Что называется параллельным соединением: Параллельное соединение — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

Параллельное соединение — урок. Физика, 8 класс.

При параллельном соединении все потребители подключены к источнику тока независимо друг от друга и образуют разветвлённую цепь.


При параллельном соединении все потребители подключены к одному источнику тока, между клеммами которого имеется определённое напряжение.

Каждый потребитель получает полное напряжение цепи.
 

U=U1=U2=U3=…



При параллельном соединении общий ток является суммой токов, протекающих через отдельные потребители.

 

I=I1+I2+I3+…

 

Общее сопротивление потребителей, находящихся в параллельном соединении, будет наименьшим (меньше, чем наименьшее из сопротивлений параллельно подключённых потребителей).
Если параллельно соединены \(n\) потребителей, а сопротивление каждого из них одинаково и равно \(R\), тогда общее сопротивление цепи будет равно \(R : n\).

Можно сделать вывод о том, что при увеличении числа потребителей общая сила тока неограниченно возрастает, что может привести к пожару.

 

Обрати внимание!

В одну розетку нельзя включать несколько мощных потребителей, так как перенагруженные провода нагреваются и могут загореться.

В квартире потребители включены в параллельное соединение. Подводка электричества, входящего в квартиру, состоит из нескольких проводов, которые проходят через счётчик, измеряющий потребление электроэнергии. Электрический ток течёт через предохранители, которые подключены последовательно и предусмотрены для определённой силы тока в цепи. Они размыкают цепь в случае опасной перегрузки.

Электрический кабель, который используется в электрической цепи квартиры, имеет три провода. Третий провод является заземлением.

Преимуществом параллельного соединения является то, что при отключении одного из потребителей, остальные продолжают работать.

Источники:

 

http://www. ndg.lv/latvian/Macibas/FizInter/b2.2.4.htm
http://www.goerudio.com/demo/paralelais_slegums
http://www.ndg.lv/latvian/Macibas/FizInter/b2.2.4.htm

Последовательное и параллельное соединение элементов электрической цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

На уроке рассматривается параллельное соединение проводников. Изображается схема такого соединения, показывается выражение для вычисления силы тока в такой цепи. Также вводится понятие эквивалентного сопротивления, находится его значение для случая параллельного соединения.

Соединения проводников бывают различные. Они могут быть параллельными, последовательными и смешанными. На данном уроке мы рассмотрим параллельное соединение проводников и понятие эквивалентного сопротивления.

Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе. На схеме такое соединение обозначается следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Параллельное соединение трех резисторов

На рисунке изображены три резистора (прибор, основанный на сопротивлении проводника) с сопротивлениями R1, R2, R3. Как видим, начала этих проводников соединены в точке А, концы — в точке Б, а расположены они параллельно друг другу. Также в цепи может быть большее количество параллельно соединенных проводников.

Теперь рассмотрим следующую схему (рис. 2):

Рис. 2. Схема для исследования силы тока при параллельном соединении проводников

В качестве элементов цепи мы взяли две лампы (1а, 1б). Они также имеют свое сопротивление, поэтому мы их можем рассматривать наравне с резисторами. Эти две лампы соединены параллельно, соединяются они в точках А и Б. К каждой лампе подсоединен свой амперметр: соответственно, А 1 и А 2 . Также есть амперметр А 3 , который измеряет силу тока во всей цепи. В цепь еще входит источник питания (3) и ключ (4).

Замкнув ключ, мы будем следить за показаниями амперметров. Амперметр А 1 покажет силу тока, равную I 1 , в лампе 1а, амперметр А 2 — cилу тока, равную I 2 , в лампе 1б. Что же касается амперметра А 3 , то он покажет силу тока, равную сумме токов в каждой отдельной взятой цепи, соединенных параллельно: I = I 1 + I 2 . То есть, если сложить показания амперметров А 1 и А 2 , то получим показания амперметра А 3 .

Стоит обратить внимание, что если одна из ламп перегорит, то вторая будет продолжать работать. При этом весь ток будет проходить через эту вторую лампу. Это очень удобно. Так, например, электроприборы в наших домах включаются в цепь параллельно. И если один из них выходит из строя, то остальные остаются в рабочем состоянии.

Рис. 3. Схема для нахождения эквивалентного сопротивления при параллельном соединении

На схеме рис. 3 мы оставили один амперметр (2), но добавили в электрическую цепь вольтметр (5) для измерения напряжения. Точки А и Б являются общими и для первой (1а), и для второй лампы (1б), а значит, вольтметр измеряет напряжение на каждой из этих ламп (U 1 и U 2) и во всей цепи (U). Тогда U = U 1 = U 2 .

Эквивалентным сопротивлением называется сопротивление, которое может заменить все элементы, входящие в данную цепь. Посмотрим, чему же оно будет равно при параллельном соединении. Из закона Ома можно получить, что:

В данной формуле R — эквивалентное сопротивление, R 1 и R 2 — сопротивление каждой лампочки, U = U 1 = U 2 — напряжение, которое показывает вольтметр (5). При этом мы используем то, что сумма токов в каждой отдельной цепи равна общей силе тока (I = I 1 + I 2). Отсюда можно получить формулу для эквивалентного сопротивления:

Если в цепи будет больше элементов, соединенных параллельно, то и слагаемых будет больше. Тогда придется вспомнить, как работать с простыми дробями.

Стоить отметить, что при параллельном соединении эквивалентное сопротивление будет достаточно малым. Соответственно, сила тока будет достаточно большой. Это стоит учитывать при включении в розетки большого количества электрических приборов. Ведь тогда сила тока возрастет, что может привести к перегреванию проводов и пожарам.

На следующем уроке мы рассмотрим другой тип соединения проводников — последовательное.

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. — М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.
  1. Физика ().
  2. Сверхзадача ().
  3. Интернет-портал Nado5.ru ().

Домашнее задание

  1. Стр. 114-117: вопросы № 1-6. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
  2. Могут ли быть параллельно соединены более трех проводников?
  3. Что случится, если одна из двух ламп, которые соединены параллельно, перегорит?
  4. Если к любой цепи параллельно подключить еще один проводник, всегда ли её эквивалентное сопротивление будет уменьшаться?

Одним из китов, на котором держатся многие понятия в электронике, является понятие последовательного и параллельного подключения проводников. Знать основные отличия указанных типов подключения просто необходимо. Без этого нельзя понять и прочитать ни одной схемы.

Основные принципы

Электрический ток движется по проводнику от источника к потребителю (нагрузке). Чаще всего в качестве проводника выбирается медный кабель. Связано это с требованием, которое предъявляется к проводнику: он должен легко высвобождать электроны.

Независимо от способа подключения, электрический ток двигается от плюса к минусу. Именно в этом направлении убывает потенциал. При этом стоит помнить, что провод, по котору идет ток, также обладает сопротивлением. Но его значение очень мало. Именно поэтому им пренебрегают. Сопротивление проводника принимают равным нулю. В том случае, если проводник обладает сопротивлением, его принято называть резистором.

Параллельное подключение

В данном случае элементы, входящие в цепь, объединены между собой двумя узлами. С другими узлами у них связей нет. Участки цепи с таким подключением принято называть ветвями. Схема параллельного подключения представлена на рисунке ниже.

Если говорить более понятным языком, то в данном случае все проводники одним концом соединены в одном узле, а вторым — во втором. Это приводит к тому, что электрический ток разделяется на все элементы. Благодаря этому увеличивается проводимость всей цепи.

При подключении проводников в цепь данным способом напряжение каждого из них будет одинаково. А вот сила тока всей цепи будет определяться как сумма токов, протекающих по всем элементам. С учетом закона Ома путем нехитрых математических расчетов получается интересная закономерность: величина, обратная общему сопротивлению всей цепи, определяется как сумма величин, обратных сопротивлениям каждого отдельного элемента. При этом учитываются только элементы, подключенные параллельно.

Последовательное подключение

В данном случае все элементы цепи соединены таким образом, что они не образуют ни одного узла. При данном способе подключения имеется один существенный недостаток. Он заключается в том, что при выходе из строя одного из проводников все последующие элементы работать не смогут. Ярким примером такой ситуации является обычная гирлянда. Если в ней перегорает одна из лампочек, то вся гирлянда перестает работать.

Последовательное подключение элементов отличается тем, что сила тока во всех проводниках равна. Что касается напряжения цепи, то оно равно сумме напряжения отдельных элементов.

В данной схеме проводники включаются в цепь поочередно. А это значит, что сопротивление всей цепи будет складываться из отдельных сопротивлений, характерных для каждого элемента. То есть общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех проводников. Эту же зависимость можно вывести и математическим способом, используя закон Ома.

Смешанные схемы

Бывают ситуации, когда на одной схеме можно увидеть одновременно последовательное и параллельное подключение элементов. В таком случае говорят о смешанном соединении. Расчет подобных схем проводится отдельно для каждой из группы проводников.

Так, чтобы определить общее сопротивление, необходимо сложить сопротивление элементов, подключенных параллельно, и сопротивление элементов с последовательным подключением. При этом последовательное подключение является доминантным. То есть его рассчитывают в первую очередь. И только после этого определяют сопротивление элементов с параллельным подключением.

Подключение светодиодов

Зная основы двух типов подключения элементов в цепи, можно понять принцип создания схем различных электроприборов. Рассмотрим пример. во многом зависит от напряжения источника тока.

При небольшом напряжении сети (до 5 В) светодиоды подключают последовательно. Снизить уровень электромагнитных помех в данном случае поможет конденсатор проходного типа и линейные резисторы. Проводимость светодиодов увеличивают за счет использования системных модуляторов.

При напряжении сети 12 В может использоваться и последовательное, и параллельное подключение сети. В случае последовательного подключения используют импульсные блоки питания.

Если собирается цепь из трех светодиодов, то можно обойтись без усилителя. Но если цепь будет включать большее количество элементов, то усилитель необходим.

Во втором случае, то есть при параллельном подключении, необходимо использование двух открытых резисторов и усилителя (с пропускной способностью выше 3 А). Причем первый резистор устанавливается перед усилителем, а второй — после.

При высоком напряжении сети (220 В) прибегают к последовательному подключению. При этом дополнительно используют операционные усилители и понижающие блоки питания.

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел , применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии. Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса , называемым первым законом Кирхгофа, и баланса напряжения на участках цепи, называемым вторым законом Кирхгофа, которые рассмотрим в данной статье. Но для начала выясним, как соединяются между собой приёмники энергии и какие при этом взаимоотношения между токами, напряжениями и .

Приемники электрической энергии можно соединить между собой тремя различными способами: последовательно, параллельно или смешано (последовательно — параллельно). Вначале рассмотрим последовательный способ соединения, при котором конец одного приемника соединяют с началом второго приемника, а конец второго приемника – с началом третьего и так далее. На рисунке ниже показано последовательное соединение приемников энергии с их подключением к источнику энергии

Пример последовательного подключения приемников энергии.

