מעגלים חשמליים יכולים להיות מסודרים באלמנטים המעגליים בסדרה או במקביל. במעגלים סדרתיים, אלמנטים מחוברים באמצעות אותו ענף המעביר זרם חשמלי דרך כל אחד מהם אחד אחד. במעגלים מקבילים, לאלמנטים ענפים נפרדים משלהם. במעגלים אלה, הזרם יכול ללכת בדרכים שונות לאורך כל הדרך.
מכיוון שהזרם יכול לקחת מסלולים שונים במעגל מקביל, הזרם אינו קבוע לאורך מעגל מקביל. במקום זאת, עבור ענפים המחוברים במקביל זה לזה, המתח או ירידת הפוטנציאל על פני כל ענף הם קבועים. הסיבה לכך היא שהזרם מחלק את עצמו על כל ענף בכמויות שביחס הפוך להתנגדות של כל ענף. זה גורם לזרם להיות הגדול ביותר שבו ההתנגדות היא פחותה ולהיפך.
איכויות אלו מאפשרות למעגלים מקבילים לאפשר זרימה של מטען בשני שבילים או יותר, מה שהופך אותו למועמד סטנדרטי בבתים ומכשירים חשמליים באמצעות מערכת חשמל יציבה ויעילה. זה מאפשר לחשמל לזרום דרך חלקים אחרים במעגל כאשר חלק ניזוק או נשבר, והם יכולים להפיץ חשמל באותה מידה על פני מבנים שונים. ניתן להדגים מאפיינים אלה באמצעות תרשים ודוגמה למעגל מקביל.
תרשים מעגלים מקבילים
•••סייד חוסיין את'ר
בתרשים מעגל מקביל ניתן לקבוע את זרימת הזרם החשמלי על ידי יצירת זרמי זרם חשמלי מהקצה החיובי של הסוללה לקצה השלילי. הסוף החיובי ניתן על ידי + על מקור המתח, ושלילי, -.
כשאתה מצייר את הדרך בה הנוכחי עובר בענפי המעגל המקביל, זכור שכולם הזרם שנכנס לצומת או נקודה אחת במעגל צריך להיות שווה לכל הזרם שיוצא או יוצא מזה נְקוּדָה. זכור גם שהמתח יורד סביב כל לולאה סגורה במעגל צריכה להיות שווה לאפס. שתי ההצהרות הללו הןחוקי המעגלים של קירכהוף.
מאפייני מעגל מקביל
מעגלים מקבילים משתמשים בענפים המאפשרים לזרם לעבור במסלולים שונים במעגל. הזרם עובר מהקצה החיובי של הסוללה או ממקור המתח לקצה השלילי. המתח נשאר קבוע בכל המעגל בזמן שהזרם משתנה בהתאם להתנגדות של כל ענף.
טיפים
מעגלים מקבילים מסודרים כך שזרם יכול לנוע בין ענפים שונים בו זמנית. מתח, לא זרם, קבוע לכל אורכו, וחוק אוהם יכול לשמש לחישוב מתח וזרם. במעגלים מקבילים סדרתיים, ניתן להתייחס למעגל גם כסדרה וגם כמעגל מקביל.
דוגמאות למעגלים מקבילים
כדי למצוא את ההתנגדות הכוללת של נגדים המסודרים במקביל זה לזה, השתמש בנוסחה
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} +... + \ frac {1} {R_n }
בו ההתנגדות של כל נגר מסוכמת בצד ימין של המשוואה. בתרשים לעיל ניתן לחשב את ההתנגדות הכוללת באום (Ω) כדלקמן:
- 1 / Rסך הכל = 1/5 Ω + 1/6 Ω + 1/10 Ω
- 1 / Rסך הכל = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1 / Rסך הכל = 14/30 Ω
- רסך הכל = 15/7 Ω או בערך 2.14 Ω
שים לב שאתה יכול "להעיף" רק את שני צידי המשוואה משלב 3 לשלב 4 כשיש מונח אחד בלבד משני צידי המשוואה (במקרה זה,1 / Rסך הכלמשמאל ו14/30 Ωבצד ימין).
לאחר שחישבתם את ההתנגדות, ניתן לחשב את הזרם והמתח באמצעות חוק אוהםV = I / Rבווהוא מתח שנמדד בוולט,אניהוא הנוכחי נמדד במגברים, ורהוא התנגדות באום. במעגלים מקבילים, סכום הזרמים בכל נתיב הוא הזרם הכולל מהמקור. ניתן לחשב את הזרם בכל נגר במעגל על ידי הכפלת התנגדות כפול המתח עבור הנגד. המתח נשאר קבוע בכל המעגל ולכן המתח הוא המתח של הסוללה או מקור המתח.
מקביל לעומת מעגל הסדרה
•••סייד חוסיין את'ר
במעגלים סדרתיים, הזרם קבוע לכל אורכו, טיפות המתח תלויות בהתנגדות של כל הנגד וההתנגדות הכוללת היא הסכום של כל נגד בודד. במעגלים מקבילים, המתח קבוע לכל אורכו, הזרם תלוי בכל הנגד וההפך של ההתנגדות הכוללת הוא סכום ההופכי של כל נגד בודד.
ניתן להשתמש בקבלים ומשרנים לשינוי הטעינה במעגלים סדרתיים ומקבילים לאורך זמן. במעגל סדרתי, סך הכלקיבולשל המעגל (ניתן על ידי המשתנהג), הפוטנציאל של קבלים לאחסון מטען לאורך זמן, הוא הסכום ההפוך של ההפכים של כל קיבול בנפרד, וההשראות כוללת (אני), כוחם של המשרנים למסור מטען לאורך זמן, הוא הסכום של כל משרן. לעומת זאת, במעגל מקביל, הקיבול הכולל הוא הסכום של כל קבלים בודדים, וההופך של ההשראה הכוללת הוא סכום ההפכים של כל השראות בודדת.
למעגלים סדרתיים ומקבילים יש גם פונקציות שונות. במעגל סדרתי, אם חלק אחד נשבר, הזרם בכלל לא יזרום דרך המעגל. במעגל מקביל, פתיחת ענף בודדת עוצרת רק את הזרם באותו ענף. שאר הענפים ימשיכו לעבוד מכיוון שלזרם יש מסלולים מרובים שהוא יכול לעבור במעגל.
מעגל מקביל לסדרה
•••סייד חוסיין את'ר
מעגלים שיש בהם שני אלמנטים מסועפים המחוברים גם כך שהזרם זורם בכיוון אחד בין אותם ענפים הםשניהםסדרות ומקבילות. במקרים אלה, ניתן להחיל כללים משני הסדרות והמקבילים בהתאם למעגל. בדוגמה שלעיל,R1וR2נמצאים במקביל זה לזהR5וכך גםR3וR4כדי ליצורR6. ניתן לסכם אותם במקביל באופן הבא:
- 1 / R5 = 1/1 Ω + 1/5 Ω
- 1 / R5 = 5/5 Ω + 1/5 Ω
- 1 / R5 = 6/5 Ω
- R5 = 5/6 Ω או בערך .83 Ω
- 1 / R6 = 1/7 Ω + 1/2 Ω
- 1 / R6 = 2/14 Ω + 7/14 Ω
- 1 / R6 = 9/14 Ω
- R6 = 14/9 Ω או בערך 1.56 Ω
•••סייד חוסיין את'ר
ניתן לפשט את המעגל ליצירת המעגל המוצג ישירות למעלה עםR5וR6. ניתן להוסיף שני נגדים אלה באופן ישיר כאילו המעגל היה סדרתי.
R_ {total} = 5/6 \ Omega + 14/9 \ Omega = 2.38 \ Omega
עם 20וכמתח, חוק אוהם קובע כי הזרם הכולל שווהV / R, או20V / (43/18 Ω) = 360/43 A.או בערך8.37 א.עם זרם כולל זה, תוכלו לקבוע את ירידת המתח על פני R5 ו- R6 באמצעות חוק אוהם (V = I / R) גם כן.
לR5,
V_5 = \ frac {360} {43} \ פעמים 5/6 = 6.98 \ טקסט {V}
לR6,
V_5 = \ frac {360} {43} \ פעמים 14/9 = 13.02 \ טקסט {V}
לבסוף, מתח זה יורד לR5וR6ניתן לפצל בחזרה למעגלים המקבילים המקוריים כדי לחשב את הזרם שלR1וR2לR5וR2וR3לR6באמצעות חוק אוהם.
I1 = (1800/258 V) / 1 Ω = 1800/258 A.או אבוt 6.98 א.
I2 = (1800/258 וולט) / 5 Ω = 1500/43 A.או אבוt 34.88 א.
I3 = (680/129 V) / 7 Ω = 4760/129 אאו בערך36.90 א.
I3 = (680/129 V) / 2 Ω = 1360/129 אאו בערך10.54 א.