frac {1}{R_{3 }}}+\ldots}}$

Pentru două rezistențe conectate în paralel, rezistența lor totală este : $R={\frac {R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}$

Dacă , atunci rezistența totală este: . ${\displaystyle R_{1}=R_{2}=R_{3}=...=R_{n))$ $R={\frac {R_{1}}{n}}$

Când rezistențele sunt conectate în paralel, rezistența lor totală va fi mai mică decât cea mai mică dintre rezistențe.

Inductor

{\frac {1}{L_{{\mathrm {total}}}}}={\frac {1}{L_{1}}}+{\frac {1}{L_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{L_{n}}}

Condensator electric

C_{{\mathrm {total}}}=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}

Memristors

M_{{total}}=M_{1}\|M_{2}\|\cdots \|M_{n}=\left(M_{1}^{{-1}}+M_{2}^{{ -1}}+\cdots +M_{n}^{{-1}}\right)^{{-1}}

Comutatoare

Circuitul este închis atunci când cel puțin unul dintre comutatoare este închis. (Consultați și operațiunea SAU logică ).

Exemple de utilizare

Baterii de celule galvanice sau acumulatori , în care sursele individuale de curent chimic sunt conectate în serie (pentru a crește tensiunea) sau în paralel (pentru a crește curentul).
Reglarea puterii unui dispozitiv electric, format din mai mulți consumatori identici de energie electrică, prin comutarea acestora de la conexiunea paralelă la conexiune serială. In acest fel se regleaza puterea arzatorului unei sobe electrice, formata din mai multe spirale; puterea (viteza) unei locomotive electrice cu mai multe motoare de tractiune.
Divizor de tensiune
Balast
Shunt

Vezi și

Literatură