В данном случае цепь состоит из трёх последовательных приемников энергии с сопротивлением R1, R2, R3 подсоединенных к источнику энергии с U. Через цепь протекает электрический ток силой I, то есть, напряжение на каждом сопротивлении будет равняться произведению силы тока и сопротивления

Таким образом, падение напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.

Из вышесказанного вытекает правило эквивалентного последовательного сопротивления, которое гласит, что последовательно соединённые сопротивления можно представить эквивалентным последовательным сопротивлением величина, которого равна сумме последовательно соединённых сопротивлений. Это зависимость представлена следующими соотношениями

где R – эквивалентное последовательное сопротивление.

Применение последовательного соединения

Основным назначением последовательного соединения приемников энергии является обеспечение требуемого напряжения меньше, чем напряжение источника энергии. Одними из таких применений является делитель напряжения и потенциометр


Делитель напряжения (слева) и потенциометр (справа).

В качестве делителей напряжения используют последовательно соединённые резисторы, в данном случае R1 и R2, которые делят напряжение источника энергии на две части U1 и U2. Напряжения U1 и U2 можно использовать для работы разных приемников энергии.

Довольно часто используют регулируемый делитель напряжения, в качестве которого применяют переменный резистор R. Суммарное сопротивление, которого делится на две части с помощью подвижного контакта, и таким образом можно плавно изменять напряжение U2 на приемнике энергии.

Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже


Пример параллельного соединения приемников энергии.

Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

Смешанное соединение приемников энергии

Наиболее широко распространено смешанное соединение приемников электрической энергии. Данной соединение представляет собой сочетание последовательно и параллельно соединенных элементов. Общей формулы для расчёта данного вида соединений не существует, поэтому в каждом отдельном случае необходимо выделять участки цепи, где присутствует только лишь один вид соединения приемников – последовательное или параллельное. Затем по формулам эквивалентных сопротивлений постепенно упрощать данные участи и в конечном итоге приводить их к простейшему виду с одним сопротивлением, при этом токи и напряжения вычислять по закону Ома. На рисунке ниже представлен пример смешанного соединения приемников энергии


Пример смешанного соединения приемников энергии.

В качестве примера рассчитаем токи и напряжения на всех участках цепи. Для начала определим эквивалентное сопротивление цепи. Выделим два участка с параллельным соединением приемников энергии. Это R1||R2 и R3||R4||R5. Тогда их эквивалентное сопротивление будет иметь вид

В результате получили цепь из двух последовательных приемников энергии R 12 R 345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

Тогда падение напряжения по участкам составит

Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят

Как я уже упоминал, законы Кирхгофа вместе с законом Ома являются основными при анализе и расчётах электрических цепей. Закон Ома был подробно рассмотрен в двух предыдущих статьях, теперь настала очередь для законов Кирхгофа. Их всего два, первый описывает соотношения токов в электрических цепях, а второй – соотношение ЭДС и напряжениями в контуре. Начнём с первого.

Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Описывается это следующим выражением

где ∑ — обозначает алгебраическую сумму.

Слово «алгебраическая» означает, что токи необходимо брать с учётом знака, то есть направления втекания. Таким образом, всем токам, которые втекают в узел, присваивается положительный знак, а которые вытекают из узла – соответственно отрицательный. Рисунок ниже иллюстрирует первый закон Кирхгофа


Изображение первого закона Кирхгофа.

На рисунке изображен узел, в который со стороны сопротивления R1 втекает ток, а со стороны сопротивлений R2, R3, R4 соответственно вытекает ток, тогда уравнение токов для данного участка цепи будет иметь вид

Первый закон Кирхгофа применяется не только к узлам, но и к любому контуру или части электрической цепи. Например, когда я говорил о параллельном соединении приемников энергии, где сумма токов через R1, R2 и R3 равна втекающему току I.

Как говорилось выше, второй закон Кирхгофа определяет соотношение между ЭДС и напряжениями в замкнутом контуре и звучит следующим образом: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура. Второй закон Кирхгофа определяется следующим выражением

В качестве примера рассмотрим ниже следующую схему, содержащую некоторый контур


Схема, иллюстрирующая второй закон Кирхгофа.

Для начала необходимо определится с направлением обхода контура. В принципе можно выбрать как по ходу часовой стрелки, так и против хода часовой стрелки. Я выберу первый вариант, то есть элементы будут считаться в следующем порядке E1R1R2R3E2, таким образом, уравнение по второму закону Кирхгофа будет иметь следующий вид

Второй закон Кирхгофа применяется не только к цепям постоянного тока, но и к цепям переменного тока и к нелинейным цепям.
В следующей статье я рассмотрю основные способы расчёта сложных цепей с использованием закона Ома и законов Кирхгофа.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.

Отдельные проводники электрической цепи могут быть соединены между собой последовательно, параллельно и смешанно. При этом последовательное и параллельное соединение проводников являются основными видами соединений, а смешанное соединение это их совокупность.

Последовательным соединением проводников называется такое соединение, когда конец первого проводника соединен с началом второго, конец второго проводника соединен с началом третьего и так далее (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема последовательного соединения проводников

Общее сопротивление цепи, состоящее из нескольких последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

r = r 1 + r 2 + r 3 + … + r n .

Ток на отдельных участках последовательной цепи везде одинаков:

I 1 = I 2 = I 3 = I .

Видео 1. Последовательное соединение проводников

Пример 1. На рисунке 2 представлена электрическая цепь, состоящая из трех последовательно включенных сопротивлений r 1 = 2 Ом, r 2 = 3 Ом, r 3 = 5 Ом. Требуется определить показания вольтметров V 1 , V 2 , V 3 и V 4 , если ток в цепи равен 4 А.

Сопротивление всей цепи

r = r 1 + r 2 + r 3 = 2 + 3 + 5 =10 Ом.

Рисунок 2. Схема измерения напряжений на отдельных участках электрической цепи

В сопротивлении r 1 при протекании тока будет падение напряжения:

U 1 = I × r 1 = 4 × 2 = 8 В.

Вольтметр V 1 , включенный между точками а и б , покажет 8 В.

В сопротивлении r 2 также происходит падение напряжения:

U 2 = I × r 2 = 4 × 3 = 12 В.

Вольтметр V 2 , включенный между точками в и г , покажет 12 В.

Падение напряжения в сопротивлении r 3:

U 3 = I × r 3 = 4 × 5 = 20 В.

Вольтметр V 3 , включенный между точками д и е , покажет 20 В.

Если вольтметр присоединить одним концом к точке а , другим концом к точке г , то он покажет разность потенциалов между этими точками, равную сумме падений напряжения в сопротивлениях r 1 и r 2 (8 + 12 = 20 В).

Таким образом, вольтметр V , измеряющий напряжение на зажимах цепи и включенный между точками а и е , покажет разность потенциалов между этими точками или сумму падений напряжения в сопротивлениях r 1 , r 2 и r 3 .

Отсюда видно, что сумма падений напряжения на отдельных участках электрической цепи равна напряжению на зажимах цепи.

Так как при последовательном соединении ток цепи на всех участках одинаков, то падение напряжения пропорционально сопротивлению данного участка.

Пример 2. Три сопротивления 10, 15 и 20 Ом соединены последовательно, как показано на рисунке 3. Ток в цепи 5 А. Определить падение напряжения на каждом сопротивлении.

U 1 = I × r 1 = 5 ×10 = 50 В,
U 2 = I × r 2 = 5 ×15 = 75 В,
U 3 = I × r 3 = 5 ×20 = 100 В.

Рисунок 3. К примеру 2

Общее напряжение цепи равно сумме падений напряжений на отдельных участках цепи:

U = U 1 + U 2 + U 3 = 50 + 75 + 100 = 225 В.

Параллельное соединение проводников

Параллельным соединением проводников называется такое соединение, когда начала всех проводников соединены в одну точку, а концы проводников – в другую точку (рисунок 4). Начало цепи присоединяется к одному полюсу источника напряжения, а конец цепи – к другому полюсу.

Из рисунка видно, что при параллельном соединении проводников для прохождения тока имеется несколько путей. Ток, протекая к точке разветвления А , растекается далее по трем сопротивлениям и равен сумме токов, уходящих от этой точки:

I = I 1 + I 2 + I 3 .

Если токи, приходящие к точке разветвления, считать положительными, а уходящие – отрицательными, то для точки разветвления можно написать:

то есть алгебраическая сумма токов для любой узловой точки цепи всегда равна нулю. Это соотношение, связывающее токи в любой точке разветвления цепи, называется первым законом Кирхгофа . Определение первого закона Кирхгофа может звучать и в другой формулировке, а именно: сумма токов втекающих в узел электрической цепи равна сумме токов вытекающих из этого узла.

Видео 2. Первый закон Кирхгофа

Обычно при расчете электрических цепей направление токов в ветвях, присоединенных к какой либо точке разветвления, неизвестны. Поэтому для возможности самой записи уравнения первого закона Кирхгофа нужно перед началом расчета цепи произвольно выбрать так называемые положительные направления токов во всех ее ветвях и обозначить их стрелками на схеме.

Пользуясь законом Ома, можно вывести формулу для подсчета общего сопротивления при параллельном соединении потребителей.

Общий ток, приходящий к точке А , равен:

Токи в каждой из ветвей имеют значения:

По формуле первого закона Кирхгофа

I = I 1 + I 2 + I 3

Вынося U в правой части равенства за скобки, получим:

Сокращая обе части равенства на U , получим формулу подсчета общей проводимости:

g = g 1 + g 2 + g 3 .

Таким образом, при параллельном соединении увеличивается не сопротивление, а проводимость .

Пример 3. Определить общее сопротивление трех параллельно включенных сопротивлений, если r 1 = 2 Ом, r 2 = 3 Ом, r 3 = 4 Ом.

Пример 4. Пять сопротивлений 20, 30 ,15, 40 и 60 Ом включены параллельно в сеть. Определить общее сопротивление:

Следует заметить, что при подсчете общего сопротивления разветвления оно получается всегда меньше, чем самое меньшее сопротивление, входящее в разветвление.

Если сопротивления, включенные параллельно, равны между собой, то общее сопротивление r цепи равно сопротивлению одной ветви r 1 , деленному на число ветвей n :

Пример 5. Определить общее сопротивление четырех параллельно включенных сопротивлений по 20 Ом каждое:

Для проверки попробуем найти сопротивление разветвления по формуле:

Как видим, ответ получается тот же.

Пример 6. Пусть требуется определить токи в каждой ветви при параллельном их соединении, изображенном на рисунке 5, а .

Найдем общее сопротивление цепи:

Теперь все разветвления мы можем изобразить упрощенно как одно сопротивление (рисунок 5, б ).

Падение напряжения на участке между точками А и Б будет:

U = I × r = 22 × 1,09 = 24 В.

Возвращаясь снова к рисунку 5, а видим, что все три сопротивления окажутся под напряжением 24 В, так как они включены между точками А и Б .

