ในฟิสิกส์หัวข้อของการขนานและการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและไม่เพียง แต่สามารถเป็นตัวนำ แต่ยังรวมถึงตัวเก็บประจุ เป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่สับสนว่าแต่ละคนมีลักษณะอย่างไรในแผนภาพ จากนั้นใช้สูตรเฉพาะเท่านั้น ยังไงซะก็ต้องจำด้วยใจ
ดูแผนภาพอย่างใกล้ชิดหากคุณคิดว่าสายไฟเป็นถนนรถยนต์ที่อยู่บนนั้นจะทำหน้าที่เป็นตัวต้านทาน บนถนนตรงที่ไม่มีส้อมใด ๆ รถยนต์ขับตามกันเป็นโซ่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำมีลักษณะเหมือนกัน ในกรณีนี้ถนนสามารถเลี้ยวได้ไม่ จำกัด จำนวน แต่ไม่ใช่ทางแยกเดียว ไม่ว่าถนน (สายไฟ) จะเป็นอย่างไรรถยนต์ (ตัวต้านทาน) จะอยู่ติดกันในห่วงโซ่เดียวเสมอ
ค่อนข้างเป็นเรื่องที่แตกต่างกันหากพิจารณาการเชื่อมต่อแบบขนาน จากนั้นตัวต้านทานสามารถเปรียบเทียบกับนักกีฬาในช่วงเริ่มต้น พวกเขาแต่ละคนยืนอยู่บนเส้นทางของตัวเอง แต่ทิศทางการเคลื่อนที่เหมือนกันและเส้นชัยอยู่ที่เดียวกัน ในทำนองเดียวกันตัวต้านทาน - แต่ละตัวมีลวดของตัวเอง แต่เชื่อมต่อกันทั้งหมดในบางจุด
เธอมักจะถูกพูดถึงในหัวข้อ "ไฟฟ้า"การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมมีผลต่างกันกับขนาดของกระแสในตัวต้านทาน สำหรับสูตรเหล่านี้จะได้มาซึ่งสามารถจดจำได้ แต่ก็เพียงพอที่จะจำความหมายที่ฝังอยู่ในพวกเขา
ดังนั้นกระแสที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมตัวนำจะเหมือนกันเสมอ นั่นคือในแต่ละค่าความแรงในปัจจุบันไม่แตกต่างกัน การเปรียบเทียบสามารถวาดได้ถ้าเราเปรียบเทียบลวดกับท่อ ในนั้นน้ำจะไหลไปในทางเดียวกันเสมอ และอุปสรรคทั้งหมดในเส้นทางของมันจะถูกกวาดออกไปด้วยแรงเดียวกัน ดังนั้นจุดแข็งในปัจจุบัน ดังนั้นสูตรสำหรับกระแสรวมในวงจรที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทานจึงมีลักษณะดังนี้:
และ รวม = ฉัน 1 = ฉัน 2
นี่คือตัวอักษรที่ฉันแสดงถึงความแข็งแกร่งในปัจจุบัน นี่เป็นการกำหนดทั่วไปดังนั้นคุณต้องจำไว้
กระแสไฟฟ้าในการเชื่อมต่อแบบขนานจะไม่เป็นอีกต่อไปคงที่ ด้วยการเปรียบเทียบแบบเดียวกันกับท่อปรากฎว่าน้ำจะแยกออกเป็นสองสายถ้าท่อหลักมีกิ่งก้าน ปรากฏการณ์เดียวกันนี้สังเกตได้จากกระแสเมื่อมีการแตกแขนงของสายไฟในเส้นทาง สูตรสำหรับกระแสรวมที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำ:
และ รวม = ฉัน 1 + ฉัน 2
หากสาขาประกอบด้วยสายไฟซึ่งมีมากกว่าสองสายจากนั้นในสูตรข้างต้นจะมีจำนวนคำศัพท์มากขึ้น
เมื่อพิจารณาถึงวงจรที่การเชื่อมต่อตัวนำเป็นอนุกรมจากนั้นแรงดันไฟฟ้าตลอดทั้งส่วนจะถูกกำหนดโดยผลรวมของค่าเหล่านี้ที่ตัวต้านทานแต่ละตัว คุณสามารถเปรียบเทียบสถานการณ์นี้กับจาน มันจะเป็นเรื่องง่ายสำหรับคน ๆ หนึ่งที่จะถือหนึ่งในนั้นเขายังสามารถพาคนที่สองไปใกล้ ๆ ได้ แต่ด้วยความยากลำบาก คน ๆ หนึ่งจะไม่สามารถถือจานสามใบติดกันได้อีกต่อไปต้องขอความช่วยเหลือจากจานที่สอง และอื่น ๆ ความพยายามของคนเพิ่มขึ้น
