
Якщо нам треба, щоб електроприлад працював, ми повинні підключити
його до джерела струму. При цьому струм повинен проходити через прилад і
повертатися знову до джерела, тобто ланцюг повинна бути замкнутою.
Але підключення кожного приладу
до окремого джерела здійсненно, в основному, в лабораторних умовах. У житті ж
доводиться мати справу з обмеженою кількістю джерел і досить великою кількістю
споживачів струму. Тому створюють системи з’єднань, що дозволяють навантажити
одне джерело великою кількістю споживачів. Системи при цьому можуть бути як
завгодно складними і розгалуженими, але в їх основі лежить всього два види
з’єднання: послідовне і паралельне з’єднання провідників. Кожен вид має свої
особливості, плюси і мінуси. Розглянемо їх обидва.
Послідовне
з’єднання провідників
Послідовне з’єднання провідників — це включення в електричний ланцюг декількох
приладів послідовно, один за одним. Електроприлади в даному випадку можна
порівняти з людьми в хороводі, а їх руки, що тримають один одного — це проводи,
що з’єднують прилади. Джерело струму в даному випадку буде одним з учасників
хороводу.
Напруга всього ланцюга при
послідовному з’єднанні буде дорівнює сумі напруг на кожному включеному в ланцюг
елементі. Сила струму в ланцюзі буде однакова в будь-якій точці. А сума опорів
всіх елементів складе загальний опір всього ланцюга. Тому послідовний опір
можна виразити на папері таким чином:
I = I_1 = I_2 = ⋯ = I_n; U = U_1 + U_2 + ⋯ + U_n; R = R_1 + R_2 + ⋯ + R_n,
де I — сила струму, U-напруга, R
— опір, 1,2,…, n — номери елементів, включених в ланцюг.
Плюсом послідовного з’єднання є
простота складання, а мінусом — те, що якщо один елемент вийде з ладу, то струм
пропаде у всій ланцюга. У такій ситуації непрацюючий елемент буде подібний
ключу у вимкненому положенні. Приклад з життя незручності такого з’єднання
напевно пригадають усе старші люди, які прикрашали ялинки гірляндами з
лампочок.
Якщо в такій гірлянді виходила з
ладу хоча б одна лампочка, доводилося перебирати їх все, поки не знайдеш ту
саму, що перегоріла. У сучасних гірляндах ця проблема вирішена. У них
використовують спеціальні діодні лампочки, в яких при перегорання сплавляються
разом контакти, і струм продовжує безперешкодно проходити далі.
Паралельне
з’єднання провідників
При паралельному з’єднанні провідників всі елементи ланцюга підключаються до
однієї і тієї ж парі точок, можна назвати їх А і В. До цієї ж парі точок
підключають джерело струму. Тобто виходить, що всі елементи підключені до
однакового напрузі між А і В. У той же час ток як би розділяється на всі
навантаження залежно від опору кожної з них.
Паралельне з’єднання можна
порівняти з плином річки, на шляху якої виникла невелика височина. Вода в
такому випадку огинає височина з двох сторін, а потім знову зливається в один
потік. Виходить острівець посеред річки. Так от паралельне з’єднання — це два
окремих русла навколо острова. А точки А і В — це місця, де роз’єднується і
знову з’єднується загальне русло річки.
Напруга струму в кожній окремій
гілці буде дорівнює загальній напрузі в ланцюзі. Загальний струм ланцюга буде
складатися з струмів всіх окремих гілок. А ось загальний опір кола при
паралельному з’єднанні буде менше опору струму на кожній з гілок. Це
відбувається тому, що загальне перетин провідника між точками А і В як би
збільшується за рахунок збільшення числа паралельно підключених навантажень.
Тому загальний опір зменшується. Паралельне з’єднання описується наступними
співвідношеннями:
U = U_1 = U_2 = ⋯ = U_n; I = I_1 + I_2 + ⋯ + I_n; 1/R = 1/R_1 +1/R_2 + ⋯ +1/R_n,
де I — сила струму, U-напруга, R
— опір, 1,2,…, n — номери елементів, включених в ланцюг.
Величезним плюсом паралельного
з’єднання є те, що при виході одного з елементів, ланцюг продовжує
функціонувати далі. Всі інші елементи продовжують працювати. Мінусом є те, що
всі прилади повинні бути розраховані на одну і туж напругу. Саме паралельним
чином встановлюють розетки мережі 220 В в квартирах. Таке підключення дозволяє
включати різні прилади в мережу абсолютно незалежно один від одного, і при
виході їх ладу одного з них, це не впливає на роботу інших.
Немає коментарів:
Дописати коментар