Рассматривая первую ветвь разветвления с сопротивлением r 1 , мы видим, что напряжение на этом участке 24 В, сопротивление участка 2 Ом. По закону Ома для участка цепи ток на этом участке будет:

Ток второй ветви

Ток третьей ветви

Проверим по первому закону Кирхгофа

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.


Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R 3 . Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R 1 R 2 и резистор R 3 , соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.



Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R 1 , R 2 и R 3 .

Сопротивление при параллельном соединении, формула для расчета сопротивления при параллельном соединении

В этой статье мы разберем, как посчитать общее сопротивление при параллельном соединении сопротивлений. Параллельным соединением сопротивлений называется соединение (рисунок ниже), при котором один зажим каждого из сопротивлений присоединяется к одной точке (узлу) электрической цепи, а другой зажим каждого из тех же сопротивлений присоединяется к другой точке электрической цепи. Таким образом, между двумя точками (узлами) электрической цепи включается несколько сопротивлений, образующих параллельные ветви.

При этом напряжение между концами всех ветвей будет одним и тем же, а токи в отдельных ветвях определяются по закону Ома:
I1 = U / r1 ; I2 = U / r2 ; I3 = U / r3.

Напряжение U между узлами (А и Б):
U = I1r1 = I2r2 = I3r3,
откуда
I1 / I2 = R2 / R1  и  I2 / I3 = R3 / R2,
т. е.

Токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям.

Согласно первому правилу Кирхгофа,
I = I1 + I2 + I3
или
U / Rсум = U / R1 + U / R2 + U / R2 = U (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3).
Произведя сокращение на U, получим:
1 / Rсум = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
или
g = g1 + g2 + g3 ,

где R и g—сопротивление и проводимость разветвленной цепи или, как их часто называют, общие сопротивление и проводимость цепи.
Из полученной формулы следует, что

Общая проводимость разветвленной цепи равна сумме проводимостей отдельных ветвей.

Формула
1 / Rсум = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3
дает возможность определить общее сопротивление цепи. Например, для трех параллельно соединенных сопротивлений, приведя правую часть уравнения к общему знаменателю, получим:
1 / Rсум = R2R3 + R1R3 + R1R2 / R1R2R3
откуда
Rсум = R1R2R3 / R2R3 + R1R3 + R1R2
Если сопротивления R1 = R2 = R3, то общее сопротивление цепи:
Rсум = R1 / 3,
а в общем случае при n параллельных ветвях с равными сопротивлениями R1 :
Rсум = R1 / n
В случае двух параллельных ветвей:
1 / Rсум = 1 / R1 + 1 / R2
откуда
Rсум = R1R2 / R2R3 + R1R3

При параллельном соединении приемников энергии все они находятся под одним и тем же напряжением, и режим работы каждого из них не зависит от остальных. Совершенно иначе обстоит дело при последовательном соединении приемников, при котором изменение сопротивления одного из них тотчас же приводит к изменению напряжения на других, последовательно соединенных с ним. Поэтому электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном (номинальном) напряжении, включаются параллельно. Одинаковые электрические лампы иногда соединяются последовательно. Пусть, например, напряжение сети U, а напряжение лампы U0 < U Тогда n ламп соединяются цепочкой друг за другом, причем n > U / U0
Такое соединение ламп можно встретить, например, в трамваях, метро и других случаях.

Пример 1:
К сети с напряжением 220 в параллельно подключены двигатель мощностью 1,1 квт и 11 ламп, каждая мощностью 40 вт. Определить ток в главных (подводящих) проводах

Ток двигателя
I1 = P1 / U = 1100 / 220 = 5a.
Ток ламп
I2 = P2 / U = 11 x 40 / 220 = 2a.
Ток в подводящих проводах
I = I1 + I2 = 5 + 2 = 7a.

Пример 2:
Определить общее сопротивление десяти параллельно включенных ламп накаливания, если каждая из них 240 ом:
R = Rл / n = 240 / 10 = 24ом.

3.2. Системы с параллельным соединением элементов

3.2. Системы с параллельным соединением элементов

Системой с параллельным соединением элементов называется система, отказ которой происходит только в случае отказа всех ее элементов (см. п. 2, рис. 2.2). Такие схемы надежности характерны для ТС, в которых элементы дублируются или резервируются, т.е. параллельное соединение используется как метод повышения надежности (см. п. 4.2). Однако такие системы встречаются и самостоятельно (например, системы двигателей четырехмоторного самолета или параллельное включение диодов в мощных выпрямителях).

Для отказа системы с параллельным соединением элементов в течение наработки необходимо и достаточно, чтобы все ее элементы отказали в течение этой наработки. Так что отказ системы заключается в совместном отказе всех элементов, вероятность чего (при допущении независимости отказов) может быть найдена по теореме умножения вероятностей как произведение вероятностей отказа элементов:

                                                    (3.7)

Соответственно, вероятность безотказной работы

Рекомендуемые файлы

                                                              (3.8)

Для систем из равнонадежных элементов (рi = р)

Q=qn  ,                                                                                   (3.9)

т.е. надежность системы с параллельным соединением повышается при увеличении числа элементов (например, при р=О.9 и n=2 Р=0.99, а при n=3 Р=0.999).

Поскольку qi <1, произведение в правой части (3.7) всегда меньше любого из со множителей, т вероятность отказа системы не может быть выше вероятности самого на- дежного ее элемента (“лучше лучшего”) и даже из сравнительно ненадежных элементов возможно построение вполне надежной системы.

При экспоненциальном распределении наработки (1.7) выражение (3.9) принимает вид

Р = 1 — [1 ехр(- l t)]n  ,                       (3.10)

откуда с помощью (1.1) после интегрирования и преобразований средняя наработка систе- мы определяется

Люди также интересуются этой лекцией: 1.2. Методы микробной трансформации.

,                       (3.11)

где  Т0 i  = 1/l i— средняя наработка элемента. При больших значениях n справедлива при- ближенная формула

.               (3.12)

Таким образом, средняя наработка системы с параллельным соединением больше средней наработки ее элементов (например, при n = 2  Т0 = 1.5Toi,  при n = З T0 = 1.83T0i).

Параллельное соединение проводников | Физика

При параллельном соединении все проводники (резисторы, лампы и т.д.) подключаются к одной и той же паре точек A и B (рис. 43). Связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи при этом отличается от той, что была при последовательном соединении. Теперь соответствующие формулы имеют вид

I = I1 + I2, (17.1)     U = U1 = U2, (17.2)      R = (R1R2) / (R1 + R2). (17.3)

Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.

Итак, при параллельном соединении проводников напряжение на всех участках цепи одно и то же, общая сила тока равна сумме сил токов на отдельных проводниках, а общее сопротивление двух проводников находится как отношение произведения их сопротивлений к их сумме.

Первые две из этих закономерностей справедливы для любого числа параллельно соединенных проводников, последняя — только для двух.

Если R1 = R2, то

R = (R1R2) / (R1 + R2) = R12/2R1 = R1/2      (17.4)

Мы видим, что общее сопротивление двух одинаковых проводников в 2 раза меньше сопротивления одного проводника. Эта закономерность допускает обобщение: если параллельно соединено n одинаковых потребителей электроэнергии (резисторов, ламп и т.д.), то их общее сопротивление в n раз меньше сопротивления каждого из них:

R = R1/n      (17.5)

Отсюда следует, что с увеличением числа проводников общее сопротивление будет становиться все меньше и меньше. Это может показаться странным. На самом деле ничего удивительного в этом нет: ведь при параллельном соединении проводников происходит как бы увеличение общей площади их поперечного сечения, а с увеличением площади сечения проводника, как известно, его сопротивление уменьшается.

Отличительной особенностью параллельного соединения нескольких потребителей является то, что при выключении одного из них остальные продолжают работать. Так, например, вывернув одну лампу в цепи, изображенной на рисунке 44, мы увидим, что другая будет по-прежнему гореть.

Большинство потребителей электроэнергии — электронагревательные приборы, холодильники, швейные машины, магнитофоны, телевизоры и т. д. — рассчитаны на напряжение сети 220 В. Поэтому все они должны включаться в сеть параллельно, ибо только в этом случае они окажутся под одним и тем же напряжением (220 В) и будут продолжать работать при выключении одного из них.

На рисунке 45 приведена упрощенная схема квартирной электропроводки. Провода сети, между которыми существует напряжение 220 В, обозначены буквами Ф и О. Первый из них называют фазным, второй — нулевым. Нулевой провод соединен с землей. Именно с ним соединяют все потребители. И наоборот, все выключатели соединяют с фазным проводом. Такой порядок подключения потребителей и выключателей обеспечивает наибольшую безопасность человека.

??? 1. Какое соединение называют параллельным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 44. 3. Какие три закономерности справедливы для параллельного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление параллельно соединенных проводников, когда они одинаковые? 5. Перечислите все элементы электрической цепи, изображенной на рисунке 45. 6. Предположим, что при замене лампы человек случайно коснулся металлического контакта в патроне лампы и одновременно с этим какой-либо заземленной части здания (например, батареи отопления). Под каким напряжением он окажется? Рассмотрите ситуацию, когда лампа и выключатель подсоединены к проводам сети так, как это показано на рисунке 45. Что произойдет, если лампу и выключатель поменять местами? 7. Почему у вольтметров делают большое внутреннее сопротивление, а у амперметров — малое?

Соединения проводников — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: параллельное и последовательное соединение проводников, смешанное соединение проводников.

Есть два основных способа соединения проводников друг с другом — это последовательное и параллельное соединения. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений приводят к смешанному соединению проводников.

Мы будем изучать свойства этих соединений, но сначала нам понадобится некоторая вводная информация.

Проводник, обладающий сопротивлением , мы называем резистором и изображаем следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Резистор

Напряжение на резисторе — это разность потенциалов стационарного электрического поля между концами резистора. Между какими именно концами? В общем-то, это неважно, но обычно удобно согласовывать разность потенциалов с направлением тока.

Ток в цепи течёт от «плюса» источника к «минусу». В этом направлении потенциал стационарного поля убывает. Напомним ещё раз, почему это так.

Пусть положительный заряд перемещается по цепи из точки в точку , проходя через резистор (рис. 2):

Рис. 2.

Стационарное поле совершает при этом положительную работу .

Так как и , то и , т. е. .

Поэтому напряжение на резисторе мы вычисляем как разность потенциалов в направлении тока: .

Сопротивление подводящих проводов обычно пренебрежимо мало; на электрических схемах оно считается равным нулю. Из закона Ома следует тогда, что потенциал не меняется вдоль провода: ведь если и , то . (рис. 3):

Рис. 3.

Таким образом, при рассмотрении электрических цепей мы пользуемся идеализацией, которая сильно упрощает их изучение. А именно, мы считаем, что потенциал стационарного поля изменяется лишь при переходе через отдельные элементы цепи, а вдоль каждого соединительного провода остаётся неизменным. В реальных цепях потенциал монотонно убывает при движении от положительной клеммы источника к отрицательной.

