Η παράλληλη σύνδεση των αντιστάσεων, μαζί με τη σειρά, είναι ο κύριος τρόπος σύνδεσης στοιχείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Στη δεύτερη έκδοση, όλα τα στοιχεία εγκαθίστανται διαδοχικά: το τέλος ενός στοιχείου συνδέεται με την αρχή του επόμενου. Σε ένα τέτοιο κύκλωμα, η ισχύς του ρεύματος σε όλα τα στοιχεία είναι ίδια και η πτώση τάσης εξαρτάται από την αντίσταση κάθε στοιχείου. Υπάρχουν δύο κόμβοι σε μια σειριακή σύνδεση. Οι αρχές όλων των στοιχείων συνδέονται με το ένα και τα άκρα τους με το δεύτερο. Συμβατικά, για συνεχές ρεύμα, μπορούν να χαρακτηριστούν ως συν και πλην, και για εναλλασσόμενο ρεύμα ως φάση και μηδέν. Λόγω των χαρακτηριστικών του, χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρικά κυκλώματα, συμπεριλαμβανομένων αυτών με μικτή σύνδεση. Οι ιδιότητες είναι ίδιες για DC και AC.
Υπολογισμός της συνολικής αντίστασης όταν οι αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα
Σε αντίθεση με μια σύνδεση σειράς, όπου για να βρείτε τη συνολική αντίσταση αρκεί να προσθέσετε την τιμή κάθε στοιχείου, για παράλληλη σύνδεση, το ίδιο θα ισχύει και για την αγωγιμότητα. Και επειδή είναι αντιστρόφως ανάλογο της αντίστασης, παίρνουμε τον τύπο που παρουσιάζεται μαζί με το κύκλωμα στο παρακάτω σχήμα:
Είναι απαραίτητο να σημειωθεί ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του υπολογισμού της παράλληλης σύνδεσης των αντιστάσεων: η συνολική τιμή θα είναι πάντα μικρότερη από τη μικρότερη από αυτές. Για τις αντιστάσεις, αυτό ισχύει τόσο για συνεχές όσο και για εναλλασσόμενο ρεύμα. Τα πηνία και οι πυκνωτές έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά.
Ρεύμα και τάση
Κατά τον υπολογισμό της παράλληλης αντίστασης των αντιστάσεων, πρέπει να γνωρίζετε πώς να υπολογίζετε την τάση και το ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, θα μας βοηθήσει ο νόμος του Ohm, ο οποίος καθορίζει τη σχέση μεταξύ αντίστασης, ρεύματος και τάσης.
Με βάση την πρώτη διατύπωση του νόμου του Kirchhoff, προκύπτει ότι το άθροισμα των ρευμάτων που συγκλίνουν σε έναν κόμβο είναι ίσο με μηδέν. Η κατεύθυνση επιλέγεται σύμφωνα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος. Έτσι, η θετική κατεύθυνση για τον πρώτο κόμβο μπορεί να θεωρηθεί το εισερχόμενο ρεύμα από το τροφοδοτικό. Και η έξοδος από κάθε αντίσταση θα είναι αρνητική. Για τον δεύτερο κόμβο, η εικόνα είναι αντίθετη. Με βάση τη διατύπωση του νόμου, παίρνουμε ότι το συνολικό ρεύμα είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων που διέρχονται από κάθε αντίσταση που συνδέεται παράλληλα.
Η τελική τάση καθορίζεται από τον δεύτερο νόμο Kirchhoff. Είναι το ίδιο για κάθε αντίσταση και είναι ίσο με το σύνολο. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται για τη σύνδεση πριζών και φωτισμού σε διαμερίσματα.
Παράδειγμα υπολογισμού
Σαν πρώτο παράδειγμα, ας υπολογίσουμε την αντίσταση κατά την παράλληλη σύνδεση πανομοιότυπων αντιστάσεων. Το ρεύμα που θα διαρρέει από αυτά θα είναι το ίδιο. Ένα παράδειγμα υπολογισμού αντίστασης μοιάζει με αυτό:
Αυτό το παράδειγμα το δείχνει ξεκάθαραότι η συνολική αντίσταση είναι διπλάσια από καθεμία από αυτές. Αυτό αντιστοιχεί στο γεγονός ότι η συνολική ισχύς ρεύματος είναι διπλάσια από αυτή του ενός. Επίσης συσχετίζεται καλά με τον διπλασιασμό της αγωγιμότητας.
Δεύτερο παράδειγμα
Εξετάστε ένα παράδειγμα παράλληλης σύνδεσης τριών αντιστάσεων. Για να υπολογίσουμε, χρησιμοποιούμε τον τυπικό τύπο:
Ομοίως, υπολογίζονται κυκλώματα με μεγάλο αριθμό αντιστάσεων συνδεδεμένων παράλληλα.