สูตรสำหรับแรงดันไฟฟ้ารวมของส่วนของวงจรที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำมีลักษณะดังนี้:
ยู รวม = Y 1 + U 2โดยที่ U เป็นชื่อที่ใช้สำหรับแรงดันไฟฟ้า
สถานการณ์ที่แตกต่างเกิดขึ้นหากพิจารณาการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทาน เมื่อแผ่นเปลือกโลกซ้อนทับกันพวกเขายังสามารถถือได้โดยคนคนเดียว คุณจึงไม่ต้องเพิ่มอะไร การเปรียบเทียบแบบเดียวกันจะสังเกตได้เมื่อมีการเชื่อมต่อตัวนำแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าของแต่ละตัวจะเท่ากันและเท่ากับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดในครั้งเดียว สูตรสำหรับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดมีดังนี้:
ยู รวม = Y 1 = Y 2
คุณจำไม่ได้อีกต่อไป แต่รู้สูตรกฎของโอห์มและอนุมานสิ่งที่ต้องการจากมัน จากกฎนี้ว่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับผลคูณของความแข็งแรงและความต้านทานกระแสไฟฟ้า นั่นคือ U = I * R โดยที่ R คือความต้านทาน
จากนั้นสูตรที่คุณจะต้องใช้ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อของตัวนำ:
ตามด้วยการแปลงอย่างง่ายที่ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าในความเท่าเทียมกันครั้งแรกกระแสทั้งหมดมีค่าเท่ากันและในครั้งที่สอง - แรงดันไฟฟ้าจะเท่ากัน ดังนั้นจึงสามารถลดลงได้ นั่นคือได้รับนิพจน์ต่อไปนี้:
ด้วยการเพิ่มจำนวนตัวต้านทานที่รวมอยู่ในเครือข่ายจำนวนคำศัพท์ในนิพจน์เหล่านี้จึงเปลี่ยนไป
เป็นที่น่าสังเกตว่าเส้นขนานและการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำมีผลต่อความต้านทานรวมในรูปแบบต่างๆ ประการแรกลดความต้านทานของส่วนวงจร ยิ่งไปกว่านั้นมันจะน้อยกว่าตัวต้านทานที่เล็กที่สุดที่ใช้ ด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมทุกอย่างเป็นตรรกะ: มีการเพิ่มค่าดังนั้นจำนวนทั้งหมดจะมากที่สุดเสมอ
สามปริมาณก่อนหน้านี้ถือเป็นกฎหมายการเชื่อมต่อแบบขนานและการจัดเรียงตามลำดับของตัวนำในวงจร ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องรู้จักพวกเขา เกี่ยวกับงานและพลังคุณเพียงแค่ต้องจำสูตรพื้นฐาน มันเขียนดังนี้: A = ฉัน * U * tโดยที่ A คือการทำงานของกระแสไฟฟ้า t คือเวลาที่มันผ่านตัวนำ
ในการกำหนดการทำงานโดยรวมด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคุณต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในนิพจน์ดั้งเดิม ความเท่าเทียมกันจะปรากฎ: A = I * (U 1 + U 2) * t เปิดวงเล็บซึ่งปรากฎว่างานในส่วนทั้งหมดเท่ากับผลรวมของผู้บริโภคปัจจุบันแต่ละราย
การให้เหตุผลจะคล้ายกันหากพิจารณาโครงร่างการเชื่อมต่อแบบขนาน ควรเปลี่ยนเฉพาะแอมแปร์เท่านั้น แต่ผลลัพธ์จะเหมือนกัน: ก = ก 1 + ก 2.
เมื่อได้สูตรสำหรับกำลัง (การกำหนด "P") ของส่วนโซ่คุณต้องใช้สูตรเดียวอีกครั้ง: P = U * I. หลังจากให้เหตุผลที่คล้ายกันปรากฎว่าการเชื่อมต่อแบบขนานและอนุกรมถูกอธิบายโดยสูตรต่อไปนี้สำหรับพลังงาน: P = หน้า 1 + P 2.
นั่นคือไม่ว่าโครงร่างจะถูกวาดขึ้นโดยทั่วไปอย่างไรอำนาจจะเป็นผลรวมของผู้ที่เกี่ยวข้องกับงาน สิ่งนี้อธิบายถึงความจริงที่ว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพจำนวนมากกับเครือข่ายอพาร์ตเมนต์ในเวลาเดียวกัน เธอจะไม่ทนต่อภาระเช่นนี้
ทันทีหลังจากหนึ่งในไฟล์หลอดไฟมันจะชัดเจนว่าพวกเขาเชื่อมต่อกันอย่างไร เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะไม่มีการติดสว่างขึ้น เนื่องจากหลอดไฟเสียทำให้เกิดวงจรเปิด ดังนั้นคุณต้องตรวจสอบทุกอย่างเพื่อดูว่าอันไหนหมดเปลี่ยน - แล้วพวงมาลัยจะเริ่มทำงาน
หากใช้การเชื่อมต่อแบบขนานจากนั้นจะไม่หยุดทำงานหากหลอดใดหลอดหนึ่งทำงานผิดปกติ ท้ายที่สุดโซ่จะไม่ขาดอย่างสมบูรณ์ แต่จะมีเพียงส่วนขนานเดียวเท่านั้น ในการซ่อมแซมพวงมาลัยดังกล่าวคุณไม่จำเป็นต้องตรวจสอบองค์ประกอบทั้งหมดของโซ่ แต่เฉพาะส่วนที่ไม่เรืองแสง
เมื่อเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมสถานการณ์ดังกล่าว: ประจุจากข้อดีของแหล่งจ่ายไฟจะจ่ายให้กับแผ่นด้านนอกของตัวเก็บประจุแบบสุดขั้วเท่านั้น ผู้ที่อยู่ระหว่างนั้นเพียงแค่โอนประจุนี้ไปตามโซ่ สิ่งนี้อธิบายถึงความจริงที่ว่าประจุเดียวกันปรากฏบนแผ่นเปลือกโลกทั้งหมด แต่มีสัญญาณต่างกัน ดังนั้นประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแต่ละตัวที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมสามารถเขียนได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:
q รวม = q 1 = q 2.
ในการกำหนดแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแต่ละตัวคุณจะต้องรู้สูตร: ยู = q / ค. ในนั้น C คือความจุของตัวเก็บประจุ
ความเครียดทั้งหมดปฏิบัติตามกฎหมายเดียวกันซึ่งเป็นจริงสำหรับตัวต้านทาน ดังนั้นการแทนที่แรงดันไฟฟ้าในสูตรความจุด้วยจำนวนเราจะได้รับว่าความจุทั้งหมดของอุปกรณ์จะต้องคำนวณโดยสูตร:
С = q / (U 1 + U 2)
คุณสามารถทำให้สูตรนี้ง่ายขึ้นโดยการกลับด้านเศษส่วนและแทนที่อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าต่อประจุด้วยความจุ ปรากฎความเท่าเทียมกันดังกล่าว: 1 / C = 1 / ค 1 + 1 / ค 2.
สถานการณ์ดูแตกต่างกันบ้างเมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบขนาน จากนั้นประจุทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยผลรวมของประจุทั้งหมดที่สะสมบนจานของอุปกรณ์ทั้งหมด และค่าแรงดันไฟฟ้ายังคงถูกกำหนดตามกฎหมายทั่วไป ดังนั้นสูตรสำหรับความจุรวมของตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานจึงมีลักษณะดังนี้:
С = (q 1 + q 2) / U.
นั่นคือค่านี้ถือเป็นผลรวมของอุปกรณ์แต่ละชิ้นที่ใช้ในการเชื่อมต่อ:
C = ค 1 + ค 2.
นั่นคือส่วนที่ต่อเนื่องกันจะถูกแทนที่ด้วยส่วนคู่ขนานและในทางกลับกัน สำหรับพวกเขากฎหมายทั้งหมดที่อธิบายยังคงใช้ได้ จำเป็นต้องใช้เป็นขั้นตอนเท่านั้น
ขั้นแรกควรคลี่แผนภาพทางจิตใจ หากจินตนาการได้ยากคุณต้องวาดสิ่งที่ปรากฎออกมา คำอธิบายจะชัดเจนขึ้นหากคุณพิจารณาในตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจง (ดูรูป)
สะดวกในการเริ่มวาดจากจุด B และ Cต้องวางในระยะห่างจากกันและจากขอบของแผ่นงาน ทางด้านซ้ายลวดเส้นหนึ่งเข้าใกล้จุด B และสองเส้นจะถูกส่งไปทางขวาแล้ว ในทางกลับกันจุด B มีสองกิ่งทางด้านซ้ายตามด้วยลวดเส้นเดียว
ตอนนี้คุณต้องเติมช่องว่างระหว่างจุดเหล่านี้ ที่สายบนคุณต้องวางตัวต้านทานสามตัวที่มีค่าสัมประสิทธิ์ 2, 3 และ 4 และตัวต้านทานที่มีดัชนีเท่ากับ 5 สามตัวแรกเชื่อมต่อเป็นอนุกรมจากด้านล่าง พวกเขาขนานกับตัวต้านทานที่ห้า
ตัวต้านทานที่เหลืออีกสองตัว (ตัวแรกและตัวที่หก)รวมอยู่ในซีรีส์ด้วยส่วนที่พิจารณาของ BV ดังนั้นคุณสามารถสร้างภาพให้สมบูรณ์ด้วยสี่เหลี่ยมสองอันที่ด้านใดด้านหนึ่งของจุดที่เลือก ยังคงใช้สูตรสำหรับการคำนวณความต้านทาน:
รูปแบบใด ๆ แม้กระทั่งแบบที่ซับซ้อนมากก็สามารถปรับใช้ด้วยวิธีนี้
เงื่อนไข. ในวงจรหลอดไฟสองดวงและตัวต้านทานจะเชื่อมต่อกัน แรงดันไฟฟ้ารวมคือ 110 V และกระแสไฟฟ้าคือ 12 A ความต้านทานของตัวต้านทานเป็นเท่าใดถ้าหลอดไฟแต่ละหลอดได้รับการจัดอันดับเป็น 40 V?
การตัดสินใจ. เนื่องจากมีความสม่ำเสมอสารประกอบสูตรของกฎหมายเป็นที่รู้จัก คุณต้องใช้อย่างถูกต้อง เริ่มต้นด้วยการหาแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทาน ในการทำเช่นนี้คุณต้องลบแรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟหนึ่งหลอดสองครั้งจากทั้งหมด ปรากฎว่า 30 V.
ตอนนี้ทราบสองปริมาณแล้วคือ U และ I(ค่าที่สองจะได้รับในเงื่อนไขเนื่องจากกระแสรวมเท่ากับกระแสในผู้บริโภคแบบอนุกรมแต่ละราย) คุณสามารถคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานได้ตามกฎของโอห์ม ปรากฎว่าเป็น 2.5 โอห์ม
ตอบ. ความต้านทานของตัวต้านทานคือ 2.5 โอห์ม
เงื่อนไข. มีตัวเก็บประจุสามตัวที่มีความจุ 20, 25 และ 30 μF กำหนดความจุทั้งหมดในอนุกรมและการเชื่อมต่อแบบขนาน
การตัดสินใจ. เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานได้ง่ายกว่า ในสถานการณ์นี้จำเป็นต้องเพิ่มทั้งสามค่า ดังนั้นความจุทั้งหมดคือ 75 μF
การคำนวณจะค่อนข้างซับซ้อนมากขึ้นเมื่อการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุเหล่านี้ ท้ายที่สุดคุณต้องหาความสัมพันธ์ของหน่วยกับคอนเทนเนอร์เหล่านี้ก่อนจากนั้นจึงเพิ่มเข้าด้วยกัน ปรากฎว่าหน่วยหารด้วยความจุทั้งหมดคือ 37/300 จากนั้นค่าที่ต้องการจะอยู่ที่ประมาณ 8 μF
ตอบ. ความจุรวมที่มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือ 8 μFโดยมีการเชื่อมต่อแบบขนาน - 75 μF