Последовательное соединение

При последовательном соединении проводников конец каждого проводника соединяется с началом следующего за ним проводника.

Рассмотрим два резистора и , соединённых последовательно и подключённых к источнику постоянного напряжения (рис. 4). Напомним, что положительная клемма источника обозначается более длинной чертой, так что ток в данной схеме течёт по часовой стрелке.

Рис. 4. Последовательное соединение

Сформулируем основные свойства последовательного соединения и проиллюстрируем их на этом простом примере.

1. При последовательном соединении проводников сила тока в них одинакова.
В самом деле, через любое поперечное сечение любого проводника за одну секунду будет проходить один и тот же заряд. Ведь заряды нигде не накапливаются, из цепи наружу не уходят и не поступают в цепь извне.

2. Напряжение на участке, состоящем из последовательно соединённых проводников, равно сумме напряжений на каждом проводнике.

Действительно, напряжение на участке — это работа поля по переносу единичного заряда из точки в точку ; напряжение на участке — это работа поля по переносу единичного заряда из точки в точку . Складываясь, эти две работы дадут работу поля по переносу единичного заряда из точки в точку , то есть напряжение на всём участке:

Можно и более формально, без всяких словесных объяснений:

3. Сопротивление участка, состоящего из последовательно соединённых проводников, равно сумме сопротивлений каждого проводника.

Пусть — сопротивление участка . По закону Ома имеем:

что и требовалось.

Можно дать интуитивно понятное объяснение правила сложения сопротивлений на одном частном примере. Пусть последовательно соединены два проводника из одинакового вещества и с одинаковой площадью поперечного сечения , но с разными длинами и .

Сопротивления проводников равны:

Эти два проводника образуют единый проводник длиной и сопротивлением

Но это, повторяем, лишь частный пример. Сопротивления будут складываться и в самом общем случае — если различны также вещества проводников и их поперечные сечения.
Доказательство этого даётся с помощью закона Ома, как показано выше.
Наши доказательства свойств последовательного соединения, приведённые для двух проводников, переносятся без существенных изменений на случай произвольного числа проводников.

Параллельное соединение

При параллельном соединении проводников их начала подсоединяются к одной точке цепи, а концы — к другой точке.

Снова рассматриваем два резистора, на сей раз соединённые параллельно (рис. 5).

Рис. 5. Параллельное соединение

Резисторы подсоединены к двум точкам: и . Эти точки называются узлами или точками разветвления цепи. Параллельные участки называются также ветвями; участок от к (по направлению тока) называется неразветвлённой частью цепи.

Теперь сформулируем свойства параллельного соединения и докажем их для изображённого выше случая двух резисторов.

1. Напряжение на каждой ветви одинаково и равно напряжению на неразветвлённой части цепи.
В самом деле, оба напряжения и на резисторах и равны разности потенциалов между точками подключения:

Этот факт служит наиболее отчётливым проявлением потенциальности стационарного электрического поля движущихся зарядов.

2. Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в каждой ветви.
Пусть, например, в точку за время из неразветвлённого участка поступает заряд . За это же время из точки к резистору уходит заряд , а к резистору — заряд .

Ясно, что . В противном случае в точке накапливался бы заряд, меняя потенциал данной точки, что невозможно (ведь ток постоянный, поле движущихся зарядов стационарно, и потенциал каждой точки цепи не меняется со временем). Тогда имеем:

что и требовалось.

3. Величина, обратная сопротивлению участка параллельного соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям ветвей.
Пусть — сопротивление разветвлённого участка . Напряжение на участке равно ; ток, текущий через этот участок, равен . Поэтому:

Сокращая на , получим:

(1)

что и требовалось.

Как и в случае последовательного соединения, можно дать объяснение данного правила на частном примере, не обращаясь к закону Ома.
Пусть параллельно соединены проводники из одного вещества с одинаковыми длинами , но разными поперечными сечениями и . Тогда это соединение можно рассматривать как проводник той же длины , но с площадью сечения . Имеем:

Приведённые доказательства свойств параллельного соединения без существенных изменений переносятся на случай любого числа проводников.

Из соотношения (1) можно найти :

(2)

К сожалению, в общем случае параллельно соединённых проводников компактного аналога формулы (2) не получается, и приходится довольствоваться соотношением

(3)

Тем не менее, один полезный вывод из формулы (3) сделать можно. Именно, пусть сопротивления всех резисторов одинаковы и равны . Тогда:

откуда

Мы видим, что сопротивление участка из параллельно соединённых одинаковых проводников в раз меньше сопротивления одного проводника.

Смешанное соединение

Смешанное сединение проводников, как следует из названия, может являться совокупностью любых комбинаций последовательного и параллельного соединений, причём в состав этих соединений могут входить как отдельные резисторы, так и более сложные составные участки.

Расчёт смешанного соединения опирается на уже известные свойства последовательного и параллельного соединений. Ничего нового тут уже нет: нужно только аккуратно расчленить данную схему на более простые участки, соединённые последовательно или параллельно.

Рассмотрим пример смешанного соединения проводников (рис. 6).

Рис. 6. Смешанное соединение

Пусть В, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом. Найдём силу тока в цепи и в каждом из резисторов.

Наша цепь состоит из двух последовательно соединённых участков и . Сопротивление участка :

Ом.

Участок является параллельным соединением: два последовательно включённых резистора и подключены параллельно к резистору . Тогда:

Ом.

Сопротивление цепи:

Ом.

Теперь находим силу тока в цепи:

A.

Для нахождения тока в каждом резисторе вычислим напряжения на обоих участках:

B;

B.

(Заметим попутно, что сумма этих напряжений равна В, т. е. напряжению в цепи, как и должно быть при последовательном соединении.)

Оба резистора и находятся под напряжением , поэтому:

A;

A.

(В сумме имеем А, как и должно быть при параллельном соединении.)

Сила тока в резисторах и одинакова, так как они соединены последовательно:

А.

Стало быть, через резистор течёт ток A.

Параллельное соединение сопротивлений | Электрикам

Параллельным соединением резисторов (или приемников энергии, ветвей, сопротивлений) называется такое, при котором к одним и тем же двум узлам электрической цепи (рисунок 1) присоединены несколько резисторов (ветвей).

Рис. 1 Изображение параллельного соединения трех резисторов

Проводимость при параллельном соединении

Сопротивление при параллельном соединении:

Для трёх параллельно соединенных сопротивлений

Для двух параллельно соединенных сопротивлений

Для ветвей с одинаковым сопротивлением где n количество ветвей

.

Ток при параллельном соединении

Мощность при параллельном соединении

Доказательство

Так как резисторы присоединены к одним и тем же узлам, то каждый из них находится под одинаковым напряжением U. Согласно закону Ома токи в сопртивлениях определяются по формулам

Из этих формул следует, что токи в параллельных ветвях с сопротивлениями распределяются прямо пропорционально проводимостям ветвей или обратно пропорционально их сопротивлениям. Ряд параллельно соединенных резисторов можно заменить эквивалентным с сопротивлением R, значение которого должно быть таким, чтобы при том же напряжении на выводах ток в эквивалентном резисторе был равен сумме токов в отдельных ветвях:

Эквивалентная проводимость

(1)

т. е. эквивалентная проводимость параллельного соединения резисторов равна сумме проводимостей всех параллельных ветвей. Следовательно, эквивалентное сопротивление будет меньше самого малого из параллельно соединенных резисторов.
Формула (1) дает возможность определить и эквивалентное сопротивление параллельного соединения резисторов. Например, при трех ветвях эквивалентная проводимость

и эквивалентное сопротивление

.

Для двух резисторов

Если сопротивление ветвей одинаково R1 = R2 = R3, то можно воспользоваться формулой

   

в общем случае при соединении n резисторов с одинаковым сопротивлением R1 эквивалентное сопротивление равно

  .

Мощности параллельно соединенных резисторов равна сумме мощностей всех резисторов

  

Пример параллельной цепи

Параллельная цепь выполняет одну функцию: поддерживать прохождение электричества, когда один из путей прерывается. Ярким примером являются светильники, в которых используется несколько лампочек. Когда в светильнике гаснет одна лампочка, светильник продолжает работать. Это связано с тем, что в каждой розетке есть параллельная цепь, которая позволяет электричеству течь вокруг неработающей лампочки. Параллельные цепи позволяют нам направлять электричество через несколько частей в электронных сборках.

Как построить параллельную цепь

Зачистите концы 2 кусков провода. Присоедините один конец одного провода к положительному («+») полюсу небольшого источника постоянного тока (DC), например, батареи, и подключите один конец другого провода к отрицательному («-») полюсу батареи. . Подключите по одному проводу от каждой из двух лампочек типа «пшеничное зерно» (GOW) на 1,5 В постоянного тока к проводу, который прикреплен к положительному полюсу батареи. Соедините вторые провода от двух лампочек GOW вместе и подключите эти два провода к проводу, подключенному к отрицательной стороне батареи.Обе лампочки горят.

Как работает параллельная цепь

Подобно реке, которая разветвляется, а затем присоединяется к другой стороне острова, параллельная цепь несет электричество в обеих своих ветвях. Как и в реке, мощность немного уменьшилась, но электричество проходит через оба рукава.

В случае разрушения одного рукава реки, например, из-за того, что он был перекрыт дамбой, река все равно протекает через другой рукав. Аналогичным образом, если цепь на одной ветви параллельной цепи прервется — например, из-за перегоревшей лампочки — другая сторона параллельной цепи продолжит нормально функционировать.

Использование в цифровом мире

Возможно, наиболее знакомое использование параллельных цепей встречается в осветительных приборах: если одна лампа перегорает, другие лампы в приборе продолжают работать. Другие варианты использования включают в себя электронный логический элемент ИЛИ, где два переключателя включены в параллельную цепь: один из переключателей должен быть замкнут, чтобы цепь работала. Если обе стороны замкнуты, схема не будет работать.

Бытовая электропроводка — это серия параллельных цепей. В противном случае, если вы выключите духовку (или телевизор, или компьютер, или любую другую бытовую технику), остальная электрическая система вашего дома перестанет работать.

Объяснение параллельных цепей | Школа электрика

Последовательные и параллельные цепи — это простейшие и наиболее распространенные способы соединения компонентов в электронной или электрической цепи.

Последовательность — это когда компоненты соединены одним путем и через все компоненты протекает одинаковый ток. В параллельной схеме компоненты соединены таким образом, чтобы на каждый компонент было подано одинаковое напряжение.

В последовательной цепи каждый из компонентов имеет одинаковый ток, протекающий через них, а напряжение — это сумма всех напряжений на каждом из компонентов.В параллельной цепи ток представляет собой сумму токов, протекающих через каждый из компонентов, и напряжение на каждом из компонентов одинаково.

Например, четыре лампочки и одна батарея на 6 В представляют собой простую схему. Если бы один провод соединял батарею с каждой лампочкой в ​​ряду, а затем возвращался к батарее в одну непрерывную петлю, лампочки образовывали бы последовательную цепь. Если бы каждая лампочка была подключена к батарее, образуя свою собственную петлю, лампочки были бы параллельны.

Четыре лампы, соединенные последовательно, имеют одинаковый ток, протекающий через все из них, и падение напряжения будет составлять 1,5 В для каждой лампы, что означает, что мощности может быть недостаточно, чтобы заставить лампочки загореться.

Когда четыре лампочки соединены в параллельную цепь, ток, протекающий через каждую из лампочек, будет объединяться, чтобы сформировать ток в батарее, и падение напряжения на каждой лампочке составит 6,0 В, что означает, что все лампочки будут гореть. вверх.

В последовательной цепи каждая из ламп в серии должна работать, чтобы цепь была замкнутой.Если одна из лампочек перегорит, цепь выйдет из строя.

Это не относится к параллельному, поскольку каждая лампочка замыкает свою собственную цепь, поэтому даже если все лампочки, кроме одной, перегорят, последняя все равно будет работать.

Сравнение серий

и параллельных цепей


Параллельная схема отличается от последовательных цепей двумя основными способами: в параллельных цепях в системе больше путей, и компоненты цепи, подключенной параллельно, выстраиваются иначе, чем компоненты в последовательной цепи.Это выравнивание влияет на количество тока, протекающего по цепи.

Параллельные цепи похожи на многополосную магистраль, где несколько дорожек проходят параллельно друг другу, причем каждая дорожка имеет свой собственный резистор. Ток, протекающий по цепи, разделяется, и часть тока направляется по каждому из путей.

Добавление большего количества резисторов в параллельную схему приведет к уменьшению общего сопротивления. Поскольку существует несколько путей, по которым может течь ток, добавление еще одного резистора обеспечивает дополнительный путь.Это означает, что при уменьшении сопротивления дополнительными путями скорость тока увеличится.

Думайте об этом как о платной плате на шоссе. Плата за проезд — это сопротивление потоку машин по трассе. Добавление дополнительных пунктов пропуска для проезда автомобилей уменьшит сопротивление и увеличит скорость проезда автомобилей.

Текущий

Скорость, с которой заряд проходит через цепь, называется током. Заряд не накапливается и не начинает накапливаться в какой-либо одной точке, поэтому в одной точке никогда не бывает больше тока, чем в другой.Заряд также не расходуется на резисторы, поэтому в любой точке никогда не бывает меньше тока.

В параллельной цепи заряд делится на пути, поэтому в одной области может быть больше тока, чем в другой. Тем не менее, в целом, общая сумма тока во всех путях, сложенных вместе, такая же, как и количество тока вне путей. По-прежнему верно, что ток есть везде, просто в этом случае ток распределяется по путям.

Скорость, с которой ток течет в узел, равна общей сумме скоростей, протекающих по отдельным путям. Амперметр используется для измерения силы тока.

Например: если в цепи есть два резистора и скорость потока 6 ампер, часть тока (2 ампера) будет протекать по одному пути, а остальная часть (4 ампера) — по другому. Когда дорожки сходятся, сила тока снова будет 6 ампер.

Преимущества параллельных цепей над последовательными

Если вы хотите использовать одну батарею для питания двух лампочек, очевидным способом будет их последовательное соединение.Однако проблема в том, что ни одна из лампочек не будет светить слишком ярко, и если одна лампочка выключится, погаснут обе лампы.

Когда вы подключаете лампочки с использованием параллельной конфигурации, каждая из них получает полное напряжение от батареи, что делает их обе яркими, и, поскольку каждая из них имеет свой собственный контур, вы можете выключить одну, не затрагивая другую.

Бытовая техника в вашем доме подключена параллельно. Это означает, что каждый из них получает полное напряжение, и вы можете использовать его, не включая все.

На этом мы завершаем изучение параллельных цепей, узнайте больше в нашем разделе основных электрических цепей.

открытых учебников | Сиявула

Математика

Наука

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 7A

        • Марка 7Б

        • 7 класс (A и B вместе)

      • Африкаанс

        • Граад 7А

        • Граад 7Б

        • Граад 7 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Марка 8A

        • Сорт 8Б

        • Оценка 8 (вместе A и B)

      • Африкаанс

        • Граад 8А

        • Граад 8Б

        • Граад 8 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Марка 9А

        • Марка 9Б

        • 9 класс (A и B вместе)

      • Африкаанс

        • Граад 9А

        • Граад 9Б

        • Граад 9 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 4A

        • Класс 4Б

        • Класс 4 (вместе A и B)

      • Африкаанс

        • Граад 4А

        • Граад 4Б

        • Граад 4 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Марка 5A

        • Марка 5Б

        • Оценка 5 (вместе A и B)

      • Африкаанс

        • Граад 5А

        • Граад 5Б

        • Граад 5 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Марка 6А

        • Марка 6Б

        • 6 класс (A и B вместе)

      • Африкаанс

        • Граад 6А

        • Граад 6Б

        • Граад 6 (A en B saam)

    • Пособия для учителя

Наша книга лицензионная

Эти книги не просто бесплатные, они также имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (брендированные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.Вы можете делать ксерокопии, распечатывать и распространять их сколько угодно раз. Вы можете скачать их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственное ограничение заключается в том, что вы не можете адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки каким-либо образом, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, спонсорские логотипы и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (безымянные версии)

Эти небрендовые версии одного и того же контента доступны для вас, чтобы вы могли делиться ими, адаптировать, трансформировать, изменять или дополнять их любым способом, с единственным требованием — дать соответствующую оценку Siyavula. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Параллельная схема и закон Ома: множество путей для электричества — Урок

(0 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Оценка Уровень: 4 (3-5)

Требуемое время: 45 минут

Зависимость урока:

Тематические области: Алгебра, физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:


Резюме

Студенты изучают состав и практическое применение параллельной схемы по сравнению с последовательной схемой.Студенты проектируют и строят параллельные схемы, исследуют их характеристики и применяют закон Ома. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры

разработали очень сложную схему, называемую интегральной схемой, которая объединяет тысячи и миллионы параллельных и последовательных схем, работающих вместе. Одним из типов интегральных схем, которые работают как полноценный вычислительный механизм, является микропроцессор, известный как центральный процессор или ЦП.Микропроцессоры необходимы в автомобилях, видеоиграх, детекторах дыма, DVD-плеерах, механизмах открывания гаражных ворот, беспроводных телефонах, часах и калькуляторах. Инженеры постоянно разрабатывают новые технологии, чтобы они могли использовать электричество для решения повседневных проблем — усилий, которые способствуют созданию более здоровой, счастливой и безопасной окружающей среды.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Различают последовательные и параллельные части цепи.
  • Опишите, как изменяется ток в параллельной цепи, когда лампочка удаляется из цепи или добавляется к ней.
  • Опишите связи между изображениями условных обозначений цепей
  • Признать, что инженеры-электрики, материаловеды / инженеры, инженеры-механики и физики вносят свой вклад в развитие электронных технологий.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемые характеристики NGSS

4-ПС3-2. Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока.(4 класс)

Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям.
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Общие концепции
Проведите наблюдения, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства для объяснения явления или проверки проектного решения.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Энергию можно перемещать с места на место с помощью движущихся объектов, звука, света или электрического тока.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Энергия присутствует всякий раз, когда есть движущиеся объекты, звук, свет или тепло. Когда объекты сталкиваются, энергия может передаваться от одного объекта к другому, тем самым изменяя их движение.При таких столкновениях некоторая энергия обычно также передается окружающему воздуху; в результате воздух нагревается и раздается звук.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Свет также передает энергию с места на место.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрического тока, который затем может использоваться локально для создания движения, звука, тепла или света.С самого начала токи могли быть созданы путем преобразования энергии движения в электрическую.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Энергия может передаваться различными способами и между объектами.

Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика
  • Умножьте целое число до четырех цифр на однозначное целое число и умножьте два двузначных числа, используя стратегии, основанные на разрядах и свойствах операций.Проиллюстрируйте и объясните расчет с помощью уравнений, прямоугольных массивов и / или моделей площадей. (Оценка 4) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Решайте реальные и математические проблемы, записывая и решая уравнения вида x + p = q и px = q для случаев, когда p, q и x являются неотрицательными рациональными числами.(Оценка 6) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
  • Между технологиями и другими областями обучения существуют различные отношения.(Оценки 3 — 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

  • Инструменты, машины, продукты и системы используют энергию для работы.(Оценки 3 — 5) Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Больше подобной учебной программы

Цепи: один путь для электричества

Студенты узнают, что движение заряда по цепи зависит от сопротивления и расположения компонентов схемы.В одном из связанных практических занятий студенты создают и исследуют характеристики последовательных цепей. В другом задании учащиеся конструируют и собирают фонарики.

Цепи

Студенты знакомятся с несколькими ключевыми понятиями электронных схем. Они узнают о некоторых физических принципах, лежащих в основе схем, ключевых компонентах схемы и их распространении в наших домах и повседневной жизни.

Электроны в движении

Студенты узнают о текущем электричестве и необходимых условиях для существования электрического тока. Учащиеся конструируют простую электрическую схему и гальванический элемент, чтобы помочь им понять напряжение, ток и сопротивление.

Электрификация мира

Студенты знакомятся с фундаментальными концепциями электричества. Они отвечают на такие вопросы, как «Как вырабатывается электроэнергия?» и «Как это используется в повседневной жизни?» Наглядные примеры принципиальных схем используются, чтобы помочь объяснить, как течет электричество.

Предварительные знания

Цепи серии

Введение / Мотивация

Попросите учащихся поднять руки, если они когда-либо использовали видеоигры, пульт дистанционного управления (для телевизора или другого электронного устройства) или клавиатуру.Спросите, у кого-нибудь из них когда-либо перестала работать только одна кнопка или клавиша, в то время как остальная часть контроллера видеоигры, пульта дистанционного управления или клавиатуры продолжала работать. Что происходит в электронном виде, что вызывает это? Как может быть сломана только одна кнопка, а остальная часть контроллера все еще работает?

Спросите студентов, заходили ли они когда-нибудь в комнату с несколькими лампами и включали ли они только один. Напомните учащимся о последовательно построенных цепях, которые они построили ранее. Когда одна лампочка была вынута из цепи, образовалась разомкнутая цепь, и электроны не могли течь, чтобы зажечь другие лампочки.Теперь спросите их, как это возможно, что вы можете включить один свет в комнате, и он будет работать, но вам не нужно было включать все остальные светильники?

Объясните учащимся, что в этих двух примерах используются параллельные схемы. Инженеры подключают элементы параллельно , поэтому, если одна часть цепи выходит из строя, остальная часть цепи все еще работает.

Попросите трех добровольцев. Назначьте одного добровольца «батареей», а двух — «лампочками». (Это может помочь нарисовать соответствующие символы на листах бумаги и приклеить их к рубашкам.) Попросите учащихся физически изобразить последовательную цепь, взявшись за руки в круге. Затем попросите учащихся изобразить параллельную цепь, повернув лампочки и подставку для батареек в одном направлении, при этом их руки касаются локтей человека перед ними.

Очень сложная схема, объединяющая тысячи и миллионы параллельных и последовательных схем, работающих вместе, называется интегральной схемой (см. Рисунок 1). Микропроцессор, известный как центральный процессор или ЦП, представляет собой тип интегральной схемы, которая работает как полноценный вычислительный механизм.В наши дни в среднем доме в США есть около 40 таких микропроцессоров в дополнение к 10 или около того в одном обычном персональном компьютере. Микропроцессоры используются в автомобилях, видеоиграх, детекторах дыма, DVD-плеерах, механизмах открывания гаражных ворот, беспроводных телефонах, часах и калькуляторах. Их даже вживляют животным в качестве электронных идентификационных меток.

Рис. 1. Принципиальная схема простой параллельной схемы (слева) и интегральной схемы (справа). Copyright

Copyright © http: // whyfiles.larc.nasa.gov/text/kids/Problem_Board/problems/electricity/images/circuits05.gif (слева) и http://www.lbl.gov/Education/HGP-images/integrated-circuit-small.gif (справа )

Предпосылки и концепции урока для учителей

Параллельные схемы

Параллельная цепь и соответствующая ей принципиальная схема показаны на рисунке 2. Поскольку существует более одного пути для прохождения заряда по цепи, ток делится между двумя лампочками.Следовательно, ток перед лампочками (в узле; пересечение двух проводов) и после лампочек (в узле; пересечение двух проводов) одинаков, но разделен в лампочках. Другими словами, полный ток в цепи равен сумме токов на параллельных участках. Обратите внимание: если у лампочек одинаковое сопротивление, ток делится между ними поровну. С другой стороны, если лампы имеют разное сопротивление, лампа с большим сопротивлением будет иметь меньший ток. Общее сопротивление цепи уменьшается при увеличении количества параллельных цепей.Падение напряжения на каждой части параллельной цепи одинаково, потому что каждая часть подключена к одним и тем же двум точкам. Учащиеся могут попрактиковаться в построении собственных параллельных цепей с помощью связанного с ними задания «Лампочки и батареи бок о бок».

Рис. 2. Последовательная схема (слева) и соответствующая принципиальная схема (справа). Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

При параллельном соединении батарей общий производимый ток увеличивается.Например, если мы сделаем схему с использованием трех параллельных батарей 1,5 В в качестве источника напряжения, общее напряжение, обеспечиваемое батареей, все равно будет 1,5 В. Однако ток будет в три раза больше, чем у одной батареи 1,5 В. Помните, что величина тока в цепи зависит от сопротивлений устройств в цепи. Когда инженер проектирует устройство, например портативный проигрыватель компакт-дисков, он / она решает, сколько батарей необходимо параллельно, чтобы обеспечить достаточный ток. Как видите, инженеры-электрики должны хорошо разбираться в электричестве, но при этом быть очень креативными в своей работе!

Электричество в доме

Когда вы подключаете прибор к розетке дома, вы добавляете параллельную ветвь к цепи, которая идет до вашей местной электростанции.К розеткам подключены два провода, называемые линиями; одна линия называется проводом под напряжением, а другая — нулевым проводом. Эти линии подают переменный ток (AC) напряжением 110–120 В. Часто третий контакт в розетке является заземляющим проводом. Заземляющий провод подключается непосредственно к земле, чтобы направить ток в землю, если провод под напряжением случайно касается металла на приборе. Это предотвратит поражение электрическим током любого, кто прикоснется к прибору. Конечно, прибор должен быть подключен к заземляющему проводу с помощью адаптера или трехконтактной вилки.Инженеры несут ответственность за безопасность использования бытовой техники; надлежащее заземление является важным аспектом при проектировании, и они всегда заботятся об общественной безопасности.

Электроэнергетика

Всякий раз, когда в цепи есть ток, электрическая энергия используется для выполнения определенного вида работы, а электрическая энергия преобразуется в другой тип энергии. Это может быть вращение лопастей вентилятора, освещение комнаты или нагревание пищи. Скорость, с которой эта работа выполняется зарядом в цепи, — это электрическая энергия.Электроэнергия — это также скорость использования электрической энергии, следовательно, мощность = энергия / время. Электрическая мощность, потребляемая прибором, равна P = I * V, где P — электрическая мощность, I — ток в приборе в амперах [A], а V — напряжение прибора в вольтах [V]. Следовательно, электрическая мощность выражается в ваттах (Вт), где 1 Вт = 1 А * В. Стоимость электроэнергии указывается в центах за киловатт-час (кВтч), где 1 кВтч = 1000 Втч (ватт-час). Киловатт-час — это количество электроэнергии, потребляемой в час из расчета 1 кВт.Разработка устройств, эффективно потребляющих электроэнергию, является важной задачей для инженеров, которая в конечном итоге помогает улучшить общество.

Сопутствующие мероприятия

Закрытие урока

Предложите учащимся предложить примеры устройств, содержащих компьютерные микросхемы; напишите названия предметов на доске. (Возможные ответы: микроволновая печь, автоответчик, автомобиль, DVD-плеер и т. Д.) Затем нарисуйте на плате схему с несколькими компонентами (см. Пример рисунка 3).Попросите класс определить, какие компоненты схемы подключены последовательно, а какие — параллельно.

Рис. 3. Принципиальная схема, состоящая из батареи и трех резисторов, демонстрирующая компоненты последовательной и параллельной цепи. Авторское право

Авторские права © 2012 Карли Самсон, Университет Колорадо в Боулдере

Затем нарисуйте на плате принципиальную схему, показанную на рисунке 4. Используйте закон Ома (I = V / R), чтобы сравнить ток в трех лампах, каждая с увеличивающимся сопротивлением, подключенных параллельно.(Ответ: см. Расчеты на рис. 4. Максимальный ток в лампочке с наименьшим сопротивлением и наименьший — в лампе с наибольшим сопротивлением.) Спросите, что происходит с напряжением при параллельном подключении батарей? (Ответ: напряжение на клеммах остается прежним.)

Рис. 4. Параллельная схема, состоящая из трех лампочек с увеличивающимся сопротивлением (слева) и расчетов закона Ома для определения силы тока каждой лампы (справа). Авторское право

Copyright © Дарья Котис-Шварц, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо, Боулдер, 2004.

Словарь / Определения

Интегральная схема: микроэлектронная схема, вытравленная или отпечатанная на полупроводниковом кристалле.

параллельная цепь: электрическая цепь, обеспечивающая более одного проводящего пути.

Оценка

Оценка перед уроком

Вопросы для обсуждения: Задайте ученикам и обсудите в классе:

  • К какой схеме вы хотите подключить свой дом или видеоигру и почему? (Ответ: Студенты, вероятно, вспомнят урок о последовательной схеме и объяснят, как работает этот тип схемы.Обсудите плюсы и минусы последовательных схем.)
  • Если вы удалите одну лампочку из последовательной цепи с тремя лампочками, цепь будет (n) ____________ цепью. Открытый или закрытый? (Ответ: Открытый.)
  • Что произойдет с другими лампочками в последовательной цепи, если одна лампочка перегорит? (Ответ: Все гаснут.)
  • При последовательном соединении аккумуляторов напряжение на них ____________. Увеличивается, уменьшается или остается неизменным? (Ответ: Увеличивается до общего суммарного значения напряжения аккумулятора.)

Оценка после введения

Вопрос / ответ: Задайте студентам вопросы и попросите их поднять руки, чтобы ответить. Напишите ответы на доске

  • Как это возможно, что вы можете включить один свет в комнате, и он будет работать, без необходимости включать все остальные светильники? (Ответ: Электропроводка в доме — параллельная.)
  • Как называется очень сложная схема, объединяющая тысячи и миллионы параллельных и последовательных цепей, работающих вместе? (Ответ: интегральная схема или микропроцессор.)

Итоги урока Оценка

пронумерованных руководителей: Разделите класс на команды от трех до пяти человек. Попросите учеников в каждой команде нумеровать, чтобы у каждого члена был свой номер. Задайте студентам вопросы (при желании дайте им временные рамки для решения каждого из них). Члены каждой команды должны работать вместе, чтобы ответить на вопросы. Все в команде должны знать ответ. Позвоните по номеру наугад. Студенты с этим номером должны поднять руки, чтобы дать ответ.Если не все учащиеся с этим номером поднимают руки, дайте командам поработать еще немного. Спросите у студентов:

  • Если вы удалите одну лампочку из параллельной цепи с тремя включенными параллельно, цепь станет (n) ____________ цепью. Открытый или закрытый? (Ответ: закрыто.)
  • Что произойдет с другими лампами в параллельной цепи, если одна лампочка перегорит? (Ответ: горят.)
  • При параллельном подключении лампочек общее сопротивление равно ____________ сопротивлению одной лампочки.Меньше, больше или такое же, как? (Ответ: Менее.)
  • При параллельном подключении аккумуляторов напряжение на них ____________. Увеличивается, уменьшается или остается неизменным? (Ответ: остается прежним.)
  • Нарисуйте принципиальную схему параллельной цепи с двумя батареями, включенными параллельно, и двумя лампочками, включенными параллельно.

Рисунок Race: Напишите символы схем на плате (см. Рисунок 5). Разделите класс на команды по четыре человека, чтобы у каждого члена команды был другой номер, от одного до четырех.Позвоните по номеру и попросите учащихся с этим номером поспешить к доске, чтобы нарисовать правильную принципиальную схему. Дайте очко команде, чей товарищ по команде первым закончит розыгрыш. Попросите учащихся нарисовать принципиальные схемы следующего:

  • Цепь с одной батареей и двумя параллельными лампочками.
  • Цепь с тремя параллельно включенными батареями и двумя параллельными лампочками.
  • Цепь с двумя батареями, включенными параллельно, одним резистором и одной лампочкой.
  • Цепь с одной батареей, одним переключателем и тремя параллельными лампочками.
  • Цепь с одной батареей, одним переключателем и двумя параллельными резисторами.
  • Цепь с одной батареей, одним переключателем, одной лампочкой и резистором, включенными параллельно.
  • Цепь с двумя батареями, включенными параллельно, и одной лампочкой, включенной параллельно, с лампочкой и резистором.

Рис. 5. Выбор графических обозначений принципиальной схемы. Авторское право

Авторское право © Дарья Котис-Шварц, Лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2004.

Презентация в классе: Работая в группах от двух до четырех человек, попросите учащихся провести презентацию в классе, в которой они динамически разыгрывают концепции, которые они изучили в этом модуле. Поощряйте ролевые игры и творчество.

