Հաջորդական և զուգահեռ շղթաների հասկացողություն

Հաջորդական և զուգահեռ սխեմաների հասկացողություն

Էլեկտրական սխեման բաղադրիչների՝ ինչպիսիք են մարտկոցները, լույսերը, դիմադրությունները, անջատիչները և լարերը, մի շարք է, որոնք կազմում են փակ ուղի էլեկտրական հոսանքի հոսքի համար: Հիմնական էլեկտրատեխնիկայում ամենատարածված երկու տեսակներն են՝ հաջորդական և զուգահեռ միացումները: Թեև երկուսն էլ կարող են պարզ թվալ, դրանց տարբերությունները զգալիորեն որոշում են, թե ինչպես են հոսանքը, լարումը և հզորությունը գործում համակարգում: Հաջորդական և զուգահեռ միացումների հասկացողությունը կօգնի մեզ կարդալ սխեմաները, լուծել պարզ էլեկտրական խնդիրներ տանը և նույնիսկ նախագծել անվտանգ և արդյունավետ էլեկտրոնային սարքեր:

Հիմնական հասկացություններ՝ հոսանք, լարում և դիմադրություն

Նախքան հաջորդական և զուգահեռ շղթաներին անցնելը, մենք պետք է հասկանանք երեք հիմնական մեծություններ՝

1. Հոսանքը (I) էլեկտրական լիցքի հոսքն է, որը հոսում է շղթայում, միավորը ամպեր է (A):
2. Վոլտաժը (V) «ճնշման» կամ էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունն է, որը թույլ է տալիս հոսանքին հոսել, միավորը վոլտն է (V):
3. Դիմադրությունը (R) էլեկտրական հոսանքի հոսքի խոչընդոտն է, միավորը՝ օհմ (Ω):

Այս երեք մեծությունները կապված են Օմի օրենքով՝
V = I × R
Այս բանաձևը հիմք է հանդիսանում հաջորդական և զուգահեռ միացումների վարքագծի հաշվարկման համար։

Հաջորդական միացում. Մեկ ուղի, մեկ հոսանք

Հաջորդական սխեման էլեկտրական բաղադրիչների դասավորություն է, որոնք հաջորդաբար միացված են մեկ ուղիով։ Սա նշանակում է, որ էլեկտրական հոսանքն ունի միայն մեկ ուղի։ Պարզ օրինակ է մի քանի լամպեր, որոնք դասավորված են շարքով մեկ մալուխի վրա՝ առանց որևէ ճյուղավորման։

Հաջորդական սխեմաների բնութագրերը

1. Հոսանքը նույնն է բոլոր բաղադրիչներում
Քանի որ կա միայն մեկ ուղի, յուրաքանչյուր բաղադրիչով անցնող հոսանքի քանակը նույնն է.
I_ընդհանուր = I1 = I2 = I3 = …

2. Բաժանված լարում
Էլեկտրաէներգիայի աղբյուրի լարումը «կբաշխվի» յուրաքանչյուր բաղադրիչի միջև՝
V_total = V1 + V2 + V3 + …
Յուրաքանչյուր բաղադրիչի վրա լարման մեծությունը կախված է դրա դիմադրությունից։

3. Ընդհանուր դիմադրությունը մեծանում է
Հաջորդական միացման սխեմայում ընդհանուր դիմադրությունը բոլոր դիմադրությունների գումարն է՝
R_ընդհանուր = R1 + R2 + R3 + …
Որքան շատ դիմադրություններ/լամպեր են դասավորված հաջորդականությամբ, այնքան մեծ է ընդհանուր դիմադրությունը, ուստի ընդհանուր հոսանքը հակված է նվազելու։

4. Եթե մեկ բաղադրիչը կոտրվում է, ամեն ինչ մեռնում է։
Սա կարևոր հետևանք է. երբ մեկ լամպը կոտրվում է, հոսանքի ուղին կտրվում է, որպեսզի մյուս բաղադրիչները հոսանք չստանան։

Սերիայի հաշվարկման օրինակ (պարզ)

Օրինակ, կան երկու դիմադրություններ՝ R1 = 2 Ω և R2 = 4 Ω, որոնք հաջորդաբար միացված են 12 Վ լարման աղբյուրին։

– R_total = 2 + 4 = 6 Ω
– I_total = V / R_total = 12 / 6 = 2 A
– R1-ում լարումը՝ V1 = I × R1 = 2 × 2 = 4 Վ
– R2-ում լարումը՝ V2 = I × R2 = 2 × 4 = 8 Վ
Ընդհանուր լարումը կազմում է 4 Վ + 8 Վ = 12 Վ (ըստ աղբյուրի):

Հաջորդական սխեմաների առավելություններն ու թերությունները

Ավելորդ:
- Պարզ դիզայն և հեշտ հավաքվող։
– Հարմար է որոշակի կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են նույն հոսանքը բոլոր բաղադրիչներում։
– Ավելի արդյունավետ մալուխային միացում, քան զուգահեռ միացում։

Բացակայություն:
– Եթե մեկ բաղադրիչը վնասված է, բոլոր բաղադրիչները դադարում են աշխատել։
– Լարումը բաժանված է, ուստի լույսերը կարող են ավելի մարել, եթե մեծ բեռ կա։
– Ընդհանուր դիմադրությունը մեծանում է, հոսանքը նվազում է։

Զուգահեռ միացում. Բազմակի ուղիներ, նույն լարումը

Զուգահեռ շղթան զուգահեռ միացված բաղադրիչների շարք է, որը թույլ է տալիս հոսանքին հոսել մեկից ավելի ուղղություններով: Տարածված օրինակ է տան էլեկտրական տեղադրումը. հյուրասենյակի լամպը և առաստաղի օդափոխիչը միացված են զուգահեռաբար, որպեսզի կարողանան աշխատել անկախ:

Զուգահեռ շղթաների բնութագրերը

1. Լարումը նույնն է յուրաքանչյուր ճյուղում
Բոլոր զուգահեռ միացված բաղադրիչները կստանան նույն լարումը, ինչ աղբյուրը։
V_total = V1 = V2 = V3 = …

2. Բաժանված հոսանք
Աղբյուրից եկող ընդհանուր հոսանքը բաժանվելու է յուրաքանչյուր ճյուղի՝ ըստ ճյուղի դիմադրության։
I_ընդհանուր = I1 + I2 + I3 + …

3. Ընդհանուր դիմադրությունը նվազում է
Զուգահեռ ընդհանուր դիմադրության բանաձևը՝
1/R_ընդհանուր = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Քանի որ այն գումարվում է հակադարձ ձևով, որքան շատ են զուգահեռ ճյուղերը, այնքան փոքր է R_total-ը, ուստի ընդհանուր հոսանքը կարող է մեծանալ։

4. Եթե մեկ բաղադրիչը կոտրվում է, մյուսները մնում են միացված։
Քանի որ կան այլ ուղիներ, մեկ ճյուղի խափանումը չի խզում ամբողջ շղթան։

Զուգահեռ հաշվարկի օրինակ (պարզ)

Օրինակ, երկու դիմադրություններ՝ R1 = 6 Ω և R2 = 3 Ω, զուգահեռ են 12 Վ լարման աղբյուրին։

– 1/R_ընդհանուր = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2
Այնուհետև R_total = 2 Ω
– I_total = V / R_total = 12 / 2 = 6 A

Ընթացիկ մեկ մասնաճյուղի համար՝
– I1 = V / R1 = 12 / 6 = 2 Ա
– I2 = V / R2 = 12 / 3 = 4 Ա
Ընդհանուր հոսանքը՝ 2 Ա + 4 Ա = 6 Ա (հարմար է):

Զուգահեռ սխեմաների առավելություններն ու թերությունները

Ավելորդ:
– Յուրաքանչյուր բեռի վրա լարումը կայուն է (նույնը, ինչ աղբյուրի վրա):
– Եթե մեկ բեռը վնասված է, մյուս բեռը շարունակում է աշխատել։
– Հարմար է տնային կարիքների և անկախ աշխատանք պահանջող համակարգերի համար։

