Paralel Devre Seri Devreden Nasıl Farklıdır?

Günlük elektronik cihazlarda ve cihazlarda kullanılan elektrik devreleri kafa karıştırıcı görünebilir. Ancak, elektrik ve manyetizmanın çalışmasına neden olan temel ilkelerini anlamak, farklı devrelerin birbirinden ne kadar farklı olduğunu anlamanıza yardımcı olabilir.

Devrelerde seri ve paralel bağlantılar arasındaki farkı açıklamaya başlamak için önce paralel ve seri devrelerin birbirinden nasıl farklı olduğunu anlamalısınız.paralel devrelerAralarında direnç, indüktör, kapasitör veya diğer elektrik elemanları gibi farklı devre elemanlarına sahip dallar kullanın.

​seri devreler, aksine, tüm öğelerini tek bir kapalı döngüde düzenleyin. Bunun anlamı şudur kimevcut, bir devredeki yük akışı veVoltaj, akımın akmasına neden olan elektromotor kuvvet, paralel ve seri devreler arasındaki ölçümler de farklılık gösterir.

Paralel devreler genellikle birden fazla cihazın tek bir güç kaynağına bağlı olduğu senaryolarda kullanılır. Bu, birbirlerinden bağımsız hareket etmelerini sağlar, böylece biri çalışmayı bırakırsa diğerleri çalışmaya devam eder. Çok sayıda ampul kullanan lambalar, her bir ampulü birbirine paralel olarak kullanabilir, böylece her biri birbirinden bağımsız olarak yanabilir. Evlerdeki elektrik prizleri, farklı cihazları işlemek için tipik olarak tek bir devre kullanır.

Paralel ve seri devreler birbirinden farklı olsa da, akımlarını, voltajlarını ve voltajlarını incelemek için aynı elektrik prensiplerini kullanabilirsiniz.direnç, bir devre elemanının yük akışına karşı koyma yeteneği.

Hem paralel hem de seri devre örnekleri için takip edebilirsiniz.Kirchhoff'un iki kuralı. Birincisi, hem seri hem de paralel bir devrede, kapalı bir döngüdeki tüm elemanlar arasındaki voltaj düşüşlerinin toplamını sıfıra eşit olarak ayarlayabilmenizdir. İkinci kural, bir devredeki herhangi bir düğümü veya noktayı da alabilir ve o noktaya giren akımın toplamını, o noktadan çıkan akımın toplamına eşit olarak ayarlayabilirsiniz.

Seri devrelerde, tüm devre elemanlarının akımını belirlemek için bir seri devrede tek bir bileşenin akımını ölçebilmeniz için akım döngü boyunca sabittir. Paralel devrelerde, her daldaki voltaj düşüşleri sabittir.

Her iki durumda da kullanırsınızOhm Yasası​ ​V = IRvoltaj içinV(volt olarak), akımben(amper veya amper cinsinden) ve direnç$(ohm olarak) her bir bileşen veya tüm devrenin kendisi için. Örneğin, bir seri devredeki akımı biliyorsanız, dirençleri toplayarak ve akımı toplam dirençle çarparak voltajı hesaplayabilirsiniz.

​Dirençleri özetlemekparalel ve seri devre örnekleri arasında değişir. Farklı dirençlere sahip bir seri devreniz varsa, elde etmek için her bir direnç değerini ekleyerek dirençleri toplayabilirsiniz.toplam direnç, denklem tarafından verilen

her direnç için.

Paralel devrelerde, her daldaki direnç şuna eşittir:toplam direncin tersiterslerini ekleyerek. Başka bir deyişle, paralel bir devrenin direnci şu şekilde verilir:

seri ve paralel direnç kombinasyonu arasındaki farkı temsil etmek için paralel olarak her direnç için.

Toplama direncindeki bu farklılıklar, direncin içsel özelliklerine bağlıdır. Direnç, devre elemanının yük akışına karşıtlığını temsil eder. Yük, bir seri devrenin kapalı bir döngüsünde akacaksa, akımın akması için yalnızca bir yön vardır ve bu akış bölünmez veya akımın akacağı yollardaki değişikliklerle toplanmaz.

Bu, her direnç boyunca, yük akışının sabit kaldığı ve voltajın, ne kadar potansiyelin olduğu anlamına gelir. şarj her noktada mevcuttur, çünkü her direnç bu yola daha fazla direnç ekler. akım.

Öte yandan, pil gibi bir voltaj kaynağından gelen akımın birden fazla yolu varsa, paralel bir devrede olduğu gibi bölünecektir. Ancak, daha önce belirtildiği gibi, belirli bir noktaya giren akımın miktarı, kalan akımın miktarına eşit olmalıdır.

Bu kurala göre, akım sabit bir noktadan farklı yollara ayrılacaksa, her dalın sonunda tek bir noktaya yeniden giren akıma eşit olmalıdır. Her daldaki dirençler farklıysa, her bir akım miktarına karşı direnç farklıdır ve bu, paralel devre dalları boyunca voltaj düşüşlerinde farklılıklara yol açar.

Son olarak, bazı devreler hem paralel hem de seri olan elemanlara sahiptir. Bunları analiz ederkenseri-paralel melezler, nasıl bağlandıklarına bağlı olarak devreyi seri veya paralel olarak ele almalısınız. Bu, bileşenlerin biri seri, diğeri paralel olan eşdeğer devreleri kullanarak genel devreyi yeniden çizmenize olanak tanır. Daha sonra hem seri hem de paralel devre üzerinde Kirchhoff'un kurallarını kullanın.

Kirchhoff'un kurallarını ve elektrik devrelerinin doğasını kullanarak, seri veya paralel olmalarına bakılmaksızın tüm devrelere yaklaşmak için genel bir yöntem geliştirebilirsiniz. İlk önce devre şemasındaki her noktayı A, B, C,... her noktayı belirtmek için işleri kolaylaştırmak için.

Üç veya daha fazla kablonun bağlı olduğu bağlantı noktalarını bulun ve bunlara giren ve çıkan akımları kullanarak bunları etiketleyin. Devrelerdeki döngüleri belirleyin ve her bir kapalı döngüde gerilimlerin nasıl sıfıra ulaştığını açıklayan denklemler yazın.

Paralel ve seri devre örnekleri diğer elektriksel elemanlarda da farklılık göstermektedir. Akım, gerilim ve direncin yanı sıra paralel veya seri olmalarına göre değişen kapasitörler, indüktörler ve diğer elemanlar vardır. Devre türleri arasındaki farklar, voltaj kaynağının doğru akım (DC) veya alternatif akım (AC) kullanmasına da bağlıdır.

DC devreler akımın tek bir yönde akmasına izin verirken, AC devreler akımı düzenli aralıklarla ileri ve geri yönler arasında değiştirir ve sinüs dalgası şeklini alır. Şimdiye kadarki örnekler DC devrelerdi, ancak bu bölüm AC devrelerine odaklanıyor.

AC devrelerinde, bilim adamları ve mühendisler, değişen direnci şu şekilde ifade eder:iç direnç, ve bu hesap verebilirkapasitörler, zamanla yükü depolayan devre elemanları veindüktörler, devredeki akıma tepki olarak bir manyetik alan oluşturan devre elemanları. AC devrelerinde empedans, AC güç girişine göre zamanla dalgalanırken toplam direnç, zamanla sabit kalan direnç elemanlarının toplamıdır. Bu direnç ve empedansı farklı miktarlar yapar.