  • Попросите учеников разыграть сценарий инженера-электрика, который только что изобрел новую игрушку, используя последовательные или параллельные (или их комбинацию) схемы. Другими игроками могут быть потребители, патентные служащие, соседи, другие инженеры и т. Д.Каждый сценарий должен включать описание схемы и того, как она работает, а также рисунок схемы на плате.

Мероприятия по продлению урока

Предложите студентам изучить историю компьютерной индустрии и интегральных схем. Они могут подготовить плакаты и презентации о ключевых изобретениях, а также об инженерах и исследователях, сыгравших важную роль в разработке микрочипов и микропроцессоров.

Микрочипы

все чаще используются в устройствах, например, в утюжках для одежды, которые автоматически отключаются, и в тостерах, обнаруживающих идеально подрумяненные тосты.Попросите студентов, чтобы вся бытовая техника, о которой они могли подумать, была оснащена микрочипом. Микрочипы используются в посудомоечных машинах, стиральных и сушильных машинах, телевизорах, микроволновых печах, автомобилях, видеомагнитофонах, DVD-плеерах, приемниках спутниковых тарелок, пультах дистанционного управления, видеоиграх, камерах, видеокамерах, детекторах дыма, механизмах открывания гаражных ворот, беспроводных телефонах, мобильных телефонах, факсы, телескопы, приемники GPS, радио, клавиатуры, MP3-плееры, магнитофоны, стереосистемы, часы, калькуляторы, принтеры, сканеры, КПК и идентификационные бирки животных.

Выражения и уравнения: Попросите учащихся решить закон Ома (I = V / R) в конце урока для различных переменных, включая напряжение, ток и сопротивление, а не только ток.

использованная литература

Хьюитт, Пол Г. Концептуальная физика. 8-е издание. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: издательство Addison Publishing Company, 1998.

Каган, Спенсер. Совместное обучение. Капистрано, Калифорния: Кооперативное обучение Кагана, 1994.(Источник для деятельности по оценке пронумерованных глав.)

Рид, Т. Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Random House, 2001, стр. 309.

авторское право

© 2004 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Ксочитл Замора Томпсон; Сабер Дурен; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано при гранте Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 20 июля 2021 г.

1001-C: последовательные и параллельные схемы

1001-C: последовательные и параллельные схемы

Вы не авторизовались.Нажмите здесь, чтобы войти.

1001-C: последовательные и параллельные схемы

Нет в контрольный опрос

Вы должны войти в систему, чтобы отправить страницу практики.

Вы должны войти в систему, чтобы пройти тест.

1001-C: последовательные и параллельные схемы

  • Тематический блок: электрические схемы
  • Тема: Построение схем 1
  • Задача: правильно строить и рисовать простые последовательные и параллельные цепи; понимать преимущества и недостатки каждого.
  • Содержание: последовательная цепь содержит один путь для тока, а параллельная цепь содержит несколько путей для тока; количество линий в символе батарей указывает количество ячеек в упаковке.
  • 1-й уровень

Когда у тебя всего одна лампочка, есть только один способ подключить его: подсоедините одну сторону лампы к одной стороне батареи, а другая сторона лампочки — к другой стороне батареи.Но когда у вас две лампочки, есть два разных способа подключения. две лампочки называется серии и параллельно . В этом модуле мы рассмотрим преимущества и недостатки каждого из них.

Есть три варианта выполнения этой лабораторной работы: с зажимами из крокодиловой кожи, схемы защелкивания или виртуально. Если вы завершаете его в школе, используйте схемы с защелками или зажимы из крокодиловой кожи. Если вы делаете это дома, делайте это виртуально, если только вы не сами набор защелок или другие электрические соединения.

Материалы
  • Одна или две батарейки в держателе.
  • Две одинаковые лампочки. Они должны быть в резьбовых держателях.
  • Четыре провода с зажимами из крокодиловой кожи
Шаги и вопросы
  1. Подключите одиночную лампочку к батарее, чтобы лампочка загорелась.Для этой лаборатории используйте два провода с зажимами типа «крокодил» и лампочку.
  2. Теперь соедините две лампочки в ряд. Это называется цепью серии .
  3. Попробуйте открутить одну из лампочек из последовательной цепи. Что происходит с другой лампочкой?
  4. Теперь соедините две разные лампочки на двух разных ветвях.Это называется параллельной схемой .
  5. Попробуйте открутить одну из лампочек от параллельной цепи. Что происходит с другой лампочкой?
  6. В какой цепи лампочки были ярче, последовательно или параллельно?
  7. Чтобы подключить свет в вашем доме, какой тип схемы вы предпочитаете, последовательно или параллельно? Объясните две причины, почему.
Материалы
  • Две батареи в держателе.
  • Две одинаковые лампочки.
  • Несколько проводов с зажимом
Шаги и вопросы
  1. Подключите одиночную лампочку к батарее, чтобы лампочка загорелась.Для этой лаборатории используйте два провода с зажимами типа «крокодил» и лампочку.
  2. Теперь соедините две лампочки в ряд. Это называется цепью серии .
  3. Вытащите одну из лампочек из последовательной цепи, но оставьте все остальное нетронутым.Что происходит с другой лампочкой?
  4. Теперь соедините две разные лампочки на двух разных ветвях. Это называется параллельной схемой .
  5. Вытащите одну из лампочек из параллельной цепи, но оставьте все остальное нетронутым. Что происходит с другой лампочкой?
  6. В какой цепи лампочки были ярче, последовательно или параллельно?
  7. Чтобы подключить свет в вашем доме, какой тип схемы вы предпочитаете, последовательно или параллельно? Объясните две причины, почему.

Я рекомендую вам выбрать режим «вступление», хотя вы можете использовать либо «вводный», либо «лабораторный» режим.

Моделирование предоставлено интерактивным моделированием PHET в Университете Колорадо в Боулдере

Виртуальные материалы
  • Одна или две батареи.
  • Две одинаковые лампочки. Не регулируйте сопротивление лампочек, они идентичны.
  • Связка проводов.
Шаги и вопросы
  1. Подключите одиночную лампочку к батарее, чтобы лампочка загорелась.Для этой лаборатории используйте два провода с зажимами типа «крокодил» и лампочку.
  2. Теперь соедините две лампочки в ряд. Это называется цепью серии .
  3. Попробуйте удалить одну из лампочек из последовательной цепи. После того, как он будет удален, не подключайте провода на том месте, где он был.Что происходит с другой лампочкой?
  4. Теперь соедините две разные лампочки на двух разных ветвях. Это называется параллельной схемой .
  5. Попробуйте удалить одну из лампочек из последовательной цепи. После того, как он будет удален, не подключайте провода на том месте, где он был.Что происходит с другой лампочкой?
  6. В какой цепи лампочки были ярче, последовательно или параллельно?
  7. Чтобы подключить свет в вашем доме, какой тип схемы вы предпочитаете, последовательно или параллельно? Объясните две причины, почему.

Вы должны войти в систему, чтобы отправить страницу практики.

Вы должны войти в систему, чтобы пройти тест.

Создал Даниэль Кунчик: 2019-2020

Урок параллельных цепей для детей

Электрические схемы

Электрические схемы состоят из нескольких частей. У них есть источник энергии, проводники, по которым движется энергия, и по крайней мере одна нагрузка, которую мы называем тем, что использует энергию.Например, вашим домашним грузом может быть холодильник, посудомоечная машина или лампа. Нагрузки также называются резисторами .

Схема должна быть устроена таким образом, чтобы энергия могла течь от источника питания через проводники к резисторам. Цепь должна быть замкнута; это означает, что энергия должна вернуться туда, где она была начата, или цепь разорвана, и электрический ток не будет течь через нее.

На изображении схемы, которое вы видите в этом уроке, аккумулятор является источником питания.Батарея — это источник питания, состоящий более чем из одной ячейки. Провода — это проводники, а лампочки — резисторы. Вы видите, как энергия может течь по цепи и возвращаться обратно к батарее? Это означает, что цепь замкнута, и энергия будет течь через нее.

Что такое параллельная цепь?

Параллельная цепь

Вы, наверное, знаете, что означает слово «параллель».Подумайте о параллельных линиях, например о квадрате. В квадрате две пары параллельных линий; каждая линия в паре не пересекает другую линию.

Существует тип электрической цепи, называемой параллельной цепью . Он имеет по крайней мере один источник питания, такой как батарея, проводники (провода) и более одного резистора. Чтобы создать параллельную схему, провода и резисторы должны быть расположены так, чтобы они не пересекались друг с другом.

Снова посмотрите на изображение параллельной цепи.Вы видите, что существует более одного пути, по которому может проходить электрический ток? В некоторых электрических цепях есть только один путь, по которому может проходить энергия; если этот путь прерван, цепь разорвется, и резисторы не будут работать.

В параллельной цепи существует несколько путей, по которым может проходить электрический ток. Это означает, что если один из путей сломан или возникла проблема с одним из резисторов, электричество все еще может течь и обеспечивать питанием другие резисторы в цепи.

Преимущества параллельной цепи

Параллельные цепи используются для подключения наших домов. Вы же ведь не хотели бы, чтобы в вашем доме перестал работать каждый свет из-за того, что один из них перегорел, не так ли? Параллельные цепи обеспечивают альтернативные пути прохождения электричества, если одна лампа (или другой резистор) перегорят. Благодаря этому электричество течет по всему дому.

Краткое содержание урока

Электрическая цепь — это система, которая включает в себя проводники, резисторы , и источник питания, например аккумулятор.Одним из типов электрических цепей является параллельная цепь , в которой имеется более одного резистора и более одного пути для прохождения электрического тока через цепь. Поскольку существует более одного пути, проблема с одним резистором не приводит к потере мощности всех резисторов.

4. Параллельные и последовательные электрические цепи

Введение

В электрической цепи много компонентов или электронных схема.Некоторые из этих компонентов являются блок питания, резистор или выключатель. Эти компоненты могут быть соединены во многие различные пути. Два самых простых из них называются серией и параллельными и происходят очень часто.

Цепь, состоящая исключительно из компоненты, соединенные последовательно, известны как последовательная цепь ; так же, одна, подключенная полностью параллельно, известна как параллельная цепь .

Цели эксперимент:

В конце этого эксперимента сможет:

· Определить свойства серии схемы.

· Опишите свойства параллельных цепей.

· Сравните между последовательными цепями и параллельные цепи

· Распознавать важность руководящих принципов для экспериментов.

· Развивать осознание важности науки в нашей жизни.

· Делитесь информацией и знаниями с другие.

· Ищи и прежде чем делать выводы, взвесьте доказательства.

Обоснование этого лабораторный эксперимент:

В последовательной цепи ток (измеряется в амперах) через каждый из компонентов одинаков, и напряжение (измеряется в вольтах) на компонентах — это сумма напряжений на каждом компоненте.В параллельная цепь, напряжение (В) на каждом из компонентов одинаковое, а общий ток (в амперах) — это сумма токов, протекающих через каждый компонент.