Παράδειγμα μικτής σύνδεσης
Για μια μικτή ένωση όπως η παρακάτω, ο υπολογισμός θα γίνει σε πολλά βήματα.
Για αρχή, τα σειριακά στοιχεία μπορούν να αντικατασταθούν υπό όρους από μία αντίσταση με αντίσταση ίση με το άθροισμα των δύο που αντικαταστάθηκαν. Επιπλέον, η συνολική αντίσταση εξετάζεται με τον ίδιο τρόπο όπως στο προηγούμενο παράδειγμα. Αυτή η μέθοδος είναι επίσης κατάλληλη για άλλα πιο πολύπλοκα σχήματα. Απλοποιώντας συνεχώς το κύκλωμα, μπορείτε να λάβετε την επιθυμητή τιμή.
Για παράδειγμα, εάν δύο παράλληλες αντιστάσεις είναι συνδεδεμένες αντί για R3, θα πρέπει πρώτα να υπολογίσετε την αντίστασή τους, αντικαθιστώντας τις με μια ισοδύναμη. Και μετά το ίδιο όπως στο παραπάνω παράδειγμα.
Εφαρμογή παράλληλου κυκλώματος
Η παράλληλη σύνδεση αντιστάσεων βρίσκει την εφαρμογή της σε πολλές περιπτώσεις. Η σύνδεση σε σειρά αυξάνει την αντίσταση, αλλά στην περίπτωσή μας θα μειωθεί. Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρικό κύκλωμα απαιτεί αντίσταση 5 ohms, αλλά υπάρχουν μόνο αντιστάσεις 10 ohm και άνω. Από το πρώτο παράδειγμα, γνωρίζουμεότι μπορείτε να πάρετε τη μισή τιμή αντίστασης εάν εγκαταστήσετε δύο ίδιες αντιστάσεις παράλληλα μεταξύ τους.
Μπορείτε να μειώσετε την αντίσταση ακόμη περισσότερο, για παράδειγμα, εάν δύο ζεύγη αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα συνδέονται παράλληλα μεταξύ τους. Μπορείτε να μειώσετε την αντίσταση κατά δύο, εάν οι αντιστάσεις έχουν την ίδια αντίσταση. Με συνδυασμό με σειριακή σύνδεση, μπορεί να ληφθεί οποιαδήποτε τιμή.
Το δεύτερο παράδειγμα είναι η χρήση παράλληλης σύνδεσης για φωτισμό και πρίζες σε διαμερίσματα. Χάρη σε αυτή τη σύνδεση, η τάση σε κάθε στοιχείο δεν θα εξαρτάται από τον αριθμό τους και θα είναι η ίδια.
Ένα άλλο παράδειγμα χρήσης παράλληλης σύνδεσης είναι η προστατευτική γείωση ηλεκτρικού εξοπλισμού. Για παράδειγμα, εάν ένα άτομο αγγίξει τη μεταλλική θήκη της συσκευής, στην οποία συμβαίνει βλάβη, θα επιτευχθεί παράλληλη σύνδεση μεταξύ αυτής και του προστατευτικού αγωγού. Ο πρώτος κόμβος θα είναι ο τόπος επαφής και ο δεύτερος θα είναι το σημείο μηδέν του μετασχηματιστή. Ένα διαφορετικό ρεύμα θα ρέει μέσω του αγωγού και του ατόμου. Η τιμή αντίστασης του τελευταίου λαμβάνεται ως 1000 ohms, αν και η πραγματική τιμή είναι συχνά πολύ υψηλότερη. Αν δεν υπήρχε γείωση, όλο το ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα θα περνούσε από το άτομο, αφού θα ήταν ο μόνος αγωγός.
Η παράλληλη σύνδεση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για μπαταρίες. Η τάση παραμένει η ίδια, αλλά η χωρητικότητά τους διπλασιάζεται.
Αποτέλεσμα
Όταν οι αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα, η τάση σε αυτές θα είναι η ίδια και το ρεύμαείναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων που διαρρέουν κάθε αντίσταση. Η αγωγιμότητα θα ισούται με το άθροισμα του καθενός. Από αυτό, προκύπτει ένας ασυνήθιστος τύπος για τη συνολική αντίσταση των αντιστάσεων.
Είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη κατά τον υπολογισμό της παράλληλης σύνδεσης των αντιστάσεων ότι η τελική αντίσταση θα είναι πάντα μικρότερη από τη μικρότερη. Αυτό μπορεί επίσης να εξηγηθεί από το άθροισμα της αγωγιμότητας των αντιστάσεων. Το τελευταίο θα αυξηθεί με την προσθήκη νέων στοιχείων και, κατά συνέπεια, η αγωγιμότητα θα μειωθεί.