AC devreleri ayrıca akımın yönünün devre elemanları arasında fazda olup olmadığını da tanımlar. iki eleman iseeş fazlı, o zaman elementlerin akımlarının dalgası birbiriyle senkronize olur. Bu dalga formları hesaplamanıza izin verirdalga boyu, bir tam dalga döngüsünün mesafesi,Sıklık, her saniye belirli bir noktadan geçen dalgaların sayısı vegenlikAC devreleri için bir dalganın yüksekliği.

kullanarak bir seri AC devresinin empedansını ölçersiniz.

içinkapasitör empedansı​ ​X_Cveindüktör empedansı​ ​X​_L çünkü dirençler gibi ele alınan empedanslar, DC devrelerinde olduğu gibi doğrusal olarak toplanır.

İndüktör ve kapasitörün toplamları yerine empedansları arasındaki farkı kullanmanızın nedeni, bunların iki devre elemanı, AC voltajının dalgalanmaları nedeniyle zamanla ne kadar akım ve voltajda dalgalanır kaynak.

Bu devrelerRLC devreleribir direnç (R), indüktör (L) ve kapasitör (C) içeriyorlarsa. Paralel RLC devreleri, dirençleri şu şekilde toplar:

Aynı şekilde paralel dirençler tersleri kullanılarak toplanır ve bu değer1/Zolarak da bilinirkabulbir devrenin.

Her iki durumda da empedansları şu şekilde ölçebilirsiniz:X_C = 1/ωCveX_L = ωLaçısal frekans için "omega" ω, kapasitansC(Farads olarak) ve endüktansL(Henries'te).

kapasitansCvoltajla ilgili olabilirC = Q/VveyaV = Q/Cbir kapasitörde şarj içinS(Coulomb cinsinden) ve kapasitörün voltajıV(volt olarak). Endüktans voltaj ile ilgilidirV = LdI/dtzaman içinde akımdaki değişiklik içindI/dt, indüktör voltajıVve endüktansL. RLC devrelerinin akım, gerilim ve diğer özelliklerini çözmek için bu denklemleri kullanın.

Paralel bir devrede kapalı bir döngü etrafındaki gerilimleri sıfıra eşit olarak toplayabilmenize rağmen, akımları toplamak daha karmaşıktır. Düğüme giren akım değerlerinin toplamını, düğümden çıkan akım değerlerinin toplamına eşit olarak ayarlamak yerine, her akımın karelerini kullanmalısınız.

Paralel bir RLC devresi için, kapasitör ve indüktör üzerindeki akım

besleme akımı içinben_S, direnç akımıben_$, indüktör akımıben_Lve kapasitör akımıben​_C empedans değerlerini toplamak için aynı prensipleri kullanarak.

RLC devrelerinde, faz açısı "phi" denklemini kullanarak faz açısını, bir devre elemanının diğerinden ne kadar faz dışı olduğunu hesaplayabilirsiniz.ΦgibiΦ = bronzluk^-1((X_L -X_C)/R)hangisindebronzluk​​^-1 ()girdi olarak bir orantı alan ve karşılık gelen açıyı döndüren ters teğet işlevini temsil eder.

Seri devrelerde kondansatörler tersleri kullanılarak şu şekilde özetlenir:

indüktörler doğrusal olarak toplanırken

her indüktör için. Paralel olarak, hesaplamalar tersine çevrilir. Paralel bir devre için kapasitörler doğrusal olarak toplanır

ve indüktörler tersleri kullanılarak toplanır

her indüktör için.

Kondansatörler, kapasitansı arttırırken voltajı azaltan, aralarında bir dielektrik malzeme ile ayrılan iki plaka arasındaki yük farkını ölçerek çalışır. Bilim adamları ve mühendisler ayrıca kapasitansı ölçerCgibiC = ε₀ε_rve"epsilon yok" ile ε₀ 8.84 x 10-12 F/m olan hava için geçirgenlik değeri olarak.ε_rkapasitörün iki plakası arasında kullanılan dielektrik ortamın geçirgenliğidir. Denklem ayrıca plakaların alanına da bağlıdır.birm cinsinden² ve plakalar arasındaki mesafediçinde m.