В качестве примера рассмотрим очень простую схему, состоящую из четыре лампочки и одна батарея на 6 В. Если провод соединяет батарею с одной лампочкой, к следующей лампочке, к следующей лампочке, к следующей лампочке, затем обратно к батарее, в одном непрерывном контуре луковицы считаются включенными последовательно. Если каждая лампочка подключенные к аккумулятору в отдельном шлейфе, говорят, что лампы параллельны.Если четыре лампочки соединены последовательно, через них проходит одинаковый ток. все они, а падение напряжения на каждой лампочке составляет 1,5 В, что может не соответствовать достаточно, чтобы заставить их светиться. Если лампочки подключены параллельно, токи через лампочки объединяются, чтобы сформировать ток в батарее, в то время как падение напряжения на каждой лампочке составляет 6,0 В, и все они светятся.

В последовательной цепи каждое устройство должно работать цепь должна быть завершена. Одна лампочка, перегорающая в последовательной цепи, разрывает схема.В параллельных цепях каждый свет имеет свою собственную цепь, поэтому все, кроме одного свет может перегореть, и последний по-прежнему будет работать.

Научные и Задачи лаборатории:

· Создайте простую последовательную и параллельную цепь.

· Что характеристики последовательных цепей?

· Что характеристики параллельных цепей?

· Как много нагрузок влияют на электрическую ток в цепи?

1. Расширить ваше мышление :

Создайте еще одну последовательную схему с несколькими лампочки, батарейка AA на 1,5 В и хотя бы несколько отрезков проводов. Переведите переключатель в положение ВКЛ .

А. Как сравнивает ли схему с 1,5-вольтовой батареей со схемой с 9-вольтовой батареей? аккумулятор?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

Б. Заменять один из отрезков провода с другим 1,5-вольтовым аккумулятором. Что просходит?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

2. Сравнить : Сравнить последовательную цепь с питанием от шести 1,5-вольтных батареи в последовательную цепь с питанием от одной 9-вольтовой батареи. Убеждаться в каждой цепи одинаковое количество лампочек и что батареи все находятся в одной ориентации.

Что ты уведомление?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

Почему это правда?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

5. Сделайте вывод.

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

6. Поделитесь своим открытием с одноклассником

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

7. Поддерживать разумность объяснения и выводы расследования.

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….

Что делать?

Вопрос: В В параллельной цепи ток может проходить по нескольким путям.Что характеристики параллельных цепей?

Как это сделать?

1. Рисовать схема вашей параллельной цепи здесь, что вы думаете, что движущиеся синие точки символизируют?

2. Соблюдайте : Поверните переключатель в положение на , что позволяет зарядам проходить через контур.Обратите внимание на яркость каждой лампочки. горит и сколько заряда течет в каждой части провода. Две лампочки одинаково яркий?

……………………………………………………………………………………………………………………… .. …… ……………………………………………………………………………………………. ………………… ..

3. Эксперимент : Добавьте в цепь еще три лампочки, как показано. Направо. Поверните переключатель в положение ВКЛ и наблюдайте за яркостью луковицы.

Яркость лампочек изменилась?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

я.Удалять одна лампочка. Что просходит?

………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………

II. Как Отреагировала ли параллельная цепь на эти изменения иначе, чем последовательная схема?

Добавление ламп:

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

Удаление лампочек:

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

4. Наблюдать и данные записи :

Заменить один из лампочки в вашей цепи с проводом. Теперь в цепи есть путь без лампочки, чтобы замедлить движущиеся заряды.

Что происходит?

Эта ситуация называется коротким замыканием . Красные стрелки указывают огромное течение. Это очень опасно, потому что такой большой ток будет нагреваться. провод и мог даже загореться!


5.

Применить : Короткий электрических цепей можно избежать с помощью предохранителей , устройства, которые плавятся при слишком высокой температуре.Установите схему, показанную справа, и поверните выключатель НА .

A. Что происходит?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

Создать короткую схема. Что происходит?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………

Как работает предохранитель делает схему более безопасной?

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

6. Рисовать вывод.

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

7. Поделитесь своим открытием с одноклассником

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….

8. Поддержите разумность объяснений и выводов от расследования.

………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….

Задача четвертая

Что делать?

Как влияет количество нагрузок электрический ток в цепи?

Как это сделать?

Сформируйте гипотезу:

Вы можете сравнить количество электрического тока в цепях, наблюдая за лампочками.Очень яркая лампочка имеет больше тока, чем тусклая лампочка. Как соединение лампочек в последовательной цепи влияет на электрический ток в цепи?

Запишите свою гипотезу в форма «Если добавить в цепь лампочки, то. . . ».

…………………………………………………………………………………………………………………… .. …… ………………………………………………………………………………………………………………………………. .

Проверьте свою гипотезу

— Вставьте аккумулятор в аккумуляторный отсек. К черту лампочки в патроны.

— Используйте два провода для подключения держателя батареи к патрон лампы.

Наблюдать:

Посмотрите на лампочку. Сияет ярко или тускло?

…………………………………………………………………………………………………………… .. …………… ………………………………………………………………………………………………………………… .. …………… ……

Эксперимент:

— Отсоедините провод от лампочки с одной стороны. Сделайте последовательную схему, соединив еще одну розетку и лампочку с кусочком проволоки.

Наблюдать:

Две лампы ярче или тусклее, чем лампочки в первом контуре?

……………………………………………………………………………………………………………. ……………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… .. …………………

Эксперимент:

— Добавьте третий лампочку и розетку в последовательную цепь.

Насколько яркие лампочки сейчас же?

…………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… .. …… ……………

Выводы по чертежу

Как добавление лампочек в схему изменило яркость лампочек?

…………………………………………………………………………………………………………… .. …………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… .. …………………

Infer Как было добавлено лампочки меняют количество ток в цепи?

…………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ……… …………………………………………………………………………………………………………………… ……… ………………………………………………………………………………………………… .. …………………

‘Добавление ламп увеличивает количество сопротивления в цепи. Напишите новую гипотезу. «Если вы увеличите тогда сопротивление в цепи. . . »

…………………………………………………………………………………………………………… .. …………… ……………………………………………………………………………………………………………… .. ……………… …

Параллельные цепи

Что еще можно узнать о схемах и как они работают?

Например, как батарейки а лампочки меняют ток в параллельных цепях?

Разработайте собственное расследование, чтобы ответить на ваши вопрос.

Это мой вопрос:

…………………………………………………………………………………………………………… .. ……………… ……………………………………………………………………………………………………… .. …………………

Вот как я проверю свой вопрос:

…………………………………………………………………………………………………………… .. ……………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………….. …………………

Вот мои результаты:

……………………………………………………………………………………………………………. . ………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………….. …………………

Подать заявку — поддержите свои новые знания

Создайте свой собственный сигнализатор дождя в этом простой эксперимент

КАК ПРОЙТИ (МЕТОД):

Многие электрические устройства используются в качестве систем раннего предупреждения, таких как охранная сигнализация, системы электрических ограждений и многое другое. Не думаете ли вы, что будет полезно иметь раннее предупреждение? система от дождя, чтобы предупредить вас закрыть окна и принести одежду из веревка для белья? В следующей науке экспериментируйте, вы создадите устройство, которое может обнаруживать дождь, как только когда начинают падать первые капли:


1. Отрежьте два куска тонкой проволоки с пластиковым покрытием. около 2–3 м каждый (или достаточно длинного, чтобы дотянуться до окна снаружи до внутри вашей спальни, где будут расположены зуммер и батарея). Используйте кусачки, чтобы зачистить концы обоих проводов. Убедитесь, что один конец каждого провода не менее 30 мм зачищено, а с другой стороны каждого провода около 100мм чисто зачищено.

2. Нажать 100-миллиметровые зачищенные концы обоих проводов через небольшое отверстие в вашем окно спальни, а другие концы подключите к выводам 9-вольтовой батареи, и электрический зуммер или звонок.Используйте другой более короткий кусок проволоки, чтобы соедините аккумулятор и звонок друг с другом, как показано на схеме выше.

3. Вкл. снаружи окна соедините деревянную или пластиковую прищепку с другим концы проводов, намотав несколько раз на каждый из передних концов прищепка. Это будут ваши два контактных элемента для завершения электрического схема.

4. Место маленькая шипучая таблетка между двумя зубцами с контактные части прищепки, чтобы они не соприкасались.Вам может понадобиться поэкспериментируйте с несколькими типами таблиц, чтобы найти наиболее подходящий, который быстрее всего деградирует при контакте с водой или «дождем».

5. Место конфигурация прищепки и планшета на подоконнике вашего окна (вы можете использовать резиновый клей для фиксации)

6. Когда начнется дождь, зуммер сработает и предупредит вас, что ваша одежда или шторы могут намокнуть!

ПОЧЕМУ ЭТО РАБОТАЕТ (ЗАКЛЮЧЕНИЕ):

Мощность или «электрическая энергия» хранящиеся в батарее, могут быть освобождены и позволены течь только при полном цепь состоит из проводов или других проводников, проводящих электричество.В вышеупомянутый эксперимент, электрическая цепь не завершена, пока штыри прищепок с намотанной на них проволокой прижимаются друг к другу. Когда капли дождя разлагаются и тают шипучую таблетку, зубцы с контактные детали проводов прижимаются друг к другу, образуя круговой путь между аккумулятор и звонок. Ток течет по полной «петле» от батареи через «датчик дождя» на подоконнике к зуммеру и батарее в вашей комнате. Когда цепь замкнута и ток течет, раздается звуковой сигнал. предупреждаю вас о начавшемся дожде!

ПОДРОБНЕЕ:

Знаете ли вы, что ваш «датчик дождя» также может быть с пользой применен в других ситуациях, когда вам может потребоваться предупрежден, например, уровень воды в баке?

Допустим, нам нужно наполнить воду резервуар на крыше с помощью насоса, и мы не можем видеть уровень воды в баке.Мы можем использовать «датчик дождя», чтобы предупредить нас о возможных переполнение бака.

«Датчик дождя» можно разместить внутри стенки резервуара рядом с верхом так что вода попадает на «датчик» дождя непосредственно перед тем, как произойдет перелив. Этот это еще

практическое применение вашего дождя детектор в быту

Связанное обогащение деятельность:

Электричество для детей: http: //scifiles.larc.nasa.gov / text / kids / D_Lab / plays_electric.html

Электроэнергетика: http://www.exploratorium.edu/snacks/iconelectricity

Активность взрывателя: http://www3.nsta.org/main/news/pdf/ss0002_28.pdf

Моделирование электрических цепей: http://www.andythelwell.com/blobz/

Текущие основы: http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/circuits/u9l2c.html

Как работают батареи: http://sxxz.blogspot.com/2005/03/how-do-batteries-work.html

Заблуждения об электричестве: http: // amasci.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *