Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Параллельная электрическая цепь

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Все предметы / Физика / Электрические цепи - что это? / Параллельная электрическая цепь

Если нам необходима работа электроприбора, нужно будет подключить его к источнику тока. Ток при этом должен проходить через прибор, и затем снова возвращаться к источнику, иными словами, цепь должна при этом быть замкнутой.

Однако подключение каждого прибора к отдельно взятому источнику может быть осуществимым только в лабораторных условиях. На практике приходится иметь дело с ограниченным числом источников и достаточно большим количеством потребителей тока.

Это объясняет создание систем соединений, позволяющих нагружать один источник большим числом потребителей. Системы при этом могут быть различной сложности и разных разветвлений, при этом в их основе будут лежать 2 типа соединения: последовательным и параллельным способом.

Способы соединения приемников электрической энергии

При условии одновременного включения нескольких приемников электроэнергии в одинаковую сеть, их можно легко рассматривать в виде элементов единой цепи с присущим каждому сопротивлением.

В определенных случаях подобный подход оказывается вполне приемлем, когда лампы накаливания, например, рассматриваются аналогично резисторам. Приборы в этом случае легко заменяются на их сопротивления и далее производится расчет требуемых параметров цепи.

Замечание 1

Способ соединения приемников электроэнергии существует в параллельном, смешанном или последовательном виде. Последовательным соединением для проводников считается включение последовательным образом в электрическую цепь нескольких приборов (то есть друг за другом).

При таком типе соединений электрическая цепь иметь разветвления не будет. Это могут быть, например, две лампы, такое же количество обмоток или электродвигателей.

Сила тока в цепи будет равной в любой точке, что обусловлено не накоплением в проводниках электрического заряда при постоянном токе и тем, что за определенно взятое время через любое поперечное сечение проводника будет проходить одинаковый заряд. Таким образом, сила тока в обоих проводниках определяется так:

$I_1 = I_2 = I$

Напряжение всей цепи при условии последовательного соединения будет определяться суммой напряжений на каждом элементе, который включен в цепь:

$U = U_1 + U_2$

Применяя закон Ома в отношении всего участка в целом и для определенных участков с сопротивлениями проводников $R_1$ и $R_2$, возможно вывести следующую формулу для полного сопротивления:

$R = R_1+R_2$

Это правило применимо к любому количеству последовательно соединенных проводников. Огромным преимуществом при параллельном соединении является тот факт, что если будет выключен один из элементов, сама цепь продолжит свою работу дальше с функционированием всех остальных элементов. При этом есть и свои минусы. Так, все приборы должны рассчитываться на основании одного и того же напряжения.

Замечание 2

Именно параллельным способом устанавливаются розетки сети на 220В в жилых помещениях. Такое подключение допускает включение различных приборов в сеть совершенно независимым друг от друга образом, поэтому при выходе одного из них из строя на работу остальных это не влияет.

Смешанным считается такой вид соединения, когда в цепи есть группы параллельно и последовательно включенных сопротивлений.

Электрические цепи с параллельным соединением элементов

Параллельным считается соединение, при котором каждый включенный в цепь потребитель электрической энергии будет находиться под одним и тем же напряжением. В этом случае они присоединяются к двум узлам цепи $а$ и $b$, и на основе первого закона Кирхгофа можно записать следующую формулу, которая демонстрирует равенство общего тока $I$ всей цепи сумме токов отдельно взятых ветвей:

$I = I_1 + I_2 + I_3$

В случае параллельного включения двух сопротивлений $R_1$ и $R_2$, их заменяют одним эквивалентным сопротивлением:

$R_{экв} = \frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$

Тогда эквивалентная проводимость цепи будет равнозначна сумме проводимостей отдельных ветвей:

$g_{экв} = g_1 + g_2 + g_3$

По мере роста количества параллельно включенных потребителей, проводимость цепи $g_{экв}$ растет также, и наоборот, общее сопротивление $R_{экв}$ уменьшается.

Напряжения в электрической цепи с параллельно соединенными сопротивлениями:

$U = IR_{экв}$

Сравнение последовательного и параллельного соединения цепи

При последовательном соединении приемников электроэнергии наблюдаются следующее:

  • при изменении сопротивления одного из приемников цепи, на остальных напряжения изменяются;
  • в случае обрыва одного из приемников, ток перестает течь во всей цепи и во всех остальных приемниках.

В силу таких особенностей последовательное соединение мы встречаем довольно редко, и оно используется исключительно при условии, что напряжение сети будет выше, чем номинальное напряжение приемников.

Замечание 3

Токи в цепи из параллельно соединенных приемников будут распределяться между ними прямо пропорциональным образом в отношении их проводимостей (обратно пропорционально их сопротивлениям). Здесь можно провести аналогию из гидравлики с потоком воды, распределяемым по трубам в соответствии с их сечениями. В таком случае большее сечение будет аналогичным меньшему сопротивлению (большей проводимости).

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис