Как найти общую силу тока: 63. Два последовательно соединенных проводника сопротивлением 6 и 4 Ом включены в сеть напряжением 20 В (рис. 120). Определите общую силу тока в цепи, силу тока в каждом проводнике, а также напряжение на каждом из них.

Содержание

ФИЗИКА: ЗАДАЧИ на Последовательное соединение

Задачи на Последовательное соединение
проводников с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на Последовательное соединение проводников»

Название величины
Обозначение
Единица измерения
Формула
Сила тока
I
А
I = U / R
Напряжение
U
В
U = IR
Сопротивление
R
Ом
R = U/I
Сила тока на участке цепи
I
A
I = I1 = I2
Напряжение на концах участка
U
B
U = U1 + U2
Сопротивление участка цепи
R
Ом
R = R1 + R2

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.  Два проводника сопротивлением 2 Ом и 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение.


Задача № 2.  Два проводника сопротивлением 20 Ом и 30 Ом соединены последовательно. Напряжение на концах первого проводника 12 В. Определить сопротивление цепи, силу тока в цепи, напряжение на втором проводнике и полное напряжение.


Задача № 3.  Два резистора соединены последовательно. Сопротивление первого 12 Ом, полное сопротивление 30 Ом. Сила тока в цепи 2 А. Определить сопротивление первого резистора, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение.


Задача № 4.  В каких пределах можно менять сопротивление в цепи, если сопротивление реостата R имеет пределы 0…10 Ом? Сопротивление резистора R1 равно 20 Ом.

Ответ: Сопротивления R и R1 соединены параллельны.

Сопротивление цепи будет изменяться в пределах от 20 до 30 Ом.


Задача № 5.  Последовательно с нитью накала радиолампы сопротивлением 3,9 Ом включен резистор, сопротивление которого 2,41 Ом. Определите их общее сопротивление.


Задача № 6.  Общее сопротивление последовательно включенных двух ламп сопротивлением 15 Ом каждая и реостата равно 54 Ом. Определите сопротивление реостата.


Задача № 7. Два резистора сопротивлением 8 и 1 кОм соединены последовательно. Определите показание вольтметра, подключенного между точками А и С, если сила тока в цепи равна 3 мА. Что будет показывать вольтметр, подключенный между точками А и В, В и С?


Задача № 8.  В цепь включены последовательно три проводника сопротивлениями: R1=5 Ом, R2=6 Ом, R3= 12 Ом. Какую силу тока показывает амперметр и каково напряжение между точками А и В, если показание вольтметра 1,2 В?


Задача № 9.  Последовательно с электрической лампой включен реостат. Начертите схему цепи и определите сопротивление реостата и лампы, если напряжение на зажимах цепи 12 В. Вольтметр, подключенный к реостату, показывает 8 В. Сила тока в цепи 80 мА.

 


Краткая теория для решения Задачи на Последовательное соединение проводников.

 


Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Последовательное соединение проводников». Выберите дальнейшие действия:

 

Последовательное соединение проводников | Физика

Электрические цепи, используемые на практике, содержат, как правило, несколько потребителей электроэнергии. Эти потребители могут быть по-разному соединены друг с другом, например последовательно или параллельно.

При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Именно так соединены резисторы, изображенные на рисунке 41. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.

Обозначим через I1, U1 и R1 силу тока, напряжение и сопротивление на первом участке цепи (первом резисторе на рисунке 41, а), а через I2, U2 и R

2 силу тока, напряжение и сопротивление на втором участке цепи (втором резисторе на рисунке 41, а). Общее сопротивление обоих участков обозначим через R, общее напряжение на них — через U, а общую силу тока, которая совпадает с силой тока внутри источника, — через I. Тогда связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи может быть выражена в виде следующих соотношений:

I = I1 = I2, (16.1) U = U1 + U2, (16.2) R = R1 + R2. (16.3)

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

Итак, при последовательном соединении проводников сила тока везде одинакова, напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках, а общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных проводников.

Соотношения (16.1)-(16.3) допускают обобщение: все приведенные закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из равенства (16.3) следует, что общее сопротивление последовательно соединенных проводников всегда превышает сопротивление любого из них. Это и понятно: ведь, соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем их общую длину, а с увеличением длины возрастает и сопротивление.

При последовательном соединении n одинаковых элементов (резисторов, ламп и т. д.) их общее сопротивление R превышает сопротивление R1 одного из них в n раз:

R = nR1

Общее напряжение U при этом делится на n равных частей, так что каждый из элементов цепи оказывается под напряжением U1 в n раз меньшим общего значения.

Например, при включении в сеть с напряжением U = 220 В десяти последовательно соединенных одинаковых ламп каждая из них оказывается под напряжением U1 = U/10 = 22 В.

Отличительной особенностью последовательного соединения проводников является то, что при отказе в работе хотя бы одного из них ток прекращается сразу во всей цепи. Вывернув, например, одну из ламп, изображенных на рисунке 42, мы увидим, как тут же перестанет гореть и другая (оставшаяся) лампа. Так что, если вы украсите новогоднюю елку гирляндой из последовательно соединенных лампочек и какая-то из них перегорит, то погаснет не только она, но и все остальные тоже. Поэтому, чтобы определить, какая из лампочек перегорела, вам придется проверить всю гирлянду.


1. Какое соединение проводников называют последовательным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 42. 3. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление последовательно соединенных проводников в случае, когда они одинаковые? Как в этом случае распределяется между проводниками общее напряжение?

«Последовательное и параллельное соединение проводников»

МОУ «Средняя общеобразовательная школа рабочего посёлка ЧЕРКАССКОЕ Вольского района Саратовской области»

План–конспект урока по физике
на тему:
«Последовательное и параллельное соединение проводников»
Выполнил учитель физики

А. А. Лысов

Цель урока: Систематизировать и обобщить знания о последовательном и параллельном соединении проводников.

Демонстрации:плакаты, сборка электрической схемы.

План урока

Этап

Время,мин

Приёмы и методы

1. Организация класса.

2. Сообщение темы и цели урока. Работа над ранее изученной темой «Последовательное и параллельное соединение проводников».

3. Самостоятельное выполнение практической работы

4. Итоги урока. Оценки.

5. Домашнее задание.

1

31

10

2

1

Фронтальный опрос. Тесты. Решение задач. Записи в тетрадях и на доске. Беседа.

Записи в тетрадях.

Заключение учителя.

Запись задания на доске и в дневниках.

Ход урока

1. Организация класса.

2. Систематизация и обобщение знаний:

2.1 Фронтальный опрос:

2. 1.1 Какие Вы знаете три физические величины, характеризующие протекание электрического тока в цепи?

(Сила тока, напряжение, сопротивление)

2.1.2 Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается?

(Сила тока показывает, какой заряд проходит через проводник за 1с. Обозначается буквой I)

2.1.3 Как называется единица силы тока? Как она обозначается ?

(Ампер. 1А)

2.1.4 Как называется прибор для измерения силы тока?

(Амперметр)

2.1.5 Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь?

(Амперметр включают последовательно, с тем элементом, на котором меряют ток, причём клемма со знаком «+» идёт к положительному полюсу источника, а клемма со знаком «-» – к отрицательному)

2.1.6 При включении амперметра в последовательную цепь имеет ли значение, с какой стороны (слева или справа) от исследуемого элемента его подключать?

(При включении амперметра в последовательную цепь не имеет значение, с какой стороны (слева или справа) от исследуемого элемента его подключать–показание амперметра будет одно и тоже).

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2.1.7 Что такое электрическое напряжение? Какой буквой она обозначается?

(Величина, показывающая какую работу совершает заряд 1Кл на участке электрической цепи называется напряжением. Обозначается буквой U)

2.1.8 Как называется единица напряжения? Как она обозначается ?

(Вольт. 1В)

2.1.9 Как называется прибор для измерения напряжения?

(Вольтметр)

2.1.10 Какими правилами следует руководствоваться при включении вольтметра в цепь?

(Вольтметр включают параллельно соответствующему участку цепи. Клемма со знаком «+» идёт к положительному полюсу источника, а клемма со знаком «-» – к отрицательному)

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––-–

2.1.11 Что характеризует, как обозначается электрическое сопротивление, и как называется единица измерения?

(Электрическое сопротивление – это физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току, обозначается буквой R, единица измерения Ом)

2. 1.12 Какой закон выражает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением? Сформулировать этот закон.

(Закон Ома. Сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению.)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2.1.13 Какое соединение проводников называют последовательным?

(При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочерёдно друг за другом без разветвлений проводов между ними)

2.1.14 Какое соединение называют параллельным?

(При // соединении проводники подключаются к одной и той же паре точек.)

Тесты

(Двое за закрытой доской. Остальные работают на листочках. Затем выборочно забираются листочки у учеников, даются на проверку сильным ученикам, которые проверяют и выставляют оценку. Одновременно комментируют двое учеников ответы выступающих у доски, после чего тоже выставляется им оценка. )

I вариант

II вариант

1. Физическая величина, равная отношению работы тока к переносимому заряду. (Напряжение)

1. Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току. (Сопротивление)

1. Сила тока 2. Напряжение 3. Электрический ток 4. Сопротивление 5.Удельное сопротивление

2. Физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1с. (Сила тока)

2. Направленное движение заряженных частиц (Электрический ток)

1. Сила тока 2. Напряжение 3. Электрический ток 4. Сопротивление 5.Удельное сопротивление

3. Единица электрического заряда

3. Единица напряжения

1. Ампер 2. Джоуль 3. Кулон 4. Ом 5. Вольт

4. Единица сопротивления

4. Единица силы тока

1. Ампер 2. Джоуль 3. Кулон 4. Ом 5. Вольт

5. По какой формуле находится напряжение?

5. По какой формуле находится сила тока?

6. По какой формуле находится сопротивление?

6. Какой формулой выражается закон Ома для участка цепи?

7. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников?

7. Какие три закономерности справедливы для параллельного соединения проводников?

1. I=I1+I2, U=U1=U2, R= 2.I=I1=I2, U=U1+U2, R=R1+R2

Решение задач

2.3.1

Даны шесть схем. Определить:

1). на какой из представленных схем проводники соединяются только последовательно? (с места последовательно. Ответ:2,5) ;

2). на какой из представленных схем проводники соединяются только параллельно? (с места параллельно. Ответ:1,4) ;

3). как соединяются проводники на оставшихся схемах? (Ответ: одновременно и последовательно и параллельно-3,6) .

1 . R1

R2

R3

4.

R1 R2

2. R1R2R3

5.

R2

R1

3. R1

R2 R3

R4R5

6.

R2

R1

R3

R4

4). Определить на каких из схем правильно подключены вольтметр и амперметр в цепь?(Ответ:4,5,6).

5). Для схемы 4 дано: R1=60 Ом, R2=140 Ом, U=200В.

Для схемы 5 данные возьмём реальные, согласно нашим электрическим элементам: R1=1 Ом, R2=2 Ом, U=1,8В.

Определить: общее сопротивление цепи R, общую силу тока в цепи I, силу тока в каждом проводнике, а также напряжение на каждом из них.

Для схемы 5 собирается электрическая схема и сравниваются результаты, полученные теоретически и экспериментально.

(Одновременно двое учеников решают задачу у доски, а остальные в тетради. Двое учеников собирают электрическую схему и проводят измерения по алгоритму: U1,U2,U,I=? Ученики, решающие у доски, комментируют решения, а экспериментаторы подтверждают правильность полученного результата. Делается вывод, что параметры схемы можно определить расчётным путём. ).

5-я задача

Дано:

Последовательное

соединение

R1=1 Ом

R2=2 Ом

U=1,8В

Решение:

Общее сопротивление

R=R1+R2

Сила тока в последовательно соединённых проводниках одинакова, поэтому

I=I1=I2

Согласно закону Ома

I=U/R

Чтобы найти напряжение на участке цепи, надо силу тока на этом участке умножить на сопротивление этого участка:

U1=I1*R1

U2=I2*R2

Вычисление:

R=1 Ом +2 Ом=3 Ом

I=I1=I2=1,8В/3Ом=0,6А

U1=0,6А*1 Ом=0,6В

U2=0,6А*2 Ом=1,2В

Ответ:3 Ом;0,6А;0,6В;1,2В

R=? I=?I1=?I2=?

U1=?U2=?

4-я задача

Дано:

Параллельное

соединение

R1=60 Ом

R2=140 Ом

U=200В

Решение:

Так как лампы соединены параллельно, то напряжение на каждой из них равно напряжению сети:

U=U1=U2

Общее сопротивление

R=

Сила тока

I=I1+I2

Сила тока находится по закону Ома

I=U/R, I1=U1/R1, I2=U2/R2

Вычисление:

U=U1=U2=200В

R=60Ом*140Ом/(60Ом+140Ом)=42 Ом

I=200В/42Ом=4,76А

I1=200В/60Ом=3,33А

I2=200В/140Ом=1,43А

Ответ:200В;42Ом;

4,76А;3,33А;1,43А.

R=?U1=?U2=? I=?I1=?I2=?

6).Для схемы 6 дано: R1=60 Ом, R2=140 Ом, R3=100 Ом, R4=52 Ом U=200В.

Определить: общее сопротивление цепи R, общую силу тока в цепи I.

6-я задача

Дано:

R1=60 Ом

R2=140 Ом

R3=100Ом

R4=52Ом

U=200В

Общее сопротивление

R=R4+RAB

RAB=

R2,3=R2+R3

Силатока

I=I4=IAB

Сила тока находится по закону Ома

I=U/R

R2,3=140Ом+100Ом=

=240 Ом

RAB=60Ом*240Ом/(60Ом+240 Ом)=48 Ом

R=52 Ом +48 Ом=100 Ом

I=I4=IAB=200В/100Ом=2А

U4=2А*52Ом=104В

U1=U2,3=UAB=200В-104В=96В

I1=96В/60Ом=1,6А

I2=I3=96В/240Ом=0,4А

U2=0,4A*140Ом=56В

U3=96В-56В=40В

Ответ:100Ом;96В;56В; 40В;104В;2А;1,6А;0,4А;

0,4А;2А.

R=?I=?

7).Для схемы 4, 5 дано: R1=R2=240 Ом, U=120В. (Лукашик 1383(1148))

Определить: Силу тока каждого проводника I1,I2.

Дано:

R1=R2=240 Ом

U=120В

Решение:

1. Последовательное соединение:

Силатока I=I1=I2

Сопротивление

R=n*R1

Сила тока находится по закону Ома

I=U/R

2. Параллельное соединение

U=U1=U2т.к. R1=R2

Сила тока находится по закону Ома

I1=I2=U/R1

Вычисление:

1. R=240Ом*2=480Ом

I=I1=I2=120В/480Ом=0,25А

2.I1=I2=120В/240Ом=0,5А

Ответ:0,25А;0,5А.

I1=?I2=?

3. Самостоятельное выполнение практической работы

Самостоятельное решение задач по карточкам c дифференцированным подходом.

I – уровень

(хорошо)

1.Чему равно общее сопротивление, общая сила тока двух последовательно соединённых ламп, если сопротивление одной из них 5Ом, а сопротивление другой 10Ом, а общее напряжение 30В.

2. Чему равно общее сопротивление, общая сила тока двух параллельно соединённых ламп, если сопротивление одной из них 10Ом, а сопротивление другой 20Ом, а общее напряжение 100В.

3. Чему равно общее сопротивление, общее напряжение двух последовательно соединённых ламп, если сопротивление одной из них 8Ом, а сопротивление другой 8Ом, а общая сила тока 2А.

4. Чему равно общее сопротивление, общая напряжение двух параллельно соединённых ламп, если сопротивление одной из них 10Ом, а сопротивление другой 30Ом, а общая сила тока 5А.

5. Определить общее сопротивление, общую силу тока цепи, если R1=10 Ом,R2=30 Ом, U=80В.

R1 R2

6. Определить общее сопротивление, общую силу тока цепи, если R1=10 Ом,R2=30 Ом, U=75В. R1

R2

7. Определить общее сопротивление, общее напряжение цепи, если R1=50 Ом,R2=150 Ом, I=5A.

R1 R2

8. Определить общее сопротивление, общее напряжение цепи, если R1=20 Ом,R2=30 Ом,I=10A. R1

R2

II-уровень

(отлично)

1. Две последовательно соединённые лампы сопротивлением 25кОм, 15кОм включены в сеть напряжением 10кВ. Определите общее сопротивление, общую силу тока, силу тока в каждом проводнике, а также напряжение на каждом из них.

2. К сети напряжением 220В параллельно подключены две электрические лампы сопротивлением 0,2мОм и 0,3мОм. Чему равно напряжение на каждой лампе, их общее сопротивление, общая сила тока, а также сила тока в каждой лампе?

3. Цепь состоит из двух последовательно соединённых проводников сопротивлением 0,003 и 0,007мОм. Сила тока в цепи 1А. Найдите силу тока на каждом проводнике, напряжение на каждом проводнике, общее напряжение, общее сопротивление в цепи.

4.Два параллельно соединённых резистора подключены к сети напряжением 10кв. Сопротивление первого резистора 1кОм, сила тока во втором резисторе 10А. Определите сопротивление второго резистора, силу тока в первом резисторе, общее сопротивление и общую силу тока в цепи.

5. Определите общее сопротивление цепи, если R1=8Ом,R2=3Ом, R3=7Ом,R4=10Ом, R5=5Ом

R2 R4

R3 R5

R1

6. Определите общее сопротивление цепи и общее напряжение , если R1=4Ом,R2=3Ом, R3=6Ом, общая сила тока 2А.

R2 R3

R1

4. Итоги урока. Оценки.

Какую мы рассмотрели тему сегодняйшего урока?

Где могут применяться полученные знания? (В приборостроении для проектирования электрических схем, при электрификации учреждений, домов и других объектов.)

Цель урока систематизация и обобщение знаний о последовательном и параллельном соединении проводников считаю достигнутой.

5. Домашнее задание & 16,17№79,80.

Расчет электрических цепей — задачи — Каталог статей

8. Определить силу тока, проходящего через каждый резистор,  напряжение на всем участке цепи.


Амперметр показывает силу тока через первый резистор. Так как сопротивление R1 = R2 и резисторы соединены параллельно,  то сила тока на нем также равна 2 А. Тогда общая сила тока в цепи равна 4 А (I = I1 + I2).

Напряжение на первом участке равно U1,2 = U1 = U2 = I1R1 = 2 ∙ 15 = 30 В.

Так как третий и четвертый проводники соединены параллельно и их сопротивления одинаковы, то общее сопротивление участка равно R3,4 = R3   / 2 = 2 Ом. Можем найти напряжение на втором участке U3,4 = U3 = U4 = IR3,4 = 2 ∙ 2 = 4 В. Общее напряжение равно U = U1,2 + U3,4 = 30 + 4 = 34 В. Так как третий и четвертый проводники имеют одинаковое сопротивление, то сила тока через них одинакова: I3 = I4 = I / 2 = 1 A.

9. Определите напряжение на всем участке цепи и силу тока на каждом резисторе.


Амперметр показывает общую силу тока. Для нахождения общего напряжения найдем общее сопротивление.


R1-3 = 120 Ом.


R4,5 = 100 Ом. Общее сопротивление R = R1-3 + R4,5 = 120 + 100 = 220 Ом. Тогда общее напряжение U = I ∙ R = 1 ∙ 220 = 220 В.

Используя формулы последовательного  и параллельного соединения проводников, находим:

U1-3 = U1 = U2 = U3 = I ∙ R1-3 = 1 ∙ 120 = 120 B; U4,5 = U4 = U5 = I ∙ R4,5 = 1 ∙ 100 = 100 B.

Значения токов можно определить, используя закон Ома для каждого участка цепи:


Закон ома параллельное и последовательное соединение проводников

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

qобщ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:
  • Первая формула для последовательного вида соединения.
  • Далее, для параллельной схемы.
  • И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Сопротивление проводников. Параллельное и последовательное соединение проводников.

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношениюнапряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему [1] . Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2:

где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:

Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно,I = I1 + I2.

Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны вомах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Течение тока в электрической цепи осуществляется по проводникам, в направлении от источника к потребителям. В большинстве подобных схем используются медные провода и электрические приемники в заданном количестве, обладающие различным сопротивлением. В зависимости выполняемых задач, в электрических цепях используется последовательное и параллельное соединение проводников. В некоторых случаях могут быть применены оба типа соединений, тогда этот вариант будет называться смешанным. Каждая схема имеет свои особенности и отличия, поэтому их нужно обязательно заранее учитывать при проектировании цепей, ремонте и обслуживании электрооборудования.

Последовательное соединение проводников

В электротехнике большое значение имеет последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи. Среди них часто используется схема последовательного соединения проводников предполагающая такое же соединение потребителей. В этом случае включение в цепь выполняется друг за другом в порядке очередности. То есть, начало одного потребителя соединяется с концом другого при помощи проводов, без каких-либо ответвлений.

Свойства такой электрической цепи можно рассмотреть на примере участков цепи с двумя нагрузками. Силу тока, напряжение и сопротивление на каждом из них следует обозначить соответственно, как I1, U1, R1 и I2, U2, R2. В результате, получились соотношения, выражающие зависимость между величинами следующим образом: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Полученные данные подтверждаются практическим путем с помощью проведения измерений амперметром и вольтметром соответствующих участков.

Таким образом, последовательное соединение проводников отличается следующими индивидуальными особенностями:

  • Сила тока на всех участках цепи будет одинаковой.
  • Общее напряжение цепи составляет сумму напряжений на каждом участке.
  • Общее сопротивление включает в себя сопротивления каждого отдельного проводника.

Данные соотношения подходят для любого количества проводников, соединенных последовательно. Значение общего сопротивления всегда выше, чем сопротивление любого отдельно взятого проводника. Это связано с увеличением их общей длины при последовательном соединении, что приводит и к росту сопротивления.

Если соединить последовательно одинаковые элементы в количестве n, то получится R = n х R1, где R – общее сопротивление, R1 – сопротивление одного элемента, а n – количество элементов. Напряжение U, наоборот, делится на равные части, каждая из которых в n раз меньше общего значения. Например, если в сеть с напряжением 220 вольт последовательно включаются 10 ламп одинаковой мощности, то напряжение в любой из них составит: U1 = U/10 = 22 вольта.

Проводники, соединенные последовательно, имеют характерную отличительную особенность. Если во время работы отказал хотя-бы один из них, то течение тока прекращается во всей цепи. Наиболее ярким примером является елочная гирлянда, когда одна перегоревшая лампочка в последовательной цепи, приводит к выходу из строя всей системы. Для установления перегоревшей лампочки понадобится проверка всей гирлянды.

Параллельное соединение проводников

В электрических сетях проводники могут соединяться различными способами: последовательно, параллельно и комбинированно. Среди них параллельное соединение это такой вариант, когда проводники в начальных и конечных точках соединяются между собой. Таким образом, начала и концы нагрузок соединяются вместе, а сами нагрузки располагаются параллельно относительно друг друга. В электрической цепи могут содержаться два, три и более проводников, соединенных параллельно.

Если рассматривать последовательное и параллельное соединение, сила тока в последнем варианте может быть исследована с помощью следующей схемы. Берутся две лампы накаливания, обладающие одинаковым сопротивлением и соединенные параллельно. Для контроля к каждой лампочке подключается собственный амперметр. Кроме того, используется еще один амперметр, контролирующий общую силу тока в цепи. Проверочная схема дополняется источником питания и ключом.

После замыкания ключа нужно контролировать показания измерительных приборов. Амперметр на лампе № 1 покажет силу тока I1, а на лампе № 2 – силу тока I2. Общий амперметр показывает значение силы тока, равное сумме токов отдельно взятых, параллельно соединенных цепей: I = I1 + I2. В отличие от последовательного соединения, при перегорании одной из лампочек, другая будет нормально функционировать. Поэтому в домашних электрических сетях используется параллельное подключение приборов.

С помощью такой же схемы можно установить значение эквивалентного сопротивления. С этой целью в электрическую цепь добавляется вольтметр. Это позволяет измерить напряжение при параллельном соединении, сила тока при этом остается такой же. Здесь также имеются точки пересечения проводников, соединяющих обе лампы.

В результате измерений общее напряжение при параллельном соединении составит: U = U1 = U2. После этого можно рассчитать эквивалентное сопротивление, условно заменяющее все элементы, находящиеся в данной цепи. При параллельном соединении, в соответствии с законом Ома I = U/R, получается следующая формула: U/R = U1/R1 + U2/R2, в которой R является эквивалентным сопротивлением, R1 и R2 – сопротивления обеих лампочек, U = U1 = U2 – значение напряжения, показываемое вольтметром.

Следует учитывать и тот фактор, что токи в каждой цепи, в сумме составляют общую силу тока всей цепи. В окончательном виде формула, отражающая эквивалентное сопротивление будет выглядеть следующим образом: 1/R = 1/R1 + 1/R2. При увеличении количества элементов в таких цепях – увеличивается и число слагаемых в формуле. Различие в основных параметрах отличают друг от друга и источников тока, позволяя использовать их в различных электрических схемах.

Параллельное соединение проводников характеризуется достаточно малым значением эквивалентного сопротивления, поэтому сила тока будет сравнительно высокой. Данный фактор следует учитывать, когда в розетки включается большое количество электроприборов. В этом случае сила тока значительно возрастает, приводя к перегреву кабельных линий и последующим возгораниям.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Данные законы, касающиеся обоих видов соединений проводников, частично уже были рассмотрены ранее.

Для более четкого их понимания и восприятия в практической плоскости, последовательное и параллельное соединение проводников, формулы следует рассматривать в определенной последовательности:

  • Последовательное соединение предполагает одинаковую силу тока в каждом проводнике: I = I1 = I2.
  • Закон ома параллельное и последовательное соединение проводников объясняет в каждом случае по-своему. Например, при последовательном соединении, напряжения на всех проводниках будут равны между собой: U1 = IR1, U2 = IR2. Кроме того, при последовательном соединении напряжение составляет сумму напряжений каждого проводника: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
  • Полное сопротивление цепи при последовательном соединении состоит из суммы сопротивлений всех отдельно взятых проводников, независимо от их количества.
  • При параллельном соединении напряжение всей цепи равно напряжению на каждом из проводников: U1 = U2 = U.
  • Общая сила тока, измеренная во всей цепи, равна сумме токов, протекающих по всем проводникам, соединенных параллельно между собой: I = I1 + I2.

Для того чтобы более эффективно проектировать электрические сети, нужно хорошо знать последовательное и параллельное соединение проводников и его законы, находя им наиболее рациональное практическое применение.

Смешанное соединение проводников

В электрических сетях как правило используется последовательное параллельное и смешанное соединение проводников, предназначенное для конкретных условий эксплуатации. Однако чаще всего предпочтение отдается третьему варианту, представляющему собой совокупность комбинаций, состоящих из различных типов соединений.

В таких смешанных схемах активно применяется последовательное и параллельное соединение проводников, плюсы и минусы которых обязательно учитываются при проектировании электрических сетей. Эти соединения состоят не только из отдельно взятых резисторов, но и довольно сложных участков, включающих в себя множество элементов.

Смешанное соединение рассчитывается в соответствии с известными свойствами последовательного и параллельного соединения. Метод расчета заключается в разбивке схемы на более простые составные части, которые считаются отдельно, а потом суммируются друг с другом.

Калькулятор соединения резисторов онлайн. Параллельное соединение резисторов

В каждой электрической схеме присутствует резистор, имеющий сопротивление электрическому току. Резисторы бывают двух типов: постоянные и переменные. Во время разработки любой электрической схемы и ремонта электронных изделий часто приходится применять резистор, обладающий необходимым номиналом.

Несмотря на то что для резисторов предусмотрены различные номиналы , может случиться так, что не будет возможности найти необходимый или же вообще ни один элемент не сможет обеспечить требуемый показатель.

Решением этой проблемы может стать применение последовательного и параллельного соединения. Ознакомившись с этой статьей, вы узнаете об особенностях выполнения расчета и подбора различных номиналов сопротивлений.

Параллельное соединение: общая информация

Часто при изготовлении какого-либо устройства используют резисторы, которые соединяются в соответствии с последовательной схемой. Эффект от применения такого варианта сборки сводится к увеличению общего сопротивления цепи. Для данного варианта соединения элементов создаваемое ими сопротивление рассчитывается как сумма номиналов. Если же сборка деталей выполняется по параллельной схеме, то здесь потребуется рассчитать сопротивление , используя нижеописанные формулы.

К схеме параллельного соединения прибегают в ситуации, когда стоит задача по снижению суммарного сопротивления, а, помимо этого, увеличения мощности для группы элементов, подключенных по параллельной схеме, которое должно быть больше, чем при их отдельном подключении.

Расчет сопротивления

В случае подключения деталей друг с другом, с применением параллельной схемы для расчета суммарного сопротивления, будет использоваться следующая формула:

R(общ)=1/(1/R1+1/R2+1/R3+1/Rn).

  • R1- R3 и Rn – резисторы, подсоединенные по параллельной схеме.

Причем, если цепь создается на основе только двух элементов, то для определения суммарного номинального сопротивления следует использовать такую формулу:

R(общ)=R1*R2/R1+R2.

  • R(общ) – суммарное сопротивление;
  • R1 и R2 – резисторы, подсоединенные по параллельной схеме.

Видео: Пример расчёта сопротивления

Универсальная схема расчета

Применительно к радиотехнике следует уделить внимание одному важному правилу: если подключаемые друг к другу элементы по параллельной схеме имеют одинаковый показатель , то для расчета суммарного номинала необходимо общее значение разделить на число подключенных узлов:

  • R(общ) – суммарное значение сопротивления;
  • R – номинал резистора, подсоединенного по параллельной схеме;
  • n – число подключенных узлов.

Особое внимание следует обратить на то, что конечный показатель сопротивления в случае использования параллельной схемы подключения обязательно будет меньше по сравнению с номиналом любого элемента, подключаемого в цепь.

Пример расчёта

Для большей наглядности можно рассмотреть следующий пример: допустим, у нас есть три резистора, чьи номиналы соответственно равны 100, 150 и 30 Ом. Если воспользоваться первой формулой для определения общего номинала, то получим следующее:

R(общ)=1/(1/100+1/150+1/30)=

1/(0,01+0,007+0,03)=1/0,047=21,28Ом.

Если выполнить несложные расчеты, то можно получить следующее: для цепи, включающей в себя три детали, где наименьший показатель сопротивления составляет 30 Ом, результирующее значение номинала будет равно 21,28 Ом. Этот показатель будет меньше минимального значения номинала в цепи практически на 30%.

Важные нюансы

Обычно для резисторов параллельное соединение применяется тогда, когда стоит задача по созданию сопротивления большей мощности. Для ее решения потребуются резисторы, которые должны иметь равные показатели сопротивления и мощности. При таком варианте определить общую мощность можно следующим образом : мощность одного элемента необходимо перемножить с суммарным числом всех резисторов, из которых состоит цепь, подсоединенных друг с другом в соответствии с параллельной схемой.

Скажем, если нами будут использоваться пять резисторов, чей номинал составляет 100 Ом, а мощность каждого равна 1 Вт, которые присоединены друг к другу в соответствии с параллельной схемой, то суммарный показатель сопротивления будет равен 20 Ом, а мощность составит 5 Вт.

Если взять те же резисторы, но подсоединить их в соответствии с последовательной схемой, то конечная мощность составит 5 Вт, а суммарный номинал будет равен 500 Ом.

Видео: Правильное подключение светодиодов

Параллельная схема подключения резисторов очень востребована по той причине, что часто возникает задача по созданию такого номинала, которого невозможно добиться при помощи простого параллельного соединения. При этом процедура расчета этого параметра отличается достаточной сложностью , где необходимо учитывать разные параметры.

Здесь важная роль отводится не только количеству подключаемых элементов, но и рабочим параметрам резисторов — прежде всего, сопротивлению и мощности. Если один из подключаемых элементов будет иметь неподходящий показатель, то это не позволит эффективно решить задачу по созданию требуемого номинала в цепи.

Параллельное соединение резисторов — одно из двух видов электрических соединений, когда оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов. Зачастую или параллельно для того, чтобы создать более сложные электронные схемы.

Схема параллельного соединения показан на рисунке ниже. При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению:

Формула параллельного соединения резисторов

Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:

Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно , можно найти по формуле:

Параллельное соединение резисторов — расчет

Пример №1

При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.

Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:

Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом.
Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:

Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.

Пример расчета №2

Найти общее сопротивление R из трех параллельно соединенных резисторов:

Общее сопротивление R рассчитывается по формуле:

Этот метод расчета может быть использованы для расчета любого количества отдельных сопротивлений соединенных параллельно.

Один важный момент, который необходимо запомнить при расчете параллельно соединенных резисторов – это то, что общее сопротивление всегда будет меньше, чем значение наименьшего сопротивления в этой комбинации.

Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов

Более сложные соединения резисторов могут быть рассчитаны путем систематической группировки резисторов. На рисунке ниже необходимо посчитать общее сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов:


Для простоты расчета, сначала сгруппируем резисторы по параллельному и последовательному типу соединения.
Резисторы R2 и R3 соединены последовательно (группа 2). Они в свою очередь соединены параллельно с резистором R1 (группа 1).

Последовательное соединение резисторов группы 2 вычисляется как сумма сопротивлений R2 и R3:

В результате мы упрощаем схему в виде двух параллельных резисторов. Теперь общее сопротивление всей схемы можно посчитать следующим образом:

Расчет более сложных соединений резисторов можно выполнить используя законы Кирхгофа.

Ток, протекающий в цепи параллельно соединенных резисторах

Общий ток I протекающий в цепи параллельных резисторов равняется сумме отдельных токов, протекающих во всех параллельных ветвях, причем ток в отдельно взятой ветви не обязательно должен быть равен току в соседних ветвях.

Несмотря на параллельное соединение, к каждому резистору приложено одно и то же напряжение. А поскольку величина сопротивлений в параллельной цепи может быть разной, то и величина протекающего тока через каждый резистор тоже будет отличаться (по определению закона Ома).

Рассмотрим это на примере двух параллельно соединенных резисторов. Ток, который течет через каждый из резисторов (I1 и I2) будет отличаться друг от друга поскольку сопротивления резисторов R1 и R2 не равны.
Однако мы знаем, что ток, который поступает в цепь в точке «А» должен выйти из цепи в точке «B» .

Первое правило Кирхгофа гласит: «Общий ток, выходящий из цепи равен току входящий в цепь».

Таким образом, протекающий общий ток в цепи можно определить как:

Затем с помощью закона Ома можно вычислить ток, который протекает через каждый резистор:

Ток, протекающий в R1 = U ÷ R1 = 12 ÷ 22 кОм = 0,545 мА

Ток, протекающий в R 2 = U ÷ R2 = 12 ÷ 47 кОм = 0,255 мА

Таким образом, общий ток будет равен:

I = 0,545 мА + 0,255 мА = 0,8 мА

Это также можно проверить, используя закон Ома:

I = U ÷ R = 12 В ÷ 15 кОм = 0,8 мА (то же самое)

где 15кОм — это общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов (22 кОм и 47 кОм)

И в завершении хочется отметить, что большинство современных резисторов маркируются цветными полосками и назначение ее можно узнать .

Параллельное соединение резисторов — онлайн калькулятор

Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных параллельно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором:

Подведем итог

Когда два или более резистора соединены так, что оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов, то говорят, что они соединены между собой параллельно. Напряжение на каждом резисторе внутри параллельной комбинации одинаковое, но токи, протекающие через них, могут отличаться друг от друга, в зависимости от величины сопротивлений каждого резистора.

Эквивалентное или полное сопротивление параллельной комбинации всегда будет меньше минимального сопротивления резистора входящего в параллельное соединение.

1 мОм = 0,001 Ом. 1 кОм = 1 000 = 10³ Ом. 1 МОм = 1 000 000 = 10⁶ Ом.

Эквивалентное сопротивление R eq группы параллельно соединенных резисторов является величиной, обратной сумме величин, обратно пропорциональных сопротивлениям этих резисторов.

Иными словами, проводимость G параллельно соединенных резисторов равна сумме проводимостей этих резисторов:

Эта формула для R eq и используется в данном калькуляторе для расчетов. Например, общее сопротивление трех резисторов 10, 15 и 20 ом, соединенных параллельно, равно 4.62 Ом:

Если параллельно соединены только два резистора, формула упрощается:

Если имеется n соединенных параллельно одинаковых резисторов R , то их эквивалентное сопротивление будет равно

Отметим, что общее сопротивление группы из любого количества соединенных параллельно резисторов всегда будет меньше, чем наименьшее сопротивление резистора в группе и добавление нового резистора всегда приведет к уменьшению эквивалентного сопротивления.

Отметим также, что все резисторы, соединенные параллельно находятся под одним и тем же напряжением. Однако токи, протекающие через отдельные резисторы, отличаются и зависят от их сопротивления. Общий ток через группу резисторов равен сумме токов в отдельных резисторах.

При соединении нескольких резисторов параллельно всегда нужно учитывать их допуски и рассеиваемую мощность.

Примеры применения параллельного соединения резисторов

Одним из примеров параллельного соединения резисторов является шунт в приборе для измерения токов, которые слишком велики для того, чтобы быть напрямую измеренными прибором, предназначенным для измерения небольших токов или напряжений. Для измерения тока параллельно гальванометру или электронному прибору, измеряющему напряжение, подключается резистор с очень маленьким точно известным сопротивлением, изготовленный из материала со стабильными характеристиками. Этот резистор называется шунтом. Измеряемый ток протекает через шунт. В результате на нем падает небольшое напряжение, которое и измеряется вольтметром. Поскольку падение напряжения пропорционально току, протекающему через шунт с известным и точным сопротивлением, вольтметр, подключенный параллельно шунту, можно проградуировать непосредственно в единицах тока (амперах).

Параллельные и последовательные схемы часто используются для получения точного сопротивления или если резистора с требуемым сопротивлением нет или он слишком дорог, если его приобретать в небольших количествах для массового производства . Например, если устройство содержит много резисторов по 20 кОм и необходим только один резистор 10 кОм. Конечно, несложно найти резистор на 10 кОм. Однако для массового производства иногда бывает лучше поставить два резистора на 20 кОм параллельно, чтобы получить необходимые 10 кОм. Это приведет к снижению себестоимости печатной платы, так как будет снижена оптовая цена компонентов, а также стоимость монтажа, так как будет уменьшено количество типоразмеров элементов, которые должен установить на плату автомат установки компонентов.

Проверим справедливость показанных здесь формул на простом эксперименте.

Возьмём два резистора МЛТ-2 на 3 и 47 Ом и соединим их последовательно. Затем измерим общее сопротивление получившейся цепи цифровым мультиметром. Как видим оно равно сумме сопротивлений резисторов, входящих в эту цепочку.


Замер общего сопротивления при последовательном соединении

Теперь соединим наши резисторы параллельно и замерим их общее сопротивление.


Измерение сопротивления при параллельном соединении

Как видим, результирующее сопротивление (2,9 Ом) меньше самого меньшего (3 Ом), входящего в цепочку. Отсюда вытекает ещё одно известное правило, которое можно применять на практике:

При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет меньше наименьшего сопротивления, входящего в эту цепь.

Что ещё нужно учитывать при соединении резисторов?

Во-первых, обязательно учитывается их номинальная мощность. Например, нам нужно подобрать замену резистору на 100 Ом и мощностью 1 Вт . Возьмём два резистора по 50 Ом каждый и соединим их последовательно. На какую мощность рассеяния должны быть рассчитаны эти два резистора?

Поскольку через последовательно соединённые резисторы течёт один и тот же постоянный ток (допустим 0,1 А ), а сопротивление каждого из них равно 50 Ом , тогда мощность рассеивания каждого из них должна быть не менее 0,5 Вт . В результате на каждом из них выделится по 0,5 Вт мощности. В сумме это и будет тот самый 1 Вт .

Данный пример достаточно грубоват. Поэтому, если есть сомнения, стоит брать резисторы с запасом по мощности.

Подробнее о мощности рассеивания резистора читайте .

Во-вторых, при соединении стоит использовать однотипные резисторы, например, серии МЛТ. Конечно, нет ничего плохого в том, чтобы брать разные. Это лишь рекомендация.

Параллельное соединение резисторов, наряду с последовательным, является основным способом соединения элементов в электрической цепи. Во втором варианте все элементы установлены последовательно: конец одного элемента соединен с началом следующего. В такой схеме сила тока на всех элементах одинаковая, а падение напряжений зависит от сопротивления каждого элемента. В последовательном соединении есть два узла. К одному подсоединены начала всех элементов, а ко второму их концы. Условно для постоянного тока можно обозначить их как плюс и минус, а для переменного как фазу и ноль. Благодаря своим особенностям находит широкое применение в электрических схемах, в том числе и со смешанным соединением. Свойства одинаковы для постоянного и переменного тока.

Расчет общего сопротивления при параллельном соединении резисторов

В отличие от последовательного соединения, где для нахождения общего сопротивления достаточно сложить значение каждого элемента, для параллельного то же самое будет справедливо для проводимости. А так как она обратно пропорциональна сопротивлению, получим формулу, представленную вместе со схемой на следующем рисунке:

Необходимо отметить одну важную особенность расчета параллельного соединения резисторов: общее значение будет всегда меньше, чем самое маленькое из них. Для резисторов справедливо как для постоянного, так и для переменного тока. Катушки и конденсаторы имеют свои особенности.

Сила тока и напряжение

При расчете параллельного сопротивления резисторов необходимо знать, как рассчитать напряжение и силу тока. В этом случае нам поможет закон Ома, определяющий связь между сопротивлением, силой тока и напряжением.

Исходя из первой формулировки закона Кирхгофа, получим, что сумма сходящихся в одном узле токов равна нулю. Направление выбираем по направлению протекания тока. Таким образом, положительным направлением для первого узла можно считать входящий ток от источника питания. А отрицательными будут отходящие из каждого резистора. Для второго узла картина противоположна. Исходя из формулировки закона, получим, что суммарный ток равен сумме токов, проходящих через каждый параллельно соединенный резистор.

Итоговое напряжение же определяется по второму закону Кирхгофа. Оно одинаково для каждого резистора и равно общему. Эта особенность используется для подключения розеток и освещения в квартирах.

Пример расчета

В качестве первого примера приведем расчет сопротивления при параллельном соединении одинаковых резисторов. Сила тока, протекающая через них, будет одинаковой. Пример расчета сопротивления выглядит так:

По этому примеру прекрасно видно, что общее сопротивление ниже в два раза, чем каждое из них. Это соответствует тому, что суммарная сила тока в два раза выше, чем у одного. А также прекрасно соотносится с увеличением проводимости в два раза.

Второй пример

Рассмотрим пример параллельного соединения трех резисторов. Для расчета используем стандартную формулу:

Похожим образом рассчитываются схемы с большим количеством параллельно соединенных резисторов.

Пример смешанного соединения

Для смешанного соединения, например, представленного ниже, расчет будет производиться в несколько этапов.

Для начала последовательные элементы можно условно заменить одним резистором, обладающим сопротивлением, равным сумме двух заменяемых. Далее общее сопротивление считаем тем же способом, что и для предыдущего примера. Данный метод подойдет и для других более сложных схем. Последовательно упрощая схему, можно получить необходимое значение.

Например, если вместо резистора R3 будут подключены два параллельных, потребуется сначала рассчитать их сопротивление, заменив их эквивалентным. А далее то же самое, что и в примере выше.

Применение параллельной схемы

Параллельное соединение резисторов находит свое применение во многих случаях. Последовательное подключение увеличивает сопротивление, а для нашего случая оно уменьшится. Например, для электрической цепи требуется сопротивление в 5 Ом, но есть только резисторы на 10 Ом и выше. Из первого примера мы знаем, что можно получить в два раза меньшее значение сопротивления, если установить два одинаковых резистора параллельно друг другу.

Уменьшить сопротивление можно еще больше, например, если две пары параллельно соединенных резисторов соединить параллельно относительно друг друга. Можно уменьшить сопротивление еще в два раза, если резисторы имеют одинаковое сопротивление. Комбинируя с последовательным соединением, можно получить любое значение.

Второй пример — это использование параллельного подключения для освещения и розеток в квартирах. Благодаря такому подключению напряжение на каждом элементе не будет зависеть от их количества и будет одинаковым.

Еще один пример использования параллельного подключения — это защитное заземление электрооборудования. Например, если человек касается металлического корпуса прибора, на который произойдет пробой, получится параллельное соединения его и защитного проводника. Первым узлом будет место прикосновения, а вторым нулевая точка трансформатора. По проводнику и человеку будет течь разный ток. Величину сопротивления последнего принимают за 1000 Ом, хотя реальное значение зачастую гораздо больше. Если бы не было заземления, весь ток, протекающий в схеме, пошел бы через человека, так как он был бы единственным проводником.

Параллельное соединение может использоваться и для батарей. Напряжение при этом остается прежним, однако в два раза возрастает их емкость.

Итог

При подключении резисторов параллельно, напряжение на них будет одинаковым, а ток равен сумме протекающих через каждый резистор. Проводимость будет ровняться сумме каждого. От этого и получается необычная формула суммарного сопротивления резисторов.

Необходимо учитывать при расчете параллельного соединения резисторов то, что итоговое сопротивление будет всегда меньше самого маленького. Это также можно объяснить суммированием проводимости резисторов. Последняя будет возрастать при добавлении новых элементов, соответственно и проводимость будет уменьшаться.

определить силу тока

определить силу тока


Задача 10728

Определить силу тока в каждом элементе и напряжение на зажимах реостата, если ε1 = 8 B, r1 = 1 Ом, ε2 = 4 В, r2 = 0,5 Ом и r = 50 Ом.


Задача 10729

Два источника тока E1 = 14 В с внутренним сопротивлением r1 = 2 Ом и E2 = 6 В с внутренним сопротивлением r2 = 4 Ом, а также реостат r = 10 Ом соединены, как показано на рисунке. Определить силы тока в реостате и о источниках тока.


Задача 13574

В катушке длиной l = 0,5 м, диаметром d = 5 см и числом витков N = 1500 ток равномерно увеличивается на 0,2 А за одну секунду. На катушку надето кольцо из медной проволоки (ρ = 17 нОм·м) площадью сечения Sк = 3 мм2. Определите силу тока в кольце.


Задача 13598

Две катушки намотаны на один сердечник. Индуктивность первой катушки L1 = 0,12 Гн, второй — L2 = 3 Гн. Сопротивление второй катушки R2 = 300 Ом. Определите силу тока I2 во второй катушке, если за время Δt = 0,01 с силу тока в первой катушке уменьшить от I1 = 0,5 А до нуля.


Задача 60483

Два источника тока э.д.с. 4 и 6 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями 4 Ом включены параллельно с резистором сопротивлением 40 м. Определить силы токов, идущих через резистор и элементы.


Задача 13495

На рисунке ε = 2 В, R1 = 60 Ом, R2 = 40 Ом, R3 = R4 = 20 Ом и RG = 100 Ом. Определите силу тока IG через гальванометр.


Задача 11358

Определить силу тока в обмотке, состоящей из 50 витков, намотанной на магнитопровод со средней длиной l = 20 см, если сечение магнитопровода 9 см2, μ = 15·103 и индукция В = 0,3 Тл.


Задача 11404

По бесконечно длинному проводу течёт ток I1 = 50 А. В одной плоскости с проводником лежит прямоугольная рамка со сторонами а = 8 см и b = 2a, в которой поддерживается постоянный ток I2. Расстояние от ближайшей к проводнику стороны рамки равно а/2. Работа, которую надо совершить, чтобы медленно (пояснить почему) повернуть рамку на угол α = π вокруг дальней относительно тока её стороны, равна 160 нДж. Определить силу тока I2 в рамке.


Задача 12215

Два источника тока ε1 = 12 В с внутренним сопротивлением r1 = 4 Ом и ε2 = 8 В с внутренним сопротивлением r2 = 2 Ом, а также реостат r = 20 Ом соединены, как показано на рисунке. Определить силы тока в реостате и в источниках тока.


Задача 12534

Два источника с ЭДС ξ1 = 30 В, ξ2 = 16 В и внутренними сопротивлениями r1 = 1 Ом, r2 = 2 Ом включены параллельно (рис. 11) и работают на общую нагрузку сопротивлением R = 25 Ом. Определить силы тока во всех ветвях и мощность, потребляемую нагрузкой.


Задача 12639

Два источника тока: ε1 = 14 В с внутренним сопротивлением r1 = 2 Ом и ε2 = 6 В с внутренним сопротивлением r2 = 4 Ом соединены, как это показано на рисунке. Определить силы токов в реостате и источниках тока. Сопротивление реостата R = 100 Ом.


Задача 21488

К зажимам четырехпроводной трехфазной цепи приложено напряжение линейное 380 В. Известны сопротивления фаз: первой и второй по 10 Ом, а третьей — 20 Ом. Определить значения токов в фазах и в нейтральном проводе, а также мощность трехфазной цепи. Нарисовать схему цепи.


Как рассчитать допустимую нагрузку электрической цепи

Понимание емкости и нагрузки становится необходимым, если вы планируете электрическое обслуживание нового дома или если вы рассматриваете возможность обновления электрического обслуживания старого дома. Понимание потребностей в нагрузке позволит вам выбрать электрическую службу соответствующей мощности. В старых домах очень часто существующие службы сильно занижены для нужд всех современных приборов и функций, которые сейчас используются.

Что такое электрическая нагрузка?

Термин « электрическая нагрузка» относится к общему количеству мощности, обеспечиваемой основным источником электроэнергии для использования в ответвленных цепях вашего дома и подключенных к ним осветительных приборах, розетках и приборах.

Общая электрическая мощность электросети измеряется в амперах (амперах). В очень старых домах с трубчатой ​​проводкой и ввинчиваемыми предохранителями вы можете обнаружить, что исходная электрическая сеть выдает 30 ампер.Немного более новые дома (построенные до 1960 года) могут рассчитывать на 60 ампер. Во многих домах, построенных после 1960 года (или модернизированных старых домах), стандартная мощность 100 ампер. Но в больших, более новых домах теперь как минимум 200 ампер, а на самом верхнем уровне вы можете увидеть, что электричество на 400 ампер установлено.

Как вы узнаете, адекватны ли ваши текущие электрические услуги, или как вы планируете новые электрические услуги? Для определения этого требуется небольшая математика, чтобы сравнить общую доступную емкость с вероятной загрузкой , которая будет размещена на этой емкости.

Ель / Нуша Ашджаи

Общие сведения об электрической емкости

Чтобы рассчитать, сколько энергии нужно вашему дому, нужно рассчитать нагрузку в амперах для всех различных приборов и приспособлений, а затем создать запас прочности. Как правило, рекомендуется, чтобы нагрузка никогда не превышала 80% мощности электросети.

Чтобы использовать математику, вам нужно понимать взаимосвязь между ваттами, вольтами и амперами. У этих трех общих электрических терминов есть математическая связь, которую можно выразить двумя разными способами:

  • Вольт x Ампер = Ватт
  • Ампер = Ватт / Вольт

Эти формулы можно использовать для расчета мощности и нагрузок отдельных цепей, а также для всей электрической сети.Например, общая мощность 20-амперной и 120-вольтовой ответвленной цепи составляет 2400 Вт (20 ампер x 120 вольт). Поскольку стандартная рекомендация заключается в том, чтобы общая нагрузка не превышала 80 процентов мощности, это означает, что реальная мощность 20-амперной схемы составляет 1920 Вт. Таким образом, чтобы избежать опасности перегрузок, все осветительные приборы и подключаемые устройства вместе в этой цепи должны потреблять не более 1920 Вт мощности.

Достаточно легко прочитать номинальные мощности всех лампочек, телевизоров и других приборов в цепи, чтобы определить вероятность перегрузки цепи. Например, если вы регулярно подключаете обогреватель мощностью 1500 Вт в цепь и включаете в одну цепь несколько осветительных приборов или ламп с лампами мощностью 100 Вт, вы уже израсходовали большую часть безопасной мощности в 1920 Вт.

Эту же формулу можно использовать для определения мощности всей системы электроснабжения дома. Поскольку основное напряжение в доме составляет 240 вольт, математические расчеты выглядят так:

  • 240 В x 100 А = 24 000 Вт
  • 80 процентов от 24 000 Вт = 19 200 Вт

Другими словами, ожидается, что электрическая сеть на 100 А обеспечит мощность нагрузки не более 19 200 Вт в любой момент времени.

Расчет нагрузки

После того, как вы узнаете мощность отдельных цепей и полную электрическую сеть дома, вы можете сравнить ее с нагрузкой, которую вы можете рассчитать, просто сложив номинальные мощности всех различных приспособлений и приборов, которые будут потреблять энергию в то же время.

Вы можете подумать, что для этого нужно сложить мощность всех лампочек осветительной арматуры, всех подключаемых устройств и всех проводных устройств, а затем сравнить ее с общей мощностью. Но редко все электроприборы и приспособления работают одновременно — например, нельзя запускать печь и кондиционер одновременно; также маловероятно, что вы будете пылесосить, пока работает тостер. По этой причине у профессиональных электриков обычно есть альтернативные методы определения подходящего размера для электрического обслуживания. Вот один из часто используемых методов:

  1. Сложите мощность всех ответвленных цепей общего освещения.
  2. Добавьте номинальную мощность всех цепей розеток.
  3. Добавьте номинальную мощность всех постоянных приборов (плиты, сушилки, водонагреватели и т. Д.)
  4. Вычтите 10 000.
  5. Умножьте это число на 0,40
  6. Добавьте 10,000.
  7. Найдите полную номинальную мощность постоянных кондиционеров и номинальную мощность нагревательных приборов (печь плюс обогреватели), затем добавьте , большее из этих двух чисел. (Вы не нагреваете и охлаждаете одновременно, поэтому не нужно складывать оба числа. )
  8. Разделите сумму на 240.

Это результирующее число дает предполагаемую силу тока, необходимую для адекватного питания дома. Вы можете легко оценить текущее электрическое обслуживание с помощью этой формулы.

Другие электрики предлагают еще одно простое практическое правило:

  • 100-амперная сеть, как правило, достаточно велика, чтобы питать общие электрические цепи небольшого и среднего размера дома, а также одно или два электроприбора, такие как плита, водонагреватель или сушилка для одежды.Этой услуги может хватить для дома площадью менее 2500 квадратных футов, если отопительные приборы работают на газе.
  • 200-амперный сервис будет обрабатывать ту же нагрузку, что и 100-амперный, плюс электроприборы и электрическое отопительное / охлаждающее оборудование в домах площадью до 3000 квадратных футов.
  • Обслуживание на 300 или 400 ампер рекомендуется для больших домов (более 3500 квадратных футов) с полностью электрическими приборами и электрическим оборудованием для обогрева / охлаждения. Этот размер рекомендуется, если ожидаемая электрическая тепловая нагрузка превышает 20 000 Вт.Обслуживание на 300 или 400 ампер обычно обеспечивается установкой двух сервисных панелей: одна обеспечивает 200 ампер, а вторая — еще 100 или 200 ампер.

План на будущее

Как правило, это хорошая идея, чтобы увеличить размер электрической службы, чтобы сделать возможным расширение в будущем. Точно так же, как 100-амперный сервис быстро стал малоразмерным, когда электрические приборы стали обычным явлением, сегодняшнее 200-амперное обслуживание может когда-нибудь показаться сильно малоразмерным, когда вы обнаружите, что заряжаете два или три электромобиля.Негабаритные электрические услуги также позволят установить дополнительную панель в ваш гараж или сарай, если вы когда-нибудь решите заняться деревообработкой, сваркой, гончарным делом или другим хобби, требующим большого количества энергии.

Калькулятор силы тока

— Deelat Industrial USA

Используйте этот калькулятор для определения электрического тока в амперах (A).

Текущий тип Постоянный ток Переменный ток — Однофазный Переменный ток — Трехфазный

Тип напряжения Линия к линии Линия к нейтрали

Как пользоваться калькулятором силы тока

  1. Выберите тип тока (постоянный ток, переменный ток — однофазный, или переменный — трехфазный)
  2. Введите мощность в ваттах
  3. Введите напряжение в вольтах
  4. (для систем переменного тока) Введите коэффициент мощности
  5. (только для трехфазного переменного тока) Введите тип напряжения: от линии к линии или от линии к нейтрали
  6. Нажмите РАССЧИТАТЬ

Преобразование ватт в амперы (система постоянного тока)

Вычислить ток I в амперах (A) можно, разделив мощность P в ваттах (Вт) на напряжение V в вольтах (В):

Преобразование ватт в амперы (однофазная система переменного тока)

Определите фазный ток I в амперах (A), разделив мощность P в ваттах (Вт) на коэффициент мощности PF, умноженный на действующее значение напряжения V в вольтах (В):

(Коэффициент мощности — это отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи. Значения коэффициента мощности могут находиться в диапазоне от 0 до 1.

Среднеквадратичное значение напряжения — это квадратный корень из среднего квадрата мгновенного напряжения за один цикл.)

Преобразование ватт в амперы (трехфазная система переменного тока)

Линейное напряжение:

Вычислите фазный ток I в амперах (A), разделив мощность P в ваттах (Вт) на квадратный корень из 3-кратного коэффициента мощности PF, умноженного на действующее значение напряжения VL-L между линиями в вольтах (В):

(Коэффициент мощности — это отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи.Значения коэффициента мощности могут находиться в диапазоне от 0 до 1.

Линейное напряжение — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.)

Напряжение между фазой и нейтралью:

Определите фазный ток I в амперах (A), разделив мощность P в ваттах (Вт) на 3-кратный коэффициент мощности PF, умноженный на действующее значение напряжения VL-N между фазой и нейтралью в вольтах (В):

(Коэффициент мощности — это отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи. Значения коэффициента мощности могут находиться в диапазоне от 0 до 1.

Напряжение между фазой и нейтралью — это напряжение, измеренное между любой линией и нейтралью.)

Как легко рассчитать преобразование в вольтах, амперах и ваттах

Как легко рассчитать преобразование в вольтах, амперах и ваттах

B Согласно основной теории электричества:

Вольт — это мера силы или давления, под которым течет электричество.

Ампер — это измерение текущего расхода электронов.

Вт — это показатель создаваемой электрической мощности. 1 ватт равен одному джоулю энергии в секунду.

I В солнечной отрасли способность легко преобразовывать вольты, ватты и амперы необходима для каждой части бизнеса, от определения размера системы до закупки солнечных панелей, инверторов и баланса компонентов системы, таких как разъемы и проводка.

M -й коллега Стюарт Уодсворт, преподаватель из Boots on the Roof, познакомил нас с использованием легко запоминающейся таблицы для расчета вольт, ампер и ватт.

T Чтобы использовать эту таблицу преобразования, вам понадобятся как минимум два из трех требуемых электрических значений для конкретной нагрузки. Оттуда вы можете рассчитать третий. Просто нарисуйте треугольник, затем поместите W для ватт вверху. Затем поместите V для вольт в один из нижних углов и A для ампер в оставшийся угол.

A — это пример того, как работает таблица преобразования, допустим, солнечная панель рассчитана на 60 Вт, 12 В и 5 ампер.

T Формула для Вт: вольт умноженный на ампер. Чтобы использовать диаграмму, накройте W на диаграмме пальцем и используйте оставшееся видимое вычисление диаграммы: V , умноженное на A. Используя данные нашего образца панели, 12 вольт, умноженные на 5 ампер, равны 60 ваттам.

T Формула для Вольт — это ватты, разделенные на амперы. Чтобы использовать диаграмму, закройте V пальцем и используйте оставшееся вычисление диаграммы: W, , деленное на A. Используя данные нашего образца панели, 60 Вт, разделенные на 5 А, равны 12 Вольт.

T Формула для ампер: Вт, разделенные на вольты. Чтобы использовать диаграмму, закройте A пальцем и используйте оставшийся расчет диаграммы: Вт, , деленное на В. Используя данные нашего образца панели, 60 Вт, разделенные на 12 вольт, равны 5 ампер.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы связаться с нами для получения дополнительной информации


Схемы простой серии | Последовательные и параллельные схемы

На этой странице мы изложим три принципа, которые вы должны понимать в отношении последовательных цепей:

  1. Ток : величина тока одинакова для любого компонента в последовательной цепи.
  2. Сопротивление : Общее сопротивление любой последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений.
  3. Напряжение : напряжение питания в последовательной цепи равно сумме отдельных падений напряжения.

Давайте взглянем на несколько примеров последовательных цепей, демонстрирующих эти принципы.

Начнем с последовательной схемы, состоящей из трех резисторов и одной батареи:

Первый принцип для понимания последовательных цепей заключается в следующем:

Величина тока в последовательной цепи одинакова для любого компонента в цепи.

Это связано с тем, что в последовательной цепи есть только один путь для прохождения тока. Поскольку электрический заряд проходит через проводники, как шарики в трубке, скорость потока (скорость мрамора) в любой точке цепи (трубки) в любой конкретный момент времени должна быть одинаковой.

Использование закона Ома в последовательных цепях

По расположению 9-вольтовой батареи мы можем сказать, что ток в этой цепи будет течь по часовой стрелке, от точки 1 к 2, к 3 к 4 и обратно к 1. Однако у нас есть один источник напряжения и три сопротивления. Как мы можем использовать здесь закон Ома?

Важная оговорка к закону Ома заключается в том, что все величины (напряжение, ток, сопротивление и мощность) должны относиться друг к другу с точки зрения одних и тех же двух точек в цепи. Мы можем увидеть эту концепцию в действии на примере схемы с одним резистором ниже.

Использование закона Ома в простой цепи с одним резистором

В схеме с одной батареей и одним резистором мы можем легко вычислить любое количество, потому что все они применяются к одним и тем же двум точкам в цепи:

Поскольку точки 1 и 2 соединены вместе проводом с незначительным сопротивлением, как и точки 3 и 4, мы можем сказать, что точка 1 электрически является общей с точкой 2, а точка 3 электрически общей с точкой 4.Поскольку мы знаем, что у нас есть 9 вольт электродвижущей силы между точками 1 и 4 (непосредственно через батарею), и поскольку точка 2 является общей для точки 1, а точка 3 — общей для точки 4, мы также должны иметь 9 вольт между точками 2 и 3. (прямо через резистор).

Следовательно, мы можем применить закон Ома (I = E / R) к току через резистор, потому что мы знаем напряжение (E) на резисторе и сопротивление (R) этого резистора. Все термины (E, I, R) относятся к одним и тем же двум точкам в цепи, к одному и тому же резистору, поэтому мы можем безоговорочно использовать формулу закона Ома.

Использование закона Ома в схемах с несколькими резисторами

В схемах, содержащих более одного резистора, мы должны соблюдать осторожность при применении закона Ома. В приведенном ниже примере схемы с тремя резисторами мы знаем, что у нас есть 9 вольт между точками 1 и 4, что является величиной электродвижущей силы, управляющей током через последовательную комбинацию R 1 , R 2 и R . 3 . Однако мы не можем взять значение 9 вольт и разделить его на 3 кОм, 10 кОм или 5 кОм, чтобы попытаться найти значение тока, потому что мы не знаем, какое напряжение есть на любом из этих резисторов по отдельности.

Значение 9 вольт — это всего величин для всей цепи, тогда как цифры 3 кОм, 10 кОм и 5 кОм представляют собой отдельных величин для отдельных резисторов. Если бы мы включили цифру для общего напряжения в уравнение закона Ома с цифрой для отдельного сопротивления, результат не будет точно соответствовать какой-либо величине в реальной цепи.

Для R 1 закон Ома будет связывать величину напряжения на R 1 с током через R 1 , учитывая сопротивление R 1 , 3 кОм:

Но, поскольку нам неизвестно напряжение на R 1 (только полное напряжение, подаваемое батареей на комбинацию из трех последовательных резисторов), и мы не знаем ток через R 1 , мы можем ‘ t делать какие-либо расчеты по любой из формул.То же самое касается R 2 и R 3 : мы можем применять уравнения закона Ома тогда и только тогда, когда все члены представляют свои соответствующие количества между одними и теми же двумя точками в цепи.

Итак, что мы можем сделать? Нам известно напряжение источника (9 вольт), приложенное к последовательной комбинации R 1 , R 2 и R 3 , и мы знаем сопротивление каждого резистора, но поскольку эти величины не входят в В том же контексте мы не можем использовать закон Ома для определения тока в цепи.Если бы мы только знали, что такое общее сопротивление для цепи: тогда мы могли бы вычислить общий ток с нашей цифрой для всего напряжения (I = E / R).

Объединение нескольких резисторов в эквивалентный общий резистор

Это подводит нас ко второму принципу последовательной схемы:

Общее сопротивление любой последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений.

Это должно иметь интуитивный смысл: чем больше резисторов, подключенных последовательно, через которые должен протекать ток, тем труднее будет протекать ток.

В примере задачи у нас были последовательно подключенные резисторы 3 кОм, 10 кОм и 5 кОм, что дало нам общее сопротивление 18 кОм:

По сути, мы вычислили эквивалентное сопротивление R 1 , R 2 и R 3 вместе взятых. Зная это, мы могли бы перерисовать схему с одним эквивалентным резистором, представляющим последовательную комбинацию R 1 , R 2 и R 3 :

Расчет тока цепи по закону Ома

Теперь у нас есть вся необходимая информация для расчета тока цепи, потому что у нас есть напряжение между точками 1 и 4 (9 вольт) и сопротивление между точками 1 и 4 (18 кОм):

Расчет напряжений компонентов по закону Ома

Зная, что ток одинаков во всех компонентах последовательной цепи (и мы только что определили ток через батарею), мы можем вернуться к нашей исходной принципиальной схеме и отметить ток через каждый компонент:

Теперь, когда мы знаем величину тока, протекающего через каждый резистор, мы можем использовать закон Ома для определения падения напряжения на каждом из них (применяя закон Ома в надлежащем контексте):

Обратите внимание на падение напряжения на каждом резисторе, а также на падение суммы напряжений (1. 5 + 5 + 2,5) равно напряжению аккумулятора (питания): 9 вольт.

Это третий принцип последовательных цепей:

Напряжение питания в последовательной цепи равно сумме отдельных падений напряжения.

Анализ простых последовательных цепей с помощью «табличного метода» и закона Ома

Однако метод, который мы только что использовали для анализа этой простой последовательной схемы, можно упростить для лучшего понимания. Используя таблицу для перечисления всех напряжений, токов и сопротивлений в цепи, становится очень легко увидеть, какие из этих величин могут быть правильно связаны в любом уравнении закона Ома:

Правило с такой таблицей — применять закон Ома только к значениям в каждом вертикальном столбце.Например, E R1 только с I R1 и R 1 ; E R2 только с I R2 и R 2 ; и т. д. Вы начинаете свой анализ с заполнения тех элементов таблицы, которые даны вам с самого начала:

Как вы можете видеть из расположения данных, мы не можем подать 9 вольт ET (полное напряжение) ни на одно из сопротивлений (R 1 , R 2 или R 3 ) ни при каких условиях. Формула закона Ома, потому что они находятся в разных столбцах.Напряжение батареи 9 В составляет , а не , приложенное непосредственно к R 1 , R 2 или R 3 . Однако мы можем использовать наши «правила» последовательных цепей, чтобы заполнить пустые места в горизонтальном ряду. В этом случае мы можем использовать правило ряда сопротивлений для определения общего сопротивления из суммы отдельных сопротивлений:

Теперь, введя значение общего сопротивления в крайний правый столбец («Всего»), мы можем применить закон Ома I = E / R к общему напряжению и общему сопротивлению, чтобы получить общий ток 500 мкА:

Затем, зная, что ток распределяется поровну между всеми компонентами последовательной цепи (еще одно «правило» последовательной схемы), мы можем заполнить токи для каждого резистора из только что рассчитанного значения тока:

Наконец, мы можем использовать закон Ома для определения падения напряжения на каждом резисторе, по столбцу за раз:

Проверка расчетов с помощью компьютерного анализа (SPICE)

Ради удовольствия, мы можем использовать компьютер для автоматического анализа этой самой схемы. Это будет хороший способ проверить наши расчеты, а также познакомиться с компьютерным анализом. Во-первых, мы должны описать схему компьютеру в формате, распознаваемом программным обеспечением.

Программа SPICE, которую мы будем использовать, требует, чтобы все электрически уникальные точки в цепи были пронумерованы, а размещение компонентов понималось по тому, какие из этих пронумерованных точек или «узлов» они разделяют. Для ясности я пронумеровал четыре угла схемы в нашем примере с 1 по 4. SPICE, однако, требует, чтобы где-то в схеме был нулевой узел, поэтому я перерисую схему, немного изменив схему нумерации:

Все, что я здесь сделал, — это перенумерованный нижний левый угол цепи 0 вместо 4.Теперь я могу ввести несколько строк текста в компьютерный файл, описывающий схему в терминах, понятных SPICE, вместе с парой дополнительных строк кода, предписывающих программе отображать данные о напряжении и токе для нашего удовольствия от просмотра. Этот компьютерный файл известен как список цепей в терминологии SPICE:

последовательная цепь
v1 1 0
г1 1 2 3к
r2 2 3 10к
r3 3 0 5k
.dc v1 9 9 1
.print dc v (1,2) v (2,3) v (3,0)
.конец
 

Теперь все, что мне нужно сделать, это запустить программу SPICE для обработки списка соединений и вывода результатов:

версия 1 в (1,2) в (2,3) в (3) я (v1)
9.000E + 00 1.500E + 00 5.000E + 00 2.500E + 00 -5.000E-04

Эта распечатка сообщает нам, что напряжение батареи составляет 9 вольт, а падение напряжения на R 1 , R 2 и R 3 составляет 1,5 В, 5 В и 2,5 В соответственно. Падения напряжения на любом компоненте в SPICE обозначаются номерами узлов, между которыми находится компонент, поэтому v (1,2) относится к напряжению между узлами 1 и 2 в цепи, которые являются точками, между которыми находится R 1 . .

Порядок номеров узлов важен: когда SPICE выводит число для v (1,2), он учитывает полярность так же, как если бы мы держали вольтметр с красным измерительным проводом на узле 1 и черным измерительным проводом на узел 2. У нас также есть дисплей, показывающий ток (хотя и с отрицательным значением) на уровне 0,5 мА или 500 мкА. Итак, наш математический анализ был подтвержден компьютером. Эта цифра отображается как отрицательное число в анализе SPICE из-за необычного способа обработки текущих вычислений SPICE.

Таким образом, последовательная цепь определяется как имеющая только один путь, по которому может течь ток. Из этого определения следуют три правила последовательных цепей: все компоненты имеют одинаковый ток; сопротивления складываются, чтобы равняться большему общему сопротивлению; а падение напряжения в сумме дает большее общее напряжение. Все эти правила находят корень в определении последовательной цепи. Если вы полностью понимаете это определение, то правила — не более чем сноски к определению.

ОБЗОР:

  • Компоненты в последовательной цепи имеют одинаковый ток: I Всего = I 1 = I 2 =.. . I n
  • Общее сопротивление в последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений: RTotal = R 1 + R 2 +. . . R n
  • Общее напряжение в последовательной цепи равно сумме отдельных падений напряжения E Всего = E 1 + E 2 +. . . En

Попробуйте наш калькулятор закона Ома в разделе Инструменты .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Как рассчитать потребление электроэнергии для вашего дома

Знание вашего потребления электроэнергии и рейтинга обслуживания имеет решающее значение, если вы планируете добавлять новые нагрузки.

После составления схемы электрических цепей вашего дома (см. Как составить карту электрических цепей дома), следующим шагом будет определение вашего текущего использования или электрической нагрузки. Это потребовало бы много времени, если бы вам пришлось обходить дом и складывать все мощности светильников и приборов; тем не менее, Национальный электротехнический кодекс (NEC) установил определенные значения, которые представляют типичное использование электроэнергии.

Механический электрический счетчик

Три ватта на квадратный фут существующей жилой площади и пространства для будущего использования используются для расчета электрической нагрузки для цепей общего назначения (освещение и розетки). Номинальное значение 1500 Вт используется для каждой цепи 20-амперной малой бытовой техники (цепи, питающие розетки на кухне, столовой, семейной комнате, комнате для завтрака и кладовой) и для цепи прачечной.

Применяя эти значения к вашему дому и используя фактические значения, указанные на паспортной табличке основных приборов, вы можете использовать удобную формулу для расчета вашей электрической нагрузки.

Рассмотрим пример дома с 1 800 квадратных футов (исходя из внешних размеров) готовой жилой площади и пространства, которое можно приспособить для будущего использования. В доме есть два обычных контура для мелкой бытовой техники (3000 Вт), контур для стирки (1500 Вт), водонагреватель (5500 Вт), сушилка для белья (5600 Вт), посудомоечная машина (1500 Вт), мусоропровод. (600 Вт), дальность (15 000 Вт) и центральный кондиционер (5 000 Вт).

Первый шаг — умножить 1 800 квадратных футов на 3 Вт на квадратный фут.Общая мощность составляет 5400 Вт для освещения и цепей общего назначения. Добавьте 3000 ватт для двух цепей для небольших бытовых приборов и 1500 ватт для цепи для стирки, чтобы в сумме получить 9 900 ватт. Затем сложите значения всех основных приборов, кроме центрального кондиционера, в сумме 38 100 Вт.

Следующий шаг — вычислить 40 процентов от суммы, превышающей 10 000 ватт (0,40 x 28 100 = 11 240 ватт). Добавление 10 000 ватт к 11 240 ваттам дает промежуточный итог 21 240 ватт. Затем добавьте 5 000 ватт центрального кондиционера и получите 26 240 ватт.Это ваша расчетная нагрузка в ваттах.

Чтобы рассчитать ток, необходимый для передачи этой нагрузки, разделите 26 240 Вт на 240 вольт. Итого 109,33 ампера; поэтому из стандартных номинальных значений мощности (60, 100, 125, 150 и 200) рейтинг для этого типового дома должен составлять 125 ампер или выше.

А теперь попробуйте сами для своего дома. Затем сравните общую нагрузку в амперах с вашим текущим сервисным рейтингом. Если два значения близки друг к другу, ваша текущая служба не может обрабатывать добавление большого количества новых нагрузок.

Если ваш сервисный рейтинг меньше 100 ампер, вы не можете использовать эту формулу для расчета нагрузки. Однако вы можете использовать другую формулу, которая включает те же значения NEC для типичного использования электроэнергии. Схемы общего назначения, схемы для малой бытовой техники и схемы для стирки вычисляются точно так же, как в первой формуле.

После того, как вы рассчитали нагрузку цепи общего назначения (3 Вт x количество квадратных футов жилой площади), добавьте 1500 Вт для каждой цепи 20-амперной малой бытовой техники и цепи прачечной.Используя эту сумму, прибавьте 100 процентов от первых 3000 ватт и 35 процентов от баланса сверх 3000 ватт [3 000 + 0,35 (всего — 3 000)].

Добавьте к этому значению паспортные данные всех основных приборов (обогреватель, вывоз мусора, посудомоечная машина и т. Д.). Это дает вам расчетную нагрузку в ваттах. Вы можете найти ток, разделив общую мощность на ваше напряжение: 120 вольт для двухпроводной сети и 240 вольт для трехпроводной сети.

О Доне Вандерворте

Дон Вандерворт развивал свой опыт более 30 лет, работая редактором по строительству Sunset Books, старшим редактором домашнего журнала, автором более 30 книг по обустройству дома и автором бесчисленных статей в журналах.Он появлялся в течение 3 сезонов на телеканале HGTV «Исправление» и несколько лет был домашним экспертом MSN. Дон основал HomeTips в 1996 году.

Рассчитайте любую нагрузку или вашу общую нагрузку

Рассчитайте любую нагрузку или вашу общую нагрузку

Это новое всплывающее окно поверх окна браузера GeneratorJoe. НАЖМИТЕ ЧТОБЫ ЗАКРЫТЬ ОКНО

Вместо использования этого точного метода расчета нагрузок вы можете использовать значения «вне лицевых панелей» оборудования или значения, указанные в Руководстве по мощности.

Если у вас нет паспортных данных или устройство не указано в Руководстве по мощности, следуйте приведенным здесь инструкциям, чтобы определить полную нагрузку или нагрузку на устройство.

Для расчета полных нагрузок следуйте приведенным ниже процедурам. Если у вас есть амперметр и вы знаете, как его использовать, вы можете запустить нагрузку и использовать измеритель для определения требований к рабочей нагрузке.

Выбрать генератор нужного размера, отвечающий вашим потребностям, не так уж сложно. Чтобы сделать правильный выбор, вам необходимо учитывать несколько электрических параметров.


Требования к напряжению

В США больше всего приложений работают от 120 вольт переменного тока, обычно называемого VAC. В наиболее распространенное электрическое обслуживание — 120/240 В переменного тока. Если вам нужно питание Оборудование на 120 и 240 вольт убедитесь, что выбранный вами генератор выдерживает оба напряжения. Если вам нужно только 120 В переменного тока, вы можете использовать генератор, который имеет только 120 В переменного тока. Переносные генераторы часто имеют половину генераторы питаются от одного набора розеток, а половина — от другого. торговых точек.Нельзя соединить обе стороны вместе, чтобы увеличить емкость.

Требования к рабочей нагрузке

Рабочая нагрузка это общая сила тока всего оборудования, работающего одновременно. Название на табличке оборудования обычно отображается эта сила тока. Если заводской таблички нет, используйте амперметр для измерения сила тока. Во всех домах есть счетчики, показывающие киловатт-часы. использовал. Современные счетчики показывают мощность в киловаттах или тысячах ватт. с помощью.Вы можете прочитать используемую кВт, а затем включить оборудование и снова прочтите счетчик. Вычтите второе чтение из первого чтения, и тогда вы узнаете, сколько ватт использует оборудование, которое вы включенный. Вы также можете использовать секундомер и подсчитывать обороты горизонтальный диск при работе ЛИС. См. Ниже. Ты можно оценить общую рабочую нагрузку, сложив рабочие мощности всех элементов, которые должны быть запитаны. Если на паспортной табличке указаны только токи и напряжение, мощность может оценивается путем умножения вольт на амперы для вычисления ватт.Амперы умноженное на вольт, равно ваттам. Общая мощность, разделенная на 1000, равна кВт.

Требования к пусковой нагрузке

Генераторы должны иметь достаточно мощности, чтобы «запустить» оборудование, которое вы хотите запитать. В общем моторы для запуска требуется дополнительная сила тока. Чтобы определить пусковые токи используйте цифровой амперметр с функцией удержания пикового значения, самая высокая сила тока при запуске оборудования. Если у вас есть инструкция по оборудование ищет LRA или «ток с заторможенным ротором» или «максимальный ток» это сила тока, необходимая для запуска двигателя.Вы также можете позвонить производителя или поставщика двигателя и спросите их, что LRA для вашей модели оборудования. Основное правило — генератор запускает двигатель. до 1/5 мощности двигателя. Генератор на 5000 ватт приводимый в движение 10-сильным двигателем, запустит 2-х часовой двигатель.

Типовые рабочие нагрузки

Показанная здесь ссылка ведет на страницу что позволяет рассчитать общую силу тока и типичную мощность для различные приложения.Это общая рекомендация и когда возможно использовать фактические данные паспортной таблички оборудования. Руководство по мощности

Дополнительные ссылки:
Формулы

Эти формулы преобразуют данные из одного значения в другое. Смотрите наши Таблицы и формулы страница.

Для другую образовательную информацию смотрите в нашем Индекс.

Авторские права GeneratorJoe Inc.& ГенераторДжо. Все права защищены.

Это новое всплывающее окно в верхней части окна браузера GeneratorJoe. НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ЗАКРЫТЬ ОКНО

?

Как рассчитать электрическую нагрузку в доме?

Если вы похожи на большинство людей, то вы не электрик. Это означает, что концепция электрических нагрузок может сбивать с толку. Однако вам нужно будет рассчитать его, если вы вносите какие-либо серьезные изменения в электрическую сеть.

Давайте разберем все, что вам нужно знать о при расчете электрической нагрузки .

Что такое электрическая нагрузка?

Электрическая нагрузка — это расчет количества энергии, необходимого для работы всего, что потребляет электричество в вашем доме. При внесении значительных электрических дополнений в дом, все, что будет использовать электричество для работы, рассчитывается для определения электрической нагрузки.

Почему важен расчет электрической нагрузки?

Электрическая нагрузка дома определяет многие вещи, включая силу тока вашей электрической панели.Определение электрической нагрузки — важная часть определения того, нужно ли вам менять систему электроснабжения, поскольку она подскажет вам, недостаточно ли мощности, подаваемой в ваш дом (в амперах), для использования вами электроэнергии.

Изменение электрической нагрузки в вашем доме также означает изменение вашего счета за электроэнергию. Например, если вы приобретете новую систему HVAC, которая не потребляет столько электроэнергии, ваша электрическая нагрузка и счет за электроэнергию будут ниже.

Расчет электрической нагрузки

Выясните, нужно ли вам изменить электрическую сеть, сравнив ее с электрической нагрузкой.Вы можете рассчитать, сколько усилителей необходимо вашему дому, выполнив следующие действия:

  • Сложите мощность всех цепей общего освещения и номинальную мощность всех ваших розеток.
  • Сложите номинальную мощность всех ваших постоянных приборов (стиральная / сушильная машина, посудомоечная машина, водонагреватель и т. Д.).
  • Вычтите 10 000 ватт из суммы всех этих значений и умножьте результат на 0,4 (40%). Затем снова добавьте 10 000 ватт.
  • Сравните мощность вашего кондиционера и печи. Поскольку вы используете только по одному, добавляйте в уравнение только большую номинальную мощность.
  • Разделите полученное количество ватт на вольт (в большинстве домов используется 220 вольт), чтобы получить количество ампер или электрическую нагрузку.

Если электрическая нагрузка превышает текущую электрическую нагрузку, вам необходимо повысить ее до следующего уровня обслуживания. Чтобы избежать этого сложного уравнения, вы можете использовать онлайн-калькулятор нагрузки.Однако лучший способ убедиться, что нагрузка рассчитана правильно, — это обратиться к профессионалу. Мы позаботимся об этом за вас.

Свяжитесь с нами

Выбирайте экспертов Arnold Electric Services для всех ваших электрических нужд. Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной информации или запроса услуги.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *