วงจรไฟฟ้าสามารถมีองค์ประกอบวงจรเรียงเป็นอนุกรมหรือขนานกัน ในวงจรอนุกรม ส่วนประกอบต่างๆ จะเชื่อมต่อกันโดยใช้สาขาเดียวกันกับที่ส่งกระแสไฟฟ้าผ่านแต่ละส่วนทีละส่วน ในวงจรคู่ขนาน องค์ประกอบต่าง ๆ มีกิ่งก้านแยกจากกัน ในวงจรเหล่านี้ กระแสสามารถใช้เส้นทางที่แตกต่างกันตลอด
เนื่องจากกระแสสามารถนำเส้นทางที่แตกต่างกันในวงจรคู่ขนาน กระแสจึงไม่คงที่ตลอดวงจรขนาน สำหรับกิ่งก้านที่ต่อขนานกัน แรงดันไฟหรือค่าศักย์ไฟฟ้าตกข้ามแต่ละกิ่งจะคงที่ เนื่องจากกระแสกระจายตัวไปตามแต่ละสาขาในปริมาณที่แปรผกผันกับความต้านทานของแต่ละสาขา สิ่งนี้ทำให้กระแสสูงสุดมีความต้านทานน้อยที่สุดและในทางกลับกัน
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้วงจรขนานอนุญาตให้ประจุไหลผ่านสองเส้นทางขึ้นไป ทำให้เป็นตัวเลือกมาตรฐานในบ้านและอุปกรณ์ไฟฟ้าผ่านระบบไฟฟ้าที่เสถียรและมีประสิทธิภาพ ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านส่วนอื่นๆ ของวงจรได้เมื่อชิ้นส่วนเสียหายหรือแตกหัก และสามารถจ่ายพลังงานเท่าๆ กันในอาคารต่างๆ ลักษณะเหล่านี้สามารถแสดงให้เห็นได้ผ่านไดอะแกรมและตัวอย่างวงจรคู่ขนาน
แผนภาพวงจรขนาน
•••Syed Hussain Ather A
ในแผนภาพวงจรขนาน คุณสามารถกำหนดการไหลของกระแสไฟฟ้าโดยการสร้างกระแสไฟจากขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยังขั้วลบ ขั้วบวกถูกกำหนดโดย + บนแหล่งจ่ายแรงดัน และค่าลบ -
ในขณะที่คุณวาดวิธีที่กระแสไหลผ่านกิ่งของวงจรคู่ขนาน พึงระลึกไว้ว่าทั้งหมด กระแสที่เข้าสู่โหนดหรือจุดเดียวในวงจรควรเท่ากับกระแสที่ไหลออกหรือออกจากนั้นทั้งหมด จุด. พึงระลึกไว้เสมอว่าแรงดันไฟฟ้าตกรอบวงปิดใดๆ ในวงจรควรเท่ากับศูนย์ สองข้อความนี้คือกฎวงจรของ Kirchhoff
ลักษณะวงจรขนาน
วงจรขนานใช้กิ่งก้านที่ให้กระแสไหลผ่านเส้นทางต่างๆ ผ่านวงจร กระแสเดินทางจากขั้วบวกของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายแรงดันไปยังขั้วลบ แรงดันไฟคงที่ตลอดวงจรในขณะที่กระแสเปลี่ยนขึ้นอยู่กับความต้านทานของแต่ละสาขา
เคล็ดลับ
วงจรขนานถูกจัดเรียงเพื่อให้กระแสสามารถเดินทางผ่านสาขาต่าง ๆ ได้พร้อม ๆ กัน แรงดันไม่ใช่กระแสจะคงที่ตลอด และกฎของโอห์มสามารถใช้คำนวณแรงดันและกระแสได้ ในวงจรอนุกรม-ขนาน วงจรสามารถใช้เป็นวงจรอนุกรมและวงจรขนานได้
ตัวอย่างวงจรขนาน
ในการหาค่าความต้านทานรวมของตัวต้านทานที่จัดเรียงขนานกัน ให้ใช้สูตร
\frac{1}{R_{total}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+...+\frac{1}{R_n }
ซึ่งความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัวจะรวมอยู่ที่ด้านขวาของสมการ ในแผนภาพด้านบน สามารถคำนวณความต้านทานรวมเป็นโอห์ม (Ω) ได้ดังนี้
- 1/Rรวม = 1/5 Ω + 1/6 Ω + 1/10 Ω
- 1/Rรวม = 6/30 Ω + 5/30 Ω + 3/30 Ω
- 1/Rรวม = 14/30 Ω
- Rรวม = 15/7 Ω หรือประมาณ 2.14 Ω
โปรดทราบว่าคุณสามารถ "พลิก" ทั้งสองข้างของสมการจากขั้นตอนที่ 3 ถึงขั้นตอนที่ 4 ได้เท่านั้นเมื่อมีพจน์เดียวในทั้งสองข้างของสมการ (ในกรณีนี้1/Rรวมทางด้านซ้ายและ14/30 Ωทางขวา).
หลังจากคำนวณความต้านทานแล้ว กระแสและแรงดันสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของโอห์มวี = ฉัน/Rซึ่งในวีคือ แรงดันไฟวัดเป็นโวลต์ผมเป็นกระแสวัดเป็นแอมป์และRคือความต้านทานเป็นโอห์ม ในวงจรคู่ขนาน ผลรวมของกระแสผ่านแต่ละเส้นทางคือกระแสรวมจากแหล่งกำเนิด กระแสที่ตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจรสามารถคำนวณได้โดยการคูณแรงดันคูณความต้านทานสำหรับตัวต้านทาน แรงดันไฟคงที่ตลอดวงจร ดังนั้นแรงดันไฟจึงเป็นแรงดันไฟของแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายแรงดันไฟ
ขนานกับ วงจรซีรีส์
•••Syed Hussain Ather A
ในวงจรอนุกรม กระแสจะคงที่ตลอด แรงดันตกขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัว และความต้านทานรวมคือผลรวมของตัวต้านทานแต่ละตัว ในวงจรขนาน แรงดันคงที่ตลอด กระแสขึ้นอยู่กับตัวต้านทานแต่ละตัว และค่าผกผันของความต้านทานรวมคือผลรวมของค่าผกผันของตัวต้านทานแต่ละตัว
ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนประจุในวงจรอนุกรมและวงจรขนานเมื่อเวลาผ่านไป ในวงจรอนุกรม ผลรวมความจุของวงจร (กำหนดโดยตัวแปรค) ศักยภาพของตัวเก็บประจุในการเก็บประจุตามช่วงเวลา คือ ผลรวมผกผันของประจุแต่ละตัว และความเหนี่ยวนำทั้งหมด (ผม) พลังของตัวเหนี่ยวนำในการปลดปล่อยประจุเมื่อเวลาผ่านไป คือผลรวมของตัวเหนี่ยวนำแต่ละตัว ในทางตรงกันข้าม ในวงจรขนาน ความจุรวมคือผลรวมของตัวเก็บประจุแต่ละตัว และค่าผกผันของการเหนี่ยวนำทั้งหมดคือผลรวมของค่าผกผันของการเหนี่ยวนำแต่ละตัว
อนุกรมและวงจรขนานยังมีหน้าที่ต่างกัน ในวงจรอนุกรม ถ้าส่วนใดส่วนหนึ่งขาด กระแสจะไม่ไหลผ่านวงจรเลย ในวงจรขนาน การเปิดแต่ละสาขาจะหยุดเฉพาะกระแสในสาขานั้น สาขาที่เหลือจะยังคงทำงานต่อไปเพราะกระแสไฟมีหลายเส้นทางที่สามารถข้ามวงจรได้
ซีรีส์-วงจรขนาน
•••Syed Hussain Ather A
วงจรที่มีทั้งกิ่งแยกที่เชื่อมต่อกันจนกระแสไหลในทิศทางเดียวระหว่างกิ่งเหล่านั้นคือทั้งสองอนุกรมและขนาน ในกรณีเหล่านี้ คุณสามารถใช้กฎจากทั้งอนุกรมและขนานได้ตามความเหมาะสมสำหรับวงจร ในตัวอย่างข้างต้นR1และR2อยู่คู่ขนานกันจนเกิดเป็นR5และก็เช่นกันR3และR4แบบฟอร์มR6. สามารถสรุปแบบขนานได้ดังนี้
- 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 หรือประมาณ .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 หรือประมาณ 1.56 Ω
•••Syed Hussain Ather A
วงจรสามารถทำให้ง่ายขึ้นเพื่อสร้างวงจรที่แสดงด้านบนโดยตรงด้วยR5และR6. ตัวต้านทานสองตัวนี้สามารถเพิ่มได้โดยตรงราวกับว่าวงจรเป็นอนุกรม
R_{total}=5/6\Omega+14/9\Omega=2.38\Omega
กับ 20วีเป็นแรงดันไฟฟ้า กฎของโอห์ม กำหนดว่ากระแสรวมเท่ากับวี/อาร์, หรือ20V / (43/18 Ω) = 360/43 Aหรือเกี่ยวกับ8.37 ก.ด้วยกระแสรวมนี้ คุณสามารถกำหนดแรงดันตกคร่อมทั้ง R5 และ R6 โดยใช้กฎของโอห์ม (V=I/R) เช่นกัน
สำหรับR5,
V_5=\frac{360}{43}\times 5/6=6.98\text{ V}
สำหรับR6,
V_5=\frac{360}{43}\times 14/9=13.02\text{ V}
ในที่สุด แรงดันเหล่านี้จะลดลงสำหรับR5และR6สามารถแยกกลับเป็นวงจรขนานเดิมเพื่อคำนวณกระแสของR1และR2สำหรับR5และR2และR3สำหรับR6โดยใช้กฎของโอห์ม
I1 = (1800/258 V) / 1 Ω = 1800/258 Aหรือ bouเสื้อ 6.98 ก.
I2 = (1800/258 วี) / 5 Ω = 1500/43 Aหรือ bouเสื้อ 34.88 ก.
I3 = (680/129 V) / 7 Ω = 4760/129 Aหรือเกี่ยวกับ36.90 ออ.
I3 = (680/129 V) / 2 Ω = 1360/129 Aหรือเกี่ยวกับ10.54 ก.