При последовательном соединении компоненты располагаются друг за другом, как вагоны поезда. Батарея управляет током через последовательную цепь, которая представляет собой замкнутый контур, поэтому ток через все резисторы должен быть одинаковым.
Представьте батарею как насосную станцию, ток - как воду, а резисторы - как дома. Этот контур похож на район, где вода последовательно прокачивается через все дома, пока, наконец, не вернется на насосную станцию. В этом случае через каждый дом должно протекать одинаковое количество воды.
Закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление и может быть выражен как:
V = ИК
Где:
V = напряжение на резисторе
I = ток через резистор
R = сопротивление
Если ток через все последовательно включенные резисторы одинаков, закон Ома указывает, что напряжение на отдельном компоненте может изменяться в зависимости от его сопротивления.
Что такое параллельное соединение?
Напротив, в параллельной цепи резисторы или устройства подключаются как ступеньки лестницы. Параллельная схема похожа на район, где каждый дом находится на своей ветви водопровода и может потреблять разное количество воды, не затрагивая другие.
Закон Ома, выраженный для расчета тока, выглядит так:I = V / R. Когда параллельные резисторы подключены к источнику напряжения, каждый компонент имеет одинаковое напряжение на нем, но может потреблять разный ток, опять же в зависимости от отдельного сопротивления.
Расчет последовательных и параллельных эквивалентных сопротивлений
Серия резисторов R1, Р2, Р3,... эквивалентен одному резистору Rs, равному сумме всех сопротивлений:
R_s = R_1 + R_2 + R_3 +.. .
В результате включение резистора в последовательную цепь всегда увеличивает эквивалентное сопротивление.
Резисторы R1, Р2, Р3,... параллельно также действует как одиночный резистор, но расчет эквивалентного сопротивления Rп более сложный, дается:
\ frac {1} {R_s} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} + ...
Добавление резистора параллельно цепи всегдауменьшаетсяэквивалентное сопротивление. Эта взаимосвязь имеет интересное значение для определения недостатков или преимуществ параллельной схемы.
Преимущества параллельного подключения
Недостатки или преимущества параллельного совмещения элементов зависит от ситуации. Дома, например, имеют проводку, поэтому электрические устройства можно использовать параллельно. Когда холодильник подключен к кухонной розетке, он потребляет электроэнергию, не влияя на напряжение. или ток в остальной части дома - и, следовательно, не влияет на работу любого другого устройства. Это одно из преимуществ параллельного подключения.
Лампочки на гирлянде современных рождественских гирлянд также соединены параллельно. Если одна лампочка перегорает, возникает разрыв цепи, который не влияет на другие лампочки. Остальная часть струны остается подсвеченной. Поскольку единственная темная лампочка сразу бросается в глаза, ее можно легко найти и заменить - опять же, преимущество параллельной схемы.
Рождественские огни старого образца были подключены последовательно, и перегоревшая лампочка перекрыла ток через всю гирлянду, отключив все огни. Представьте, как сложно будет найти одну неисправную лампочку!
Недостаток параллельного подключения становится очевидным при коротком замыкании, например, когда кто-то зажимает провод между двумя контактами электрической розетки. Короткое замыкание имеет очень низкое сопротивление, что, в свою очередь, приводит к сильному увеличению тока в цепи и взрыву! Разлетаются искры, и проводка нагревается, что может стать причиной возгорания.
К счастью, предохранитель перегорает и замыкает цепь. Поскольку он включен последовательно с проводкой, предохранитель выполняет свою работу и останавливает ток, прежде чем что-либо может быть повреждено.