Parallele und serielle Leiterverbindung

Paralleler und serieller Anschluss von Leitern - Möglichkeiten zum Schalten eines Stromkreises. Elektrische Schaltungen beliebiger Komplexität können durch die angegebenen Abstraktionen dargestellt werden.

-Definitionen

Es gibt zwei Möglichkeiten, Leiter zu verbinden. Dadurch wird es möglich, die Berechnung einer Schaltung beliebiger Komplexität zu vereinfachen:

• Das Ende des vorherigen Leiters ist direkt mit dem Anfang des nächsten verbunden - die Verbindung wird als seriell bezeichnet. Eine Kette wird gebildet. Um die nächste Verbindung einzuschalten, müssen Sie den Stromkreis unterbrechen, indem Sie dort einen neuen Leiter einfügen.
• Die Anfänge der Leiter sind durch einen Punkt verbunden, die Enden durch einen anderen, die Verbindung wird als Parallel bezeichnet. Bündel heißt Verzweigung. Jeder einzelne Dirigent bildet einen Zweig. Gemeinsame Punkte werden als Knoten des elektrischen Netzwerks bezeichnet.

In der Praxis ist die gemischte Einbeziehung von Leitern üblicher, einige sind in Reihe geschaltet, einige - parallel. Es ist notwendig, die Kette mit einfachen Segmenten zu brechen, um das Problem für jedes einzeln zu lösen. Eine beliebig komplexe elektrische Schaltung kann durch parallele, serielle Verbindung von Leitern beschrieben werden. Dies geschieht in der Praxis. Elektrische Schaltung von

Verwenden von parallelen und seriellen Verbindungen von

-Leitern Auf elektrische Schaltungen anwendbare Begriffe Die Theorie von

ist die Grundlage für den Aufbau von Wissen, nur wenige wissen, wie sich die Spannung( Potentialdifferenz) vom Spannungsabfall unterscheidet. Physikalisch wird die interne Schaltung als Stromquelle bezeichnet, die sich außerhalb befindet - wird als extern bezeichnet. Die Abgrenzung hilft, die Feldverteilung richtig zu beschreiben. Der Strom macht die Arbeit. Im einfachsten Fall die Erzeugung von Wärme nach dem Joule-Lenz-Gesetz. Die geladenen Teilchen, die sich in Richtung eines niedrigeren Potentials bewegen, kollidieren mit dem Kristallgitter und geben Energie ab. Es gibt einen Heizwiderstand.

Um eine Bewegung zu gewährleisten, muss an den Enden des Leiters eine Potenzialdifferenz aufrechterhalten werden. Dies wird als Spannungsteil der Schaltung bezeichnet. Wenn Sie den Leiter nur entlang der Kraftlinien im Feld platzieren, fließt der Strom und er ist sehr kurz. Der Prozess endet mit dem Beginn des Gleichgewichts. Das äußere Feld wird durch sein eigenes Ladefeld ausgeglichen, die entgegengesetzte Richtung. Der Strom wird angehalten. Damit der Prozess kontinuierlich wird, ist äußere Kraft erforderlich.

Die Stromquelle ist ein solcher Antrieb für die Bewegung eines Stromkreises. Um das Potenzial zu erhalten, wird im Inneren gearbeitet. Chemische Reaktion, wie in einer galvanischen Zelle, mechanische Kräfte - Wasserkraftgenerator. Die Ladungen innerhalb der Quelle bewegen sich in das gegenüberliegende Feld. Dies wird durch die Arbeit äußerer Kräfte erreicht. Sie können den obigen Wortlaut umschreiben:

• Der äußere Teil der Rennstrecke, an dem sich die Ladungen bewegen, wird vom Feld mitgerissen.
• Das Innere des Stromkreises, in dem sich die Ladungen gegen die Intensität bewegen.

Der Generator( Stromquelle) ist zweipolig ausgestattet. Weniger Potenzial zu besitzen wird als negativ bezeichnet, das andere ist positiv. Bei Wechselstrom wechseln ständig die Pole. Die Bewegungsrichtung der Ladungen variiert. Der Strom fließt vom positiven Pol zum negativen. Die Bewegung positiver Ladungen geht in Richtung abnehmendes Potential. Dementsprechend wird das Konzept eines Potenzialabfalls eingeführt:

Der Potenzialabfall eines Kettenabschnitts wird als Potenzialverlust innerhalb eines Segments bezeichnet. Formal diese Spannung. Für die Zweige der Parallelschaltung gilt das Gleiche.

Spannungsabfall bedeutet etwas anderes. Der den Wärmeverlust charakterisierende Wert ist numerisch gleich dem Produkt aus Strom und aktivem Widerstand der Fläche. Für diesen Fall werden die im Folgenden diskutierten Gesetze von Ohm und Kirchhoff formuliert. Bei Elektromotoren, Transformatoren, kann die Potentialdifferenz erheblich vom Spannungsabfall abweichen. Letzterer charakterisiert die Verluste im aktiven Widerstand, während ersterer den vollständigen Betrieb der Stromquelle berücksichtigt.

Hier wird erklärt: Ein Teil der Energie wird in magnetischen Fluss oder chemische Wechselwirkung umgewandelt, der Kreislauf in der Umgebung kann nicht als konsistent betrachtet werden. Es gibt eine Verzweigung aufgrund des Vorhandenseins der reaktiven Komponente der Impedanz oder anderer Kräfte. Die Motorwicklung ist mit einem ausgeprägten induktiven Widerstand ausgestattet, durch den das Magnetfeld zur Arbeit übertragen wird. Die Leistung wird in der Phase verschoben, ein Teil davon geht in die Wärme. In der Praxis wird es als parasitäres Phänomen angesehen. Die Gesetze der sequentiellen und externen Verbindung von Leitern in der Physik sind für die einfachsten Fälle formuliert. Konstant ist der Strom einer Richtung, konstante Amplitude, unter Ingenieuren wird die gleichgerichtete Spannung verstanden.

Bei der Lösung physikalischer Probleme kann der Motor zur Vereinfachung eine EMK in seiner Zusammensetzung enthalten, deren Wirkrichtung der Wirkung der Stromquelle entgegengesetzt ist. Die Tatsache des Energieverlusts durch den reaktiven Teil der Impedanz wird berücksichtigt. Physikkurs für Schule und Universität unterscheidet sich von der Realität. Deshalb hören die Studenten, die einen Mund geöffnet haben, die Phänomene der Elektrotechnik. In der Zeit vor der industriellen Revolution wurden die wichtigsten Gesetze entdeckt. Der Wissenschaftler sollte die Rolle des Theoretikers und talentierten Experimentators vereinen. Vorworte zu den Werken von Kirchhoff sprechen offen darüber( die Arbeiten von George Ohm wurden nicht ins Russische übersetzt).Die Lehrer lockten buchstäblich Menschen mit zusätzlichen Vorträgen, die mit visuellen, erstaunlichen Experimenten verfeinert wurden.

Es gelten die Gesetze von Ohm und Kirchhoff für die Reihen- und Parallelschaltung von Leitern.

Zur Lösung echter Probleme werden die Gesetze von Ohm und Kirchhoff verwendet. Beim ersten wurde die Gleichheit auf rein empirische Weise abgeleitet - experimentell - der zweite begann mit der mathematischen Analyse des Problems, dann überprüfte er die Vermutungen mit der Praxis. Lassen Sie uns einige Informationen geben, die zur Lösung des Problems beitragen:

1. In der Abhandlung über die mathematische Untersuchung von galvanischen Schaltkreisen, Georg Ohm, ist der Strom, wenn die Leiter in Reihe geschaltet sind, der gleiche. Die Magnetnadel in jedem Abschnitt der Kette wurde in Versuchen um einen festen Winkel abgelenkt. Der Entdeckung des Ohm'schen Gesetzes ging der Bericht von Oersted über die Tätigkeit eines Dirigenten mit einer Strömung auf einem Seekompass voraus. Die Stärke des Stroms wurde üblicherweise durch die Abweichung der Magnetnadel von der Ausgangsposition charakterisiert. Für eine größere Loyalität verfügte Om über Erfahrungen mit dem Erdmeridian.
2. In einem Knoten eines parallelen Stromkreises gabelt der Strom. Kirchhoff erhielt die Regel, indem er den Durchgang von Elektrizität durch eine Metallrundplatte untersuchte und nach einer allgemeinen Formel für alle Fälle suchte. Das Konzept war gelungen, zwei Kirchhoff-Gesetze wurden zu einem Nebenprodukt, eines sagt: Die Summe der Ströme des Kettenknotens ist Null. Posteingang wird mit einem Zeichen abgehend - mit einem anderen genommen.
3. Kirchhoffs zweites Gesetz hilft bei der Analyse einer sequentiellen Schaltung. Darin heißt es: In einem geschlossenen( Read - Sequential) - Kreis ist die Summe der Spannungsabfälle gleich der Summe der EMF.Denken Sie daran, dass der Strom an jedem Punkt konstant ist( siehe oben).EMF - Stromquellen, das Feld ist gegen den anderen Teil der Schaltung gerichtet, der als extern bezeichnet wird. Das Gesetz beruht auf der Tatsache, dass die Verwendung einer konsequenten Einbeziehung von Batterien mit der Summe der Auswirkungen der Spannung erfolgt. Wenn zwei Tabletten mit 1,5 V aufgenommen werden, ergeben sich 3 Volt. In einer Serienschaltung wird die Spannung addiert.
   

   Kirchhoff-Gesetz

4. Die letzte Regel braucht kaum Beweise. Behauptungen: Die Spannung an den Zweigen der Kette mit beiden gemeinsamen Knoten ist gleich. Die Tatsache ist am Beispiel einer Trageerweiterung leicht zu verstehen. Unabhängig davon, wie viele Geräte eingeschaltet sind, bleibt die Netzspannung gleich. Daher halten wir es nicht für notwendig, Beweise zu geben. Fortgeschrittene Benutzer werden feststellen: Die tatsächliche Quellenspannung sinkt bei Überlastung, sagen wir, die zulässigen Normen werden von den Steckern der Verteilerplatine überwacht.

Berechnung der Widerstände von Elementen in Reihen- und Parallelschaltung

Der Algorithmus zur Berechnung realer Schaltungen ist einfach. Hier einige Thesen zum behandelten Thema:

1. Bei einer Reihenschaltung werden die Widerstände summiert und parallel dazu die Leitfähigkeit:
   1. Bei Widerständen wird das Gesetz in unveränderter Form neu geschrieben. Bei Parallelschaltung entspricht der Endwiderstand dem Produkt aus dem Original dividiert durch den Gesamtbetrag. Wenn konsistent - Nennwerte werden addiert. Die Induktivität
   2. wirkt als Reaktanz( j * ω * L) und verhält sich wie ein normaler Widerstand. In Bezug auf das Schreiben ist eine Formel nicht anders. Nuance, für jede rein imaginäre Impedanz, die Sie benötigen, um das Ergebnis mit dem Operator j zu multiplizieren, die Kreisfrequenz ω( 2 * Pi * f).Wenn die Induktionsspulen in Reihe geschaltet sind, werden die Nennwerte summiert und parallel - die inversen Werte addiert.
   3. Der imaginäre Widerstand der Kapazität wird wie folgt geschrieben: -j / ω * C.Es ist leicht zu bemerken: Addiert man die Werte der Reihenschaltung, so erhält man die Formel, genauso wie bei Widerständen und Induktivitäten parallel. Bei Kondensatoren gilt das Gegenteil. Bei Parallelschaltung werden die Nominalwerte fortlaufend addiert - die Inverswerte werden summiert.

-Abstracts lassen sich leicht auf beliebige Fälle übertragen. Der Spannungsabfall über zwei offenen Siliziumdioden ist gleich der Summe. In der Praxis ist es 1 Volt, der genaue Wert hängt von der Art des Halbleiterelements und seinen Eigenschaften ab. Stromquellen werden auf dieselbe Weise behandelt: Wenn sie in Reihe geschaltet werden, werden die Nennwerte hinzugefügt. Parallel wird häufig an Umspannwerken gefunden, wo Transformatoren nebeneinander angeordnet sind. Die Spannung wird( vom Gerät gesteuert) eins sein, aufgeteilt auf die Zweige. Das Umwandlungsverhältnis ist streng gleich und blockiert das Auftreten negativer Effekte.

Manche Menschen haben ein Problem: Zwei Batterien mit verschiedenen Nennwerten sind parallel geschaltet. Der Fall wird durch das zweite Kirchhoff-Gesetz beschrieben und kann der Physik keine Schwierigkeiten bereiten. Bei der Ungleichheit der Werte der beiden Quellen wird der arithmetische Mittelwert verwendet, wenn wir den inneren Widerstand beider Quellen ignorieren. Ansonsten werden Kirchhoff-Gleichungen für alle Konturen gelöst. Die Ströme sind unbekannt( nur drei), deren Gesamtzahl gleich der Anzahl der Gleichungen ist. Für ein vollständiges Verständnis der geführten Figur.

Schauen wir uns das Bild an: Laut Problemstellung ist die Quelle von E1 stärker als E2.Wir nehmen die Richtung der Ströme in der Schaltung aus Klanggründen vor. Wenn sie jedoch nach der Lösung des Problems falsch eingefügt worden wären, hätte man ein negatives Vorzeichen bekommen. Sollte dann die Richtung wechseln. Offensichtlich fließt der Strom im externen Stromkreis wie in der Abbildung gezeigt. Wir stellen die Kirchhoff-Gleichungen für die drei Schaltungen zusammen. Dies ist das Folgende:

1. Die Arbeit der ersten( starken) Quelle wird für die Erzeugung von Strom in der externen Schaltung verwendet, um die Schwäche des Nachbarn zu überwinden( Strom I2).
2. Die zweite Quelle leistet keine nützliche Arbeit in der Last und kämpft mit der ersten. Sonst wirst du es nicht sagen.

Das Parallelschalten von Batterien unterschiedlicher Leistung parallel ist sicher schädlich. Was wird in der Unterstation beim Einsatz von Transformatoren mit unterschiedlichem Übertragungskoeffizienten beobachtet? Ausgleichsströme leisten keine sinnvolle Arbeit. Verschiedene parallel geschaltete Batterien beginnen effektiv zu funktionieren, wenn die starke Batterie auf das Niveau der schwachen Batterie aufsteigt.