Последовательное и параллельное соединение проводников это: Последовательное и параллельное соединение проводников – конспект урока – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное соединение проводников.

Параллельное соединение проводников.

Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова.

При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Содержание 1 Последовательное соединение 1. 1 Резисторы 1.2 Катушка индуктивности 1.3 Электрический конденсатор 1.4 Мемристоры 2 Параллельное соединение 2.1 Резистор 2.2 Катушка индуктивности 2.3 Электрический конденсатор 2.4 Мемристоры 3 См. также 4 Ссылки

Последовательное соединение

При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же:

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

Резисторы

Катушка индуктивности

Электрический конденсатор

.

Мемристоры

Параллельное соединение

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках:

Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же:

Резистор

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость складывается из проводимостей каждого резистора )

Если цепь можно разбить на вложенные подблоки, последовательно или параллельно включённые между собой, то сначала считают сопротивление каждого подблока, потом заменяют каждый подблок его эквивалентным сопротивлением, таким образом находится общее(искомое) сопротивление.

Доказательство  

Так как заряд при разветвлении тока сохраняется (см. Законы Кирхгофа), то:

Из закона Ома ток через каждый резистор равен: , но разность потенциалов на всех резисторах будет одинакова, поэтому перепишем уравнение суммы токов:

Делим всё на и получаем общую проводимость , и общее сопротивление

Для двух параллельно соединённых резисторов их общее сопротивление равно: .

Если , то общее сопротивление равно:

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление будет меньше наименьшего из сопротивлений.

Катушка индуктивности

Электрический конденсатор

.

Мемристоры

См. также

• Делитель напряжения
• Электрический импеданс
• Закон Ома
• Законы Кирхгофа

Ссылки

• Последовательное и параллельное соединение сопротивлений

---

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 14 мая 2011.

Последовательное и параллельное соединение | это… Что такое Последовательное и параллельное соединение?

Толкование

Последовательное и параллельное соединение

Последовательное соединение проводников.

Параллельное соединение проводников.

Последовательное и параллельное соединение в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все, входящие в цепь, элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами. При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова.

При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Содержание 1 Последовательное соединение 1.1 Резисторы 1.2 Катушка индуктивности 1.3 Электрический конденсатор 1.4 Мемристоры 2 Параллельное соединение 2.1 Резисторы 2.2 Катушка индуктивности 2.3 Электрический конденсатор 2.4 Мемристоры 3 См. также

Последовательное соединение

При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же: I = I₁ = I₂

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U = U₁ + U₂

Резисторы

Катушка индуктивности

Электрический конденсатор

.

Мемристоры

Параллельное соединение

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках: I = I₁ + I₂

Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединенных проводников одно и то же: U = U₁ = U₂

Резисторы

.

Катушка индуктивности

.

Электрический конденсатор

.

Мемристоры

См. также

• Делитель напряжения
• Электрический импеданс

---

Wikimedia Foundation.
2010.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

• Последовательное деление
• Последняя фантазия

Полезное

Параллельная цепь против последовательной цепи — разница и сравнение

Компоненты электрической цепи или электронной схемы могут быть соединены разными способами. Два простейших из них называются последовательными и параллельными и встречаются часто. Компоненты, соединенные последовательно, соединяются по одному пути, поэтому через все компоненты протекает один и тот же ток. Компоненты, соединенные параллельно, соединяются несколькими путями, поэтому на каждый компонент подается одинаковое напряжение.

Цепь, состоящая исключительно из последовательно соединенных компонентов, называется последовательной цепью; аналогично, полностью параллельное соединение называется параллельной цепью.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица параллельных и последовательных цепей

	Параллельная цепь	Серийная цепь
Введение	Цепь, состоящая из компонентов, соединенных полностью параллельно.	Цепь, состоящая исключительно из компонентов, соединенных последовательно.
Проволока	Для изготовления требуется сравнительно больше проволоки.	Для его изготовления требуется сравнительно меньше проволоки.
Ток	Ток цепи от батареи до достижения любого компонента представляет собой сумму всех токов компонентов в цепи после прохождения через нее.	Ток всех компонентов цепи одинаков.
Напряжение	Напряжение всех компонентов цепи одинаково.	Напряжение батареи представляет собой сумму всех напряжений компонентов в цепи.
Функциональность	Компоненты работают, даже если любой из других компонентов поврежден.	Компоненты не работают, если какой-либо из компонентов поврежден из-за нарушения протекания тока.

Общие сведения о последовательных и параллельных цепях

В последовательной цепи ток через все компоненты одинаков, а напряжение в цепи равно сумме напряжений на каждом компоненте. В параллельной цепи напряжение на каждом из компонентов одинаково, а общий ток равен сумме токов через каждый компонент.

Видео на YouTube ниже предлагает хорошее объяснение последовательных и параллельных цепей и того, как расположение влияет на величину тока, протекающего по цепям в соответствии с законом Ома (хотя миниатюра создает впечатление, что видео может быть повреждено, это до сих пор работает):

Напряжение

В последовательной цепи напряжение является суммой всех элементов напряжения.

В = В ₁ + В ₂ + … + В _n

В параллельной цепи напряжение одинаково для всех элементов.

В = В ₁ = В ₂ = … = В n

9000 006 Ток

В последовательной цепи ток одинаков для все элементы.

В параллельной цепи ток в каждом отдельном резисторе рассчитывается по закону Ома.

.

Резисторы

Сопротивление и проводимость в последовательных цепях

Общее сопротивление в последовательной цепи представляет собой просто сумму сопротивлений отдельных резисторов.

Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению. Таким образом, общая проводимость последовательной цепи рассчитывается по следующему уравнению:

.

Сопротивление и проводимость в параллельных цепях

Общее сопротивление в параллельной цепи рассчитывается как проводимость в последовательной цепи:

.

Проводимость в параллельной цепи представляет собой просто сумму проводимостей отдельных элементов:n:

.

Переключатели

Два или более последовательно соединенных переключателя выполняют логическую операцию И. Цепь пропускает ток, только если все переключатели замкнуты (вкл.). Но в параллельной схеме два или более переключателя образуют логический элемент ИЛИ. Ток течет до тех пор, пока любой из переключателей замкнут.

Каталожные номера

• Последовательные и параллельные цепи — Википедия
• Введение в схемы: параллельные и последовательные схемы — YouTube

• Подписаться
• Поделиться
• Укажите
• Авторов

Поделитесь этим сравнением:

Если вы дочитали до этого места, подписывайтесь на нас:

«Параллельная цепь против последовательной цепи». Diffen.com. Diffen LLC, н.д. Веб. 23 апр 2023. < >

Серия

и параллельные цепи — SparkFun Learn

• Главная страница
• Учебники
• Серийные и параллельные цепи

≡ Страниц

Авторы:
Пит-О

Избранное

Любимый

59

Последовательные и параллельные схемы

Простые схемы (состоящие всего из нескольких компонентов) обычно довольно просты для понимания новичками. Но все может стать затруднительным, когда на вечеринку приходят другие компоненты. Куда течет ток? Что делает напряжение? Можно ли это упростить для лучшего понимания? Не бойся, бесстрашный читатель. Далее следует ценная информация.

В этом уроке мы сначала обсудим разницу между последовательными и параллельными цепями, используя схемы, содержащие самые основные компоненты — резисторы и батареи — чтобы показать разницу между двумя конфигурациями. Затем мы рассмотрим, что происходит в последовательных и параллельных цепях при объединении различных типов компонентов, таких как конденсаторы и катушки индуктивности.

Описано в этом руководстве

• Как выглядят последовательные и параллельные схемы
• Как пассивные компоненты действуют в этих конфигурациях
• Как источник напряжения будет воздействовать на пассивные компоненты в этих конфигурациях

Рекомендуемая литература

Возможно, вы захотите просмотреть эти руководства по основным компонентам, прежде чем углубляться в построение схем в этом руководстве.

• Что такое электричество
• Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома
• Что такое цепь?
• Конденсаторы
• Катушки индуктивности
• Резисторы
• Как пользоваться макетной платой
• Как пользоваться мультиметром

Видео

Цепи серии

Узлы и потоки тока

Прежде чем мы углубимся в это, нам нужно упомянуть, что такое узел . Ничего особенного, просто представление электрического соединения между двумя или более компонентами. Когда цепь моделируется на схеме, эти узлы представляют собой провода между компонентами.

Пример схемы с четырьмя узлами уникального цвета.

Это полдела на пути к пониманию разницы между последовательным и параллельным. Нам также необходимо понять , как протекает ток по цепи. Ток течет от высокого напряжения к более низкому напряжению в цепи. Некоторое количество тока будет протекать по каждому пути, который может пройти, чтобы добраться до точки с самым низким напряжением (обычно называемой землей). Используя приведенную выше схему в качестве примера, вот как будет протекать ток, когда он проходит от положительной клеммы батареи к отрицательной:

Ток (обозначен синей, оранжевой и розовой линиями), протекающий по той же схеме, что и выше. Разные токи обозначены разными цветами.

Обратите внимание, что в некоторых узлах (например, между R ₁ и R ₂ ) ток на входе такой же, как и на выходе. В других узлах (в частности, в трехстороннем соединении между R ₂ , R ₃ и R ₄ ) основной (синий) ток разделяется на два разных. Это ключевое различие между последовательным и параллельным!

Определены последовательные цепи

Два компонента соединены последовательно, если они имеют общий узел и если через них протекает один и тот же ток . Вот пример цепи с тремя последовательными резисторами:

В приведенной выше цепи ток может протекать только одним способом. Начиная с положительной клеммы аккумулятора, ток сначала встретит R ₁ . Оттуда ток будет течь прямо к R ₂ , затем на R ₃ и, наконец, обратно на отрицательную клемму аккумулятора. Обратите внимание, что ток может следовать только по одному пути. Эти компоненты расположены последовательно.

Параллельные цепи

Параллельные цепи определены

Если компоненты совместно используют два общих узла , они параллельны. Вот пример схемы трех резисторов, подключенных параллельно к батарее:

От положительной клеммы батареи ток течет к R ₁ … и R ₂ и R ₃ . Узел, который соединяет батарею с R ₁ , также связан с другими резисторами. Другие концы этих резисторов аналогичным образом соединяются вместе, а затем снова соединяются с отрицательным полюсом батареи. Есть три различных пути, по которым ток может пройти, прежде чем вернуться в батарею, и говорят, что соответствующие резисторы включены параллельно.

Если все последовательные компоненты имеют одинаковые токи, протекающие через них, все параллельные компоненты имеют одинаковое падение напряжения на них — последовательно:ток::параллельно:напряжение.

Последовательные и параллельные цепи работают вместе

Отсюда мы можем смешивать и сочетать. На следующей картинке мы снова видим три резистора и батарейку. С положительной клеммы аккумулятора ток сначала встречается с R ₁ . Но на другой стороне R ₁ узел разделяется, и ток может идти как на R ₂ , так и на R ₃ . Пути тока через R ₂ и R ₃ затем снова соединяются вместе, и ток возвращается к отрицательной клемме батареи.

В этом примере R ₂ и R ₃ параллельны друг другу, а R ₁ последовательно соединены с параллельной комбинацией R ₂ и R ₃ .

Расчет эквивалентных сопротивлений в последовательных цепях

Вот некоторая информация, которая может оказаться для вас более полезной. Когда мы соединяем резисторы вместе, последовательно и параллельно, мы меняем способ прохождения через них тока. Например, если у нас есть питание 10 В через 10 кОм; резистор, закон Ома говорит, что у нас есть ток 1 мА.

Если потом поставить еще 10кОм резистор последовательно с первым и оставить питание без изменений, мы сократили ток наполовину, потому что сопротивление удвоилось.

Другими словами, у тока по-прежнему есть только один путь, и мы только усложнили течение тока. Насколько сложнее? 10 кОм + 10 кОм = 20 кОм. И вот как мы вычисляем последовательно резисторы — просто добавляем их значения .

Если выразить это уравнение в более общем виде: общее сопротивление N — произвольное количество — резисторов — их общая сумма.

Расчет эквивалентных сопротивлений в параллельных цепях

Как насчет параллельных резисторов? Это немного сложнее, но ненамного. Рассмотрим последний пример, где мы начали с источника питания 10 В и резистора 10 кОм. резистор, но на этот раз мы добавляем еще 10 кОм; параллельно, а не последовательно. Теперь у тока есть два пути. Поскольку напряжение питания не изменилось, по закону Ома первый резистор по-прежнему будет потреблять 1 мА. Но то же самое и со вторым резистором, и теперь у нас есть в общей сложности 2 мА, поступающие от источника питания, что вдвое превышает исходный 1 мА. Это означает, что мы сократили общее сопротивление вдвое.

Пока можно сказать, что 10кОм; || 10 кОм = 5 кОм («||» примерно переводится как «параллельно с»), у нас не всегда будет 2 одинаковых резистора. Что тогда?

Уравнение для параллельного добавления произвольного числа резисторов:

Если вам не нравятся обратные величины, мы также можем использовать метод, называемый «произведение на сумму», когда у нас есть два резистора, соединенных параллельно:

Однако это Метод хорош только для двух резисторов в одном расчете. С помощью этого метода мы можем комбинировать более 2 резисторов, взяв результат R1 || R2 и вычисление этого значения параллельно с третьим резистором (опять же как произведение на сумму), но обратный метод может быть менее трудоемким.

Время эксперимента. Часть 1 резисторы

Мультиметр

Макет

Давайте проведем простой эксперимент, чтобы доказать, что эти вещи работают именно так, как мы говорим.

Во-первых, мы собираемся подключить 10 кОм. резисторы последовательно и наблюдайте, как они складываются самым незагадочным образом. С помощью макетной платы поместите один 10кОм; сопротивление, как показано на рисунке, и измерить мультиметром. Да, мы уже знаем, что это будет 10 кОм, но это то, что мы в бизнесе называем «проверкой работоспособности». Как только мы убедим себя, что мир существенно не изменился с тех пор, как мы в последний раз смотрели на него, поместите еще один таким же образом, но с проводами от каждого резистора, электрически подключенными через макетную плату, и снова измерьте. Теперь измеритель должен показать что-то близкое к 20 кОм.

Вы можете заметить, что измеренное вами сопротивление может не соответствовать заявленному резистором. Резисторы имеют определенный допуск , что означает, что они могут быть отклонены на определенный процент в любом направлении. Таким образом, вы можете прочитать 9,99 кОм; или 10,01 кОм. Пока оно близко к правильному значению, все должно работать нормально.

Читатель должен продолжать это упражнение до тех пор, пока не убедит себя, что он знает, каков будет результат, прежде чем повторить это снова, или пока у него не закончатся резисторы, чтобы воткнуть их в макетную плату, в зависимости от того, что наступит раньше.

Время эксперимента. Часть 2

Теперь давайте попробуем с резисторами в конфигурации , параллельной . Поместите один 10кОм; резистор на макетной плате, как и раньше (надеемся, что читатель уже полагает, что один резистор на 10 кОм будет измерять что-то близкое к 10 кОм на мультиметре). Теперь поместите второй 10кОм. резистор рядом с первым, следя за тем, чтобы выводы каждого резистора находились в электрически соединенных рядах. Но прежде чем измерять комбинацию, рассчитайте либо методом произведения на сумму, либо обратным методом, каким должно быть новое значение (подсказка: оно будет 5 кОм). Затем измерьте. Это что-то близкое к 5кОм? Если это не так, дважды проверьте отверстия, в которые подключены резисторы.

Повторите упражнение с резисторами 3, 4 и 5. Расчетные/измеренные значения должны быть 3,33 кОм, 2,5 кОм; и 2кОм соответственно. Все ли вышло так, как планировалось? Если нет, вернитесь и проверьте свои соединения. Если это так, EXCELSIOR! Иди выпей молочный коктейль, прежде чем мы продолжим. Ты заслужил это.

Практические рекомендации для последовательных и параллельных резисторов

Есть несколько ситуаций, которые могут потребовать некоторых творческих комбинаций резисторов. Например, если мы пытаемся установить очень конкретное опорное напряжение, вам почти всегда потребуется очень конкретное соотношение резисторов, значения которых вряд ли будут «стандартными». И хотя мы можем получить очень высокую степень точности в значениях резисторов, мы, возможно, не захотим ждать X дней, необходимых для отправки чего-либо, или платить цену за нестандартные значения, которых нет в наличии. Так что в крайнем случае мы всегда можем создать свои собственные номиналы резисторов.

Совет №1: Одинаковые резисторы в параллельном соединении

Добавление N резисторов с одинаковым номиналом R в параллельном соединении дает нам R/N Ом. Допустим, нам нужен 2,5 кОм; резистор, но все, что у нас есть, это ящик, полный 10 кОм. Объединение четырех из них параллельно дает нам 10 кОм/4 = 2,5 кОм.

Совет № 2: Терпимость

Знайте, какую терпимость вы можете терпеть. Например, если вам нужен 3,2 кОм; резистор, можно поставить 3 10кОм резисторы параллельно. Это даст вам 3,3 кОм, что составляет около 4% допуска от необходимого вам значения. Но если схема, которую вы строите, должна иметь допуск ближе 4%, мы можем измерить наш запас 10 кОм, чтобы увидеть, какие из них являются самыми низкими значениями, потому что у них тоже есть допуск. По идее, если заначка 10кОм; все резисторы имеют допуск 1%, мы можем получить только 3,3 кОм. Но производители деталей, как известно, допускают именно такие ошибки, так что стоит немного поковыряться.

Совет № 3: номинальная мощность при последовательном/параллельном соединении

Такое последовательное и параллельное сочетание резисторов работает и для определения номинальной мощности. Допустим, нам нужен 100 Ом; резистор рассчитан на 2 Вт (Вт), но все, что у нас есть, это куча 1 кОм; резисторы на четверть ватта (¼ Вт) (и сейчас 3 часа ночи, вся горная роса закончилась, а кофе остыл). Вы можете комбинировать 10 из 1 кОм, чтобы получить 100 Ом; (1 кОм/10 = 100 Ом), а номинальная мощность будет 10×0,25 Вт или 2,5 Вт. Некрасиво, но это поможет нам завершить финальный проект и может даже принести нам дополнительные баллы за способность думать на ходу.

Нам нужно быть немного более осторожными, когда мы соединяем резисторы разного номинала параллельно, когда речь идет об общем эквивалентном сопротивлении и номинальной мощности. Это должно быть совершенно очевидно для читателя, но…

Совет № 4: Параллельное подключение разных резисторов

Суммарное сопротивление двух резисторов разного номинала всегда меньше резистора наименьшего номинала. Читатель был бы поражен тем, сколько раз кто-то комбинирует значения в своей голове и приходит к значению, которое находится посередине между двумя резисторами (1 кОм; || 10 кОм; НЕ равняется ничему около 5 кОм!). Общее параллельное сопротивление всегда будет приближаться к резистору с наименьшим значением. Сделайте себе одолжение и прочитайте совет № 4 10 раз.

Совет № 5: Рассеиваемая мощность при параллельном подключении

Мощность, рассеиваемая при параллельном соединении резисторов разного номинала, распределяется между резисторами неравномерно, поскольку токи не равны. Используя предыдущий пример (1 кОм; || 10 кОм), мы можем видеть, что 1 кОм; будет потреблять в 10 раз больше тока, чем 10 кОм. Поскольку закон Ома гласит, что мощность = напряжение x ток, отсюда следует, что 1 кОм; резистор будет рассеивать в 10 раз больше мощности, чем 10 кОм.

В конечном счете, уроки советов 4 и 5 заключаются в том, что мы должны уделять больше внимания тому, что мы делаем при параллельном соединении резисторов разного номинала. Но советы 1 и 3 предлагают несколько удобных сокращений, когда значения совпадают.

Последовательные и параллельные конденсаторы

Объединение конденсаторов аналогично объединению резисторов, только наоборот. Как ни странно это звучит, это абсолютно верно. С чего бы это?

Конденсатор — это всего лишь две пластины, расположенные очень близко друг к другу, и его основная функция — удерживать целую кучу электронов. Чем больше значение емкости, тем больше электронов она может удерживать. Если размер пластин увеличивается, емкость увеличивается, потому что физически появляется больше места для электронов. И если пластины раздвинуты дальше друг от друга, емкость уменьшается, потому что напряженность электрического поля между ними уменьшается по мере увеличения расстояния.

Теперь предположим, что у нас есть два конденсатора по 10 мкФ, соединенных последовательно, и допустим, они оба заряжены и готовы разрядиться на друга, сидящего рядом с вами.

Помните, что в последовательной цепи есть только один путь для протекания тока. Из этого следует, что количество электронов, выходящих из нижней крышки, будет равно количеству электронов, выходящих из верхней части. Значит, емкость не увеличилась?

На самом деле все еще хуже. Поместив конденсаторы последовательно, мы фактически разнесли пластины дальше друг от друга, потому что расстояние между пластинами двух конденсаторов суммируется. Так что у нас нет 20 мкФ или даже 10 мкФ. У нас есть 5 мкФ. Результатом этого является то, что мы добавляем значения последовательных конденсаторов так же, как мы добавляем значения параллельных резисторов. Для последовательного добавления конденсаторов применимы как метод произведения на сумму, так и обратный метод.

Может показаться, что нет смысла добавлять последовательно конденсаторы. Но следует отметить, что мы получили вдвое большее напряжение (или номинальное напряжение). Как и в случае с батареями, когда мы соединяем конденсаторы последовательно, напряжения складываются.

Добавление конденсаторов параллельно похоже на последовательное добавление резисторов: значения просто складываются, никаких хитростей. Почему это? Параллельное размещение эффективно увеличивает размер пластин без увеличения расстояния между ними. Чем больше площадь, тем больше емкость. Простой.

Время эксперимента. Часть 3

Что вам понадобится: резистор

Три конденсатора по 100 мкФ

A Держатель 3-элементной батареи типа AA

Три элемента AA

Макет

Мультиметр

Зажимы-провода

Давайте посмотрим на некоторые последовательно и параллельно соединенные конденсаторы в действии. Это будет немного сложнее, чем примеры резисторов, потому что сложнее измерить емкость напрямую с помощью мультиметра.

Давайте сначала поговорим о том, что происходит, когда конденсатор заряжается от нуля вольт. Когда ток начинает идти в одном из выводов, равное количество тока выходит из другого. А если последовательно с конденсатором сопротивления нет, то может быть довольно большой ток. В любом случае ток течет до тех пор, пока конденсатор не начнет заряжаться до значения приложенного напряжения, более медленно стекая до тех пор, пока напряжения не сравняются, когда ток полностью прекращается.

Как указано выше, потребляемый ток может быть довольно большим, если последовательно с конденсатором отсутствует сопротивление, а время зарядки может быть очень коротким (например, миллисекунды или меньше). Для этого эксперимента мы хотим иметь возможность наблюдать за зарядкой конденсатора, поэтому мы собираемся использовать 10 кОм; резистор последовательно, чтобы замедлить действие до точки, где мы можем легко это увидеть. Но сначала нам нужно поговорить о том, что такое постоянная времени RC.

Приведенное выше уравнение говорит о том, что одна постоянная времени в секундах (называемая тау) равна сопротивлению в омах, умноженному на емкость в фарадах. Простой? Нет? Мы продемонстрируем на следующей странице.

Время эксперимента. Часть 3, продолжение…

В первой части этого эксперимента мы будем использовать один резистор на 10 кОм и один на 100 мкФ (что соответствует 0,0001 фарад). Эти две части создают постоянную времени, равную 1 секунде:

резистора, мы можем ожидать, что напряжение на крышке поднимется примерно до 63% от напряжения питания за 1 постоянную времени, которая составляет 1 секунду. После 5 постоянных времени (в данном случае 5 секунд) максимальное значение составляет около 99% заряда до напряжения питания, и он будет следовать кривой заряда, примерно как на графике ниже.

Теперь, когда мы это знаем, мы собираемся соединить цепь на схеме (убедитесь, что на конденсаторе указана полярность!).

С помощью нашего мультиметра, настроенного на измерение напряжения, проверьте выходное напряжение батареи при включенном выключателе. Это наше напряжение питания, и оно должно быть около 4,5 В (будет немного больше, если батареи новые). Теперь подключите цепь, позаботившись о том, чтобы переключатель на батарейном блоке находился в положении «ВЫКЛ», прежде чем подключать его к макетной плате. Кроме того, позаботьтесь о том, чтобы красный и черный провода находились в правильных местах. Если это более удобно, вы можете использовать зажимы типа «крокодил», чтобы прикрепить измерительные щупы к ножкам конденсатора для измерения (вы также можете немного раздвинуть эти ножки, чтобы было проще).

Когда мы убедимся, что схема выглядит правильно, а наш измеритель включен и настроен на считывание напряжения, переведите переключатель на батарейном блоке в положение «ВКЛ». Примерно через 5 секунд показания счетчика должны быть близки к напряжению аккумуляторной батареи, что свидетельствует о правильности уравнения и о том, что мы знаем, что делаем. Теперь выключите выключатель. Он все еще довольно хорошо держит это напряжение, не так ли? Это потому, что ток не может разрядить конденсатор; у нас разомкнутая цепь. Для разрядки конденсатора можно параллельно подключить еще один резистор 10К. Примерно через 5 секунд он вернется к довольно близкому к нулю.

Время экспериментов.

Часть 3, еще больше…

Теперь мы переходим к интересным частям, начиная с последовательного соединения двух конденсаторов. Помните, что мы сказали, что результат будет аналогичен соединению двух резисторов параллельно. Если это правда, мы можем ожидать (используя произведение на сумму)

Что это сделает с нашей постоянной времени?

Имея это в виду, подключите еще один конденсатор последовательно к первому, убедитесь, что счетчик показывает ноль вольт (или около того), и переведите переключатель в положение «ON». Потребовалось ли примерно в два раза меньше времени, чтобы зарядить аккумуляторную батарею до напряжения? Это потому, что емкость в два раза меньше. Электронный бензобак стал меньше, поэтому для его зарядки требуется меньше времени. Для этого эксперимента предлагается третий конденсатор, просто чтобы доказать это, но мы держим пари, что читатель увидит надпись на стене.

Теперь попробуем подключить конденсаторы параллельно, помня, что мы сказали ранее, что это будет похоже на добавление резисторов последовательно. Если это правда, то мы можем ожидать 200 мкФ, верно? Тогда наша постоянная времени станет

. Это означает, что теперь потребуется около 10 секунд, чтобы увидеть, как параллельные конденсаторы заряжаются до напряжения питания 4,5 В.

Для проверки начнем с нашей оригинальной схемы на 10 кОм; резистор и один конденсатор на 100 мкФ последовательно, как показано на первой схеме для этого эксперимента. Мы уже знаем, что конденсатор зарядится примерно через 5 секунд. Теперь добавьте второй конденсатор параллельно. Убедитесь, что показания мультиметра близки к нулю вольт (разрядите через резистор, если показания не равны нулю), и установите переключатель на батарейном блоке в положение «ON». Занимает много времени, не так ли? Разумеется, мы увеличили резервуар для электронного газа, и теперь его заполнение занимает больше времени. Чтобы убедиться в этом, попробуйте добавить третий конденсатор емкостью 100 мкФ и понаблюдайте, как он заряжается в течение длительного времени.

Серийные и параллельные катушки индуктивности

Серийные и параллельные катушки индуктивности

Случаи, когда катушки индуктивности необходимо добавлять последовательно или параллельно, довольно редки, но не являются чем-то исключительным. В любом случае, давайте обратимся к ним, чтобы быть полным.

В двух словах, они складываются так же, как и резисторы, то есть они складываются со знаком плюс при последовательном соединении и с произведением на сумму при параллельном. Сложность возникает, когда они расположены близко друг к другу, чтобы иметь взаимодействующие магнитные поля, намеренно или нет. По этой причине предпочтительнее иметь один компонент, а не два или более, хотя большинство катушек индуктивности экранированы для предотвращения взаимодействия магнитных полей.

В любом случае достаточно сказать, что они складываются подобно резисторам. Дополнительная информация, касающаяся катушек индуктивности, выходит далеко за рамки данного руководства.

Хотите узнать больше об основных темах?

Полный список основных тем, связанных с электротехникой, см. на нашей странице Engineering Essentials .

Отведи меня туда!

Ресурсы и продолжение

Теперь, когда вы знакомы с основами последовательных и параллельных схем, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих руководств?

• Делители напряжения.