Բացակայություն:
– Ավելի բարդ է և պահանջում է ավելի շատ մալուխներ։
– Քանի որ R_total-ը կարող է շատ փոքր լինել, ընդհանուր հոսանքը կարող է մեծ լինել, ուստի այն պահանջում է պաշտպանություն (ապահովիչներ/MCB) և մալուխներ՝ ըստ հզորության։
– Ավելի դժվար է վերլուծել բազմաթիվ ճյուղերով սխեմաները, եթե դրան սովոր չեք։

Շարքային և զուգահեռականների համառոտ համեմատություն

Ամփոփելով՝
– Շարք՝ նույն հոսանքը, բաժանված լարումը, R_total-ը մեծանում է, մեկ խզումը նշանակում է, որ բոլորը մեռած են։
– Զուգահեռ՝ նույն լարումը, բաժանված հոսանքը, R_total-ը նվազում է, մեկը կտրում է, մյուսը մնում է ակտիվ։

Երկուսն էլ կարևոր դեր են խաղում: Օրինակ, արտադրողները դեռևս օգտագործում են շարքային լարեր որոշակի դեկորատիվ լամպերի համար՝ արժեքի և արտադրության հեշտության պատճառով: Միևնույն ժամանակ, գրեթե բոլոր տնային էլեկտրական կայանքները օգտագործում են զուգահեռ լարեր, քանի որ դա ավելի անվտանգ և գործնական է. յուրաքանչյուր սարք կարող է սնուցվել մյուսներից անկախ:

Խառը սխեմաներ. Հաջորդական և զուգահեռ միացումների համադրություն

Իրականում, սխեմաները հաճախ ո՛չ մաքուր հաջորդական են, ո՛չ էլ զուգահեռ, այլ խառնուրդ են։ Օրինակ, մի քանի դիմադրություններ միացված են հաջորդաբար մեկ ճյուղում, ապա այդ ճյուղը միացված է զուգահեռ մեկ այլ ճյուղի հետ։ Սա վերլուծելու եղանակը սխեման քայլ առ քայլ պարզեցնելն է՝ հաշվարկել հաջորդական հատվածը որպես մեկ համարժեք դիմադրություն, ապա այն համատեղել զուգահեռ հատվածների հետ (կամ հակառակը), մինչև ստանաք R_total։ Միայն այդ դեպքում կարող եք հաշվարկել հոսանքը և լարումը առանձին հատվածներում։

Penutup

Հաջորդական և զուգահեռ սխեմաների ըմբռնումը կարևոր հիմք է էլեկտրաէներգիայի և էլեկտրոնիկայի ուսումնասիրության համար: Հաջորդական սխեմաները առաջարկում են պարզություն, բայց չունեն ճկունություն, քանի որ մեկ խափանումը կարող է անջատել ամբողջ համակարգը: Եվ հակառակը, զուգահեռ սխեմաները ապահովում են լարման կայունություն և անկախություն յուրաքանչյուր բեռի համար, բայց պահանջում են ավելի լավ հոսանքի պլանավորում և անվտանգություն: Հասկանալով դրանց բնութագրերը, բանաձևերը և հաշվարկման օրինակները՝ մենք կարող ենք ավելի վստահորեն վերլուծել սխեմաները, ընտրել մեր կարիքներին համապատասխանող ճիշտ կոնֆիգուրացիան և խուսափել սխալներից, որոնք կարող են վնաս կամ էլեկտրական վտանգներ առաջացնել:

Եթե ​​ցանկանում եք, կարող եմ օգնել ձեզ այս հոդվածն ավելի «միջնակարգ դպրոցի/ավագ դպրոցի աշակերտների համար հարմար» դարձնել, ավելացնել սխեմատիկ նկարազարդումներ կամ տրամադրել պրակտիկ հարցեր և բացատրություններ։