Kuidas erineb paralleelne vooluahel seeriaahelast?

Elektrilised vooluahelad, mida kasutatakse igapäevases elektroonikas ja seadmetes, võivad tunduda segadust tekitavad. Kuid mõistes elektri ja magnetismi aluspõhimõtteid, mis neid tööle panevad, saate mõista, kuidas erinevad vooluringid üksteisest erinevad.

Ahelate jada- ja rööpühenduste erinevuse selgitamiseks peaksite kõigepealt mõistma, kuidas rööp- ja jadaahelad üksteisest erinevad.Paralleelsed aheladkasutage harusid, millel on erinevad vooluahela elemendid, olgu need siis takistid, induktiivpoolid, kondensaatorid või muud elektrilised elemendid.

​Seeriaahelad, seevastu korraldage kõik nende elemendid ühte suletud ahelasse. See tähendab sedapraegune, laengu voog ahelas jaPinge, elektromotoorjõud, mis põhjustab voolu, erinevad ka paralleel- ja jadaahelate vahelised mõõtmised.

Paralleelseid vooluringe kasutatakse tavaliselt stsenaariumides, kus mitu seadet sõltuvad ühest toiteallikast. See tagab, et nad saavad käituda üksteisest sõltumatult, nii et kui üks lõpetaks töö, jätkaksid teised tööd. Paljusid lambipirne kasutavatel tuledel on võimalik kasutada ühte lampi üksteisega paralleelselt, nii et kõik saavad üksteisest sõltumatult süttida. Kodumajapidamiste pistikupesad kasutavad erinevate seadmete käsitsemiseks tavaliselt ühte vooluringi.

Kuigi paralleel- ja jadaahelad erinevad üksteisest, saate nende voolu, pinge ja voolu uurimiseks kasutada samu elektrienergia põhimõtteidvastupanu, vooluahela elemendi võime laenguvoolule vastu seista.

Nii paralleelsete kui ka seeriaahelate näidete jaoks võite järgidaKirchhoffi kaks reeglit. Esimene on see, et nii järjestikuses kui ka paralleelses ahelas saate suletud ahelas kõigi elementide pingelanguste summa määrata nulliga. Teine reegel on see, et võite võtta ka suvalise sõlme või punkti vooluringis ja määrata sellesse punkti siseneva voolu summad võrdseks sellest punktist väljuva voolu summaga.

Seeriaahelates on vool kogu kontuuri ulatuses konstantne, nii et saate mõõta ühe komponendi voolu jadaahelas, et määrata kõigi vooluahela elementide vool. Paralleelsetes ahelates on pinge langused igas harus konstantsed.

Mõlemal juhul kasutateOhmi seadus​ ​V = IRpinge jaoksV(voltides), voolMina(amprites või amprites) ja vastupidavusR(oomides) iga komponendi või kogu vooluahela enda jaoks. Kui teaksite näiteks vooluahelat vooluahelas, saaksite pinge arvutada, liites takistused ja korrutades voolu üldtakistusega.

​Resistentsuste kokkuvõtevarieerub paralleel- ja jadaahelate näidete vahel. Kui teil on erinevate takistitega jadaahel, võite takistid kokku võtta, lisades iga takisti väärtuse, et saadatotaalne vastupanu, mille annab võrrand

iga takisti jaoks.

Paralleelsetes vooluahelates on iga haru takistus kokkukogu takistuse pöördvõrdelinelisades nende pöördvõrded. Teisisõnu, paralleelse vooluahela takistuse annab

iga takisti jaoks paralleelselt, et tähistada takistite seeria ja paralleelse kombinatsiooni erinevust.

Need resistentsuse liitmise erinevused sõltuvad resistentsuse olemuslikest omadustest. Takistus tähistab vooluahela elemendi vastuseisu laenguvoolule. Kui laeng peaks voolama jadaahela suletud ahelas, on voolu voolamiseks ainult üks suund ja seda voolu ei jagata ega summeerita voolu liikumise teede muutustega.

