По чему се паралелни круг разликује од серијског?

Електрични кругови који се користе у свакодневној електроници и апаратима могу изгледати збуњујуће. Али разумевање основних принципа електрицитета и магнетизма због којих они раде могу вам омогућити да разумете како се различити кругови међусобно разликују.

Да бисте започели објашњавање разлике између серијских и паралелних веза у круговима, прво би требало да схватите како се паралелни и серијски кругови међусобно разликују.Паралелни круговикористите гране које имају различите елементе кола, било да су то отпорници, пригушнице, кондензатори или други електрични елементи.

​Серијска колаза разлику од тога, распоредите све њихове елементе у једну затворену петљу. То значи даТренутни, проток наелектрисања у колу, иНапон, електромоторна сила која узрокује проток струје, разликују се и мерења између паралелних и серијских кола.

Паралелни кругови се обично користе у сценаријима у којима више уређаја зависи од једног извора напајања. То осигурава да се могу понашати независно једни од других, тако да би, ако би један престао да ради, остали наставили да раде. Светла која користе много сијалица могу да користе сваку сијалицу паралелно једна са другом, тако да свака може да светли независно једна од друге. Електричне утичнице у домаћинствима обично користе један круг за руковање различитим уређајима.

Иако се паралелни и серијски кругови међусобно разликују, можете користити исте принципе електричне енергије да бисте испитали њихову струју, напон иотпор, способност елемента кола да се супротстави протоку наелектрисања.

Можете да следите примере паралелних и серијских колаКирцххоффова два правила. Прво је да и у серији и у паралелном колу можете да подесите зброј падова напона на свим елементима у затвореној петљи једнак нули. Друго правило је да такође можете узети било који чвор или тачку у колу и подесити суме струје која улази у ту тачку једнаку збиру струје која напушта ту тачку.

У серијским круговима, струја је константна у целој петљи, тако да можете мерити струју једне компоненте у серијском колу да бисте одредили струју свих елемената кола. У паралелним круговима падови напона на свакој грани су константни.

У оба случаја користитеОхмов закон​ ​В = ИРза напонВ.(у волтима), струјаЈа(у амперима или амперима) и отпорР.(у ома) за сваку компоненту или за цело коло. Ако бисте знали, на пример, струју у серијском колу, могли бисте израчунати напон сумирањем отпора и помножењем струје са укупним отпором.

​Збрајање отпораварира између паралелних и серијских примера кола. Ако имате серијско коло са различитим отпорницима, можете сумирати отпоре додавањем вредности сваког отпора да бисте добилиукупни отпор, дато једначином

за сваки отпорник.

У паралелним круговима, отпор на свакој грани износи доинверзна укупном отпорудодавањем њихових инверза. Другим речима, отпор за паралелни круг дат је са

за сваки отпорник паралелно да представља разлику између серијске и паралелне комбинације отпорника.

Ове разлике у сумирању отпора зависе од унутрашњих својстава отпора. Отпор представља супротстављање елемента кола протоку наелектрисања. Ако би наелектрисање текло у затвореној петљи серијског кола, постоји само један смер да струја тече, а тај проток се не дели или сабира променама путања како би струја текла.

То значи да на сваком отпорнику проток наелектрисања остаје константан, а напон колики потенцијал пуњење је доступно у свакој тачки, разликује се јер сваки отпорник додаје све више и више отпора овом путу Тренутни.

С друге стране, ако би струја из напонског извора као што је батерија имала више путева, она би се поделила, као што је случај у паралелном колу. Али, као што је претходно речено, количина струје која улази у одређену тачку мора бити једнака количини струје која одлази.

Следећи ово правило, ако би се струја гранила на различите путање од фиксне тачке, требало би да буде једнака струји која поново улази у једну тачку на крају сваке гране. Ако се отпори на свакој грани разликују, тада се разликује противљење свакој количини струје, што би довело до разлика у падовима напона на гранама паралелног круга.

Коначно, нека кола имају елементе који су и паралелни и серијски. При анализи овихсеријски паралелни хибриди, према колу треба да се понашате серијски или паралелно, у зависности од тога како су повезани. Ово вам омогућава да поново нацртате целокупно коло користећи еквивалентне склопове, једну од серијских компонената, а другу паралелно. Затим користите Кирцххоффова правила и за серију и за паралелни круг.

Користећи Кирцххоффова правила и природу електричних кола, можете смислити општи метод за приступање свим круговима без обзира да ли су у низу или паралелни. Прво означите сваку тачку на схеми кола словима А, Б, Ц,... да би се олакшало навођење сваке тачке.

Лоцирајте спојеве на којима су повезане три или више жица и означите их помоћу струја које улазе и излазе из њих. Одредите петље у струјним круговима и напишите једначине које описују како се напони збрајају на нулу у свакој затвореној петљи.

Примери паралелних и серијских кола разликују се и у осталим електричним елементима. Поред струје, напона и отпора, постоје кондензатори, пригушнице и други елементи који се разликују у зависности од тога да ли су паралелни или серијски. Разлике између типова кола такође зависе од тога да ли извор напона користи једносмерну (ДЦ) или наизменичну (АЦ) струју.

Кола једносмерне струје пуштају струју да тече у једном смеру, док кругови наизменичне струје у редовним интервалима наизменичну струју наизменични између напред и назад и попримају облик синусног таласа. Досадашњи примери су били једносмерни кругови, али овај одељак се фокусира на оне наизменичног напона.

У струјним круговима наизменичне струје научници и инжењери називају променљиви отпор каоотпор, и ово може бити одговорнокондензатори, елементи кола који складиште набој током времена ипригушнице, елементи кола који производе магнетно поље као одговор на струју у колу. У струјним круговима наизменичне струје, импеданција варира током времена у зависности од улазне снаге наизменичне струје, док је укупан отпор укупан број отпорних елемената, који временом остаје константан. Ово чини отпор и импедансу различитим величинама.

Кола наизменичне струје такође описују да ли је смер струје у фази између елемената кола. Ако су два елементау фази, тада су таласи струја елемената у међусобној синхронизацији. Ови таласни облици вам омогућавају израчунавањеталасна дужина, удаљеност пуног таласног циклуса,фреквенција, број таласа који сваке секунде прелазе одређену тачку иамплитуда, висина таласа, за кругове наизменичне струје.

Измерите импедансу серијског круга наизменичне струје помоћу

заимпеданса кондензатора​ ​Икс_Ц.иимпеданса индуктора​ ​Икс​_Л јер се импедансе, третиране као отпори, сумирају линеарно, као што је случај са једносмерним круговима.

Разлог зашто користите разлику између импеданција индуктора и кондензатора уместо њихове суме је тај што два елемента кола варирају у томе колику струју и напон имају током времена услед колебања наизменичног напона извор.

Ови кругови суРЛЦ колаако садрже отпорник (Р), пригушницу (Л) и кондензатор (Ц). Паралелни РЛЦ склопови сабирају отпоре као

на исти начин на који се паралелно отпорници сумирају користећи њихове инверзне вредности и ову вредност1 / Зје такође познат каопријемкола.

У оба случаја импедансе можете измерити каоИкс_Ц. = 1 / ωЦиИкс_Л = ωЛза угасту фреквенцију „омега“ ω, капацитетЦ.(код Фарадс-а) и индуктивностЛ(у Хенриес-у).

КапацитетЦ.могу се повезати са напоном каоЦ = К / ВилиВ = К / Цза пуњење на кондензаторуК(у Цоуломбс-у) и напон кондензатораВ.(у волтима). Индуктивност се односи на напон каоВ = ЛдИ / дтза промену струје током временадИ / дт, напон индуктораВ.и индуктивитетЛ. Користите ове једначине за решавање струје, напона и других својстава РЛЦ кола.

Иако у напоредном кругу можете набројати напоне око затворене петље једнаке нули, сумирање струја је сложеније. Уместо да постављате зброј самих тренутних вредности које улазе у чвор једнак збиру тренутних вредности које напуштају чвор, морате да користите квадрате сваке струје.

За паралелно РЛЦ коло, струја преко кондензатора и индуктора као

за струју напајањаЈа_С., отпорна струјаЈа_Р., индукторска струјаЈа_Ли струја кондензатораЈа​_Ц. користећи исте принципе за сумирање вредности импедансе.

У РЛЦ круговима можете израчунати фазни угао, колико је један елемент кола ванфазни од другог, користећи једначину за фазни угао "пхи"Φкао штоΦ = тан^-1((ИКС_Л -ИКС_Ц.) / Р)у којимапрепланула​​^-1 ()представља инверзну функцију тангенте која узима пропорцију као улаз и враћа одговарајући угао.

У серијским круговима, кондензатори се сабиру користећи њихове инверзне вредности као

док се пригушнице сабиру линеарно као

за сваки индуктор. Паралелно с тим, прорачуни су обрнути. За паралелни круг, кондензатори се линеарно сумирају

а индуктивитети се сумирају користећи њихове инверзе

за сваки индуктор.

Кондензатори раде мерењем разлике у наелектрисању између две плоче које су међусобно одвојене диелектричним материјалом који смањује напон уз повећање капацитета. Научници и инжењери такође мере капацитетЦ.као штоЦ = ε₀ε_рА / дса „епсилон ништа“ ε₀ као вредност пропустљивости за ваздух која износи 8,84 к 10-12 Ф / м.ε_рје пермитивност диелектричног медија који се користи између две плоче кондензатора. Једначина зависи и од површине плочаА.у м² и растојање између плочаду м.