See tähendab, et kogu takisti ulatuses jääb laengu voog konstantseks ja pinge, kui palju potentsiaali laeng on saadaval igas punktis, erineb seetõttu, et iga takisti lisab sellele teele üha enam vastupanu praegune.

Teisest küljest, kui pingeallikast, näiteks akust, oleks mitu teed läbida, jaguneks see nii nagu paralleelses vooluahelas. Kuid nagu varem öeldud, peab antud punkti siseneva vooluhulk olema võrdne väljuva vooluhulgaga.

Selle reegli järgimine peaks hargnema fikseeritud punktist erinevateks radadeks, kui see peaks olema võrdne vooluga, mis siseneb uuesti iga haru lõpus ühte punkti. Kui takistused igas harus erinevad, siis vastandumine igale vooluhulgale erineb ja see tooks kaasa pingelanguste erinevuse paralleelsete vooluahela harude vahel.

Lõpuks on mõnel vooluringil elemendid, mis on nii paralleelsed kui ka järjestikku. Neid analüüsidesseeriaparalleelsed hübriidid, peaksite käitlema vooluringi kas järjestikku või paralleelselt, sõltuvalt nende ühendamise viisist. See võimaldab teil kogu vooluringi uuesti joonistada, kasutades samaväärseid vooluringe, üks komponente järjestikku ja teine ​​paralleelselt. Seejärel kasutage Kirchhoffi reegleid nii seeria kui ka paralleelahelas.

Kirchhoffi reegleid ja elektriskeemide olemust kasutades saate välja mõelda üldise meetodi, kuidas läheneda kõikidele vooluringidele, olenemata sellest, kas need on järjestikku või paralleelselt. Kõigepealt märgistage elektriskeemi iga punkt tähtedega A, B, C,... et iga punkti märkimine oleks lihtsam.

Leidke ristmikud, kuhu on ühendatud kolm või enam traati, ja märkige need sisse ja välja voolavate voolude abil. Määrake ahelate silmused ja kirjutage võrrandid, mis kirjeldavad, kuidas pinged summeeruvad igas suletud ahelas nulli.

Paralleel- ja jadaahelate näited erinevad ka teiste elektriliste elementide poolest. Lisaks voolule, pingele ja takistusele on kondensaatorid, induktiivpoolid ja muud elemendid, mis varieeruvad sõltuvalt sellest, kas need on paralleelsed või järjestikku. Vooluahelatüüpide erinevused sõltuvad ka sellest, kas pingeallikas kasutab alalisvoolu (DC) või vahelduvvoolu (AC).

Alalisvooluahelad lasevad voolul voolata ühes suunas, samal ajal kui vahelduvvooluahelad vahetavad voolu edasi- ja tagasisuunas regulaarsete intervallidega ning on siinuslaine kujul. Siiani on olnud näited alalisvooluahelatest, kuid see osa keskendub vahelduvvooluahelatele.

Vahelduvvooluahelates viitavad teadlased ja insenerid takistuse muutumisele kuiimpedantsja see võib arvestadakondensaatorid, vooluahela elemendid, mis salvestavad aja jooksul laengut jainduktiivpoolid, vooluahela elemendid, mis tekitavad magnetvälja vastusena vooluahelas olevale voolule. Vahelduvvooluahelates varieerub impedants aja jooksul vastavalt vahelduvvoolu sisendile, samas kui kogu takistus on takisti elementide koguarv, mis jääb aja jooksul konstantseks. See muudab takistuse ja takistuse erinevaks suuruseks.

Vahelduvvooluahelates kirjeldatakse ka seda, kas voolu suund on vooluahela elementide vahelises faasis. Kui kaks elementi onfaasis, siis on elementide hoovuste laine omavahel sünkroonis. Need lainekujud võimaldavad teil arvutadalainepikkus, täislainetsükli kaugus,sagedus, sekundis antud punkti ületavate lainete arv jaamplituud, laine kõrgus vahelduvvooluahelate jaoks.

Sa mõõdad vahelduvvooluahela takistust kasutades

jaokskondensaatori takistus​ ​X_Cjainduktori takistus​ ​X​_L kuna takistused, mida käsitletakse takistustena, summeeritakse lineaarselt nagu DC-ahelate puhul.

Põhjus, miks te kasutate induktiivpooli ja kondensaatori impedantside erinevust nende summa asemel, on need kaks vooluahela elementi kõiguvad selles, kui palju voolu ja pinget neil aja jooksul vahelduvpinge kõikumiste tõttu on allikas.

Need vooluringid onRLC aheladkui need sisaldavad takistit (R), induktorit (L) ja kondensaatorit (C). Paralleelsed RLC-ahelad võtavad takistused kokku

samamoodi summeeritakse takistid paralleelselt nende inverte kasutades ja see väärtus1 / Zon tuntud ka kuisissepääsvooluringi.

Mõlemal juhul saate takistusi mõõtaX_C = 1 / ºCjaX_L = ωLnurksageduse "omega" ω jaoks, mahtuvusC(Faradides) ja induktiivsusL(Henriesis).

MahtuvusCvõib olla seotud pingega asC = Q / VvõiV = Q / Ckondensaatori laadimiseksQ(Coulombides) ja kondensaatori pingeV(voltides). Induktiivsus on seotud pingegaV = LdI / dtvoolu muutmiseks ajasdI / dt, induktiivpingeVja induktiivsusL. Kasutage neid võrrandeid RLC-ahelate voolu, pinge ja muude omaduste lahendamiseks.

Ehkki suletud ahela ümber saab pingeid summeerida paralleelses vooluringis nulliga, on voolude liitmine keerulisem. Selle asemel, et määrata praeguste väärtuste summa, mis sisestavad sõlme, mis on võrdne sõlmest väljuvate praeguste väärtuste summaga, peate kasutama iga voolu ruutu.

Paralleelselt toimiva RLC-vooluahela korral on kondensaatori ja induktiivpooli vool nagu

toitevoolu jaoksMina_S, takisti voolMina_R, induktiivvoolMina_Lja kondensaatori voolMina​_C kasutades impedantsi väärtuste summeerimiseks samu põhimõtteid.

RLC-ahelates saate faasinurga "phi" võrrandi abil arvutada faasinurga, kui faasiväline on üks vooluahela element teisestΦasTan = tan^-1((X_L -X_C) / R)millestan​​^-1 ()tähistab pöördfunktsiooniga tangensfunktsiooni, mis võtab sisendina osa ja tagastab vastava nurga.

Seeriaahelates võetakse kondensaatorid kokku, kasutades nende invereid kui

samal ajal kui induktiivpoolid võetakse kokku lineaarselt kui

iga induktori jaoks. Paralleelselt pööratakse arvutused vastupidiseks. Paralleelahela korral summeeritakse kondensaatorid lineaarselt

ja induktiivpoolid võetakse kokku nende inversioonide abil

iga induktori jaoks.

Kondensaatorid töötavad kahe plaadi vahelise laengu erinevuse mõõtmisega, mis on eraldatud nende vahel dielektrilise materjaliga, mis vähendab pinget, suurendades samal ajal mahtuvust. Teadlased ja insenerid mõõdavad ka mahtuvustCasC = ε₀ε_rA / dkoos "epsilon naught" ε-ga₀ õhu läbilaskvuse väärtusena, mis on 8,84 x 10-12 F / m.ε_ron kondensaatori kahe plaadi vahel kasutatava dielektrilise keskkonna läbilaskvus. Võrrand sõltub ka plaatide pindalastAaastal m² ja plaatide vaheline kaugusdaastal m.