Accumulator-shop.ru

Аккумулятор Шоп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Задачи на параллельное и последовательное соединение проводников с подробными решениями

Задачи на параллельное и последовательное соединение проводников с подробными решениями

Задачи на параллельное и последовательное соединение проводников с подробными решениями

Что бы ни происходило в мире, учиться надо всегда. Кстати, для тех, кто не знает, как организовать учебу на удаленке, мы подготовили отдельную статью. А сегодня займемся решением задач на последовательное и параллельное соеднинение проводников. Решение задач – отличный способ, чтобы успокоить нервы и не поддаваться панике.

Присоединяйтесь к нам в телеграме: там вас ждут актуальные новости и приятные скидки.

Что такое параллельное соединение проводников

При данном способе в составе схемы в крайних точках соединяются начала и концы всех нагрузок, подключенных к источнику электротока. Сами же нагрузки размещаются параллельно по отношению друг к другу. Количество подключенных по такой схеме компонентов не ограничивается. Схема используется во многих сферах, позволяя решать разные задачи компоновки сетей. Например, часто задействуют параллельное соединение аккумуляторов.

Включение параллельной цепи

При контрольном измерении значения вольтажа электроприборов вольтметр будет показывать одинаковые величины. Это означает, что электронапряжение на каждой нагрузке будет равняться общей величине вольтажа, действующего в электрической цепи.

Схема и формулы параллельного соединения приборов

Особенностью схемы параллельного соединения можно назвать разветвление цепи. В месте разветвления происходит деление заряда с направлением его частей по отдельной линии к соответствующему проводнику. Поэтому общая величина тока будет равна суммарному значению токов на каждой из включенных нагрузок.

Совокупное электрическое сопротивление всей электроцепи имеет меньшее абсолютное значение, по сравнению с каждым из приборов.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Если подсоединить электрическим проводом полюса источника тока, в проводнике начнется движение электронов по электрической цепи: плюс-минус источника по электрическому проводнику. Если разорвать провод в нескольких местах и подсоединить в разрыв нагрузку, например, две или три электрические лампочки, то подобное соединение будет называться последовательным. Последовательное соединение – это когда нагрузка включена в один провод, без ответвлений, выход от одной нагрузки является началом для другой. При такой комбинации напряжение источника будет равняться его сумме на нагрузке. Сила тока распределиться по источникам нагрузки одинаково.
Это отличительная черта данной комбинации.

Последовательное и параллельное соединение проводников | 1

Рис.1. последовательное соединение нагрузки

Практическое использование

Последовательно проводники соединяются если есть необходимость подключить несколько потребителей одним устройством включения. Классический пример включения гирлянды лампочек выключателем или кнопкой звонка и световой сигнализации. При замыкании контактов включением клавиши выключателя ток одновременно появляется на всех подключенных на этом проводе токоприемников.
Последовательное соединение является слишком прямолинейным и не может соответствовать всем необходимым потребностям. Включение освещения в жилых помещениях может иметь несколько ступеней, от подсветки до яркого верхнего света, раздельное включение в комнатах.
Включение различных нагрузок в производственных помещениях требует смешанного либо параллельной схемы соединения. Схема последовательного соединения на Рис. 1

Параллельное подключение

Этот вид соединения характерен тем, что вся нагрузка соединяется параллельно друг другу, т.е. начало и окончания проводников всех нагрузок соединены в одну точку. Электроны, двигающиеся по проводнику, доходя до общего соединение разделяются по количеству ветвей. Проводя параллель с водопроводными трубами, то можно сказать, что от одной общей трубы отходят несколько ответвлений. Количество воды, попадающие в них зависит от силы потока в основной трубе и диаметра отводов, в нашем случае, количество электронов в проводники от мощности, подключенной к ним нагрузки. Схема подключения на Рис. 2

Читайте так же:
Схема две лампы с двухклавишным выключателем

Практическое применение параллельного соединения

В параллель нагрузка соединяется при необходимости раздельного подключения нескольких потребителей в одном помещении. При бытовой сети 220 В – это могут быть: люстра, телевизор, холодильник, электроплита и многие другие бытовые приборы.
При таком подключение напряжение 220В не делится на количество потребителей , а подключается к источнику напряжения каждый отдельно со своим выключателем.

Последовательное и параллельное соединение проводников | 2Рис.2. Параллельное подключение нагрузки

Для понимания проходящих действий с током и напряжением в проводниках при подсоединении нагрузки все процессы обобщены в единые правила, которые получили статус закона и называются Законом последовательного и параллельного соединения проводников.
Одним из основных законов участка цепи является закон Ома. Закон ома для параллельного и последовательного соединения проводников выражает зависимость тока от сопротивления на участке и его напряжения: I=U/R – чем больше сопротивление, тем меньше ток. закон ома параллельное и последовательное подключения проводников.

При последовательном подключении общее значение тока распределяется по каждому участку: I = I1 = I2;

напряжение распределяться по количеству элементов нагрузки: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR;
Сопротивление элементов нагрузки в цепи будет просто складываться в общую сумму: R = R1 + R2.
Параллельное подключение проводников характеризует цепь, в которой напряжение равно на всех нагрузках: U = U1 = U2.
Количество тока равно сумме потребляемого тока в каждой нагрузки цепи с параллельного расположения I = I1 + I2.
Изучение последовательного и параллельного соединения проводников и понимание законов распределения токов дает необходимую основу для дальнейшего изучения электротехники и применения этих знаний на практике.

Для закрепления материала и лучшего понимания последующего рекомендуется посмотреть видеоурок последовательное и параллельное соединение проводников

Применение изученного материла на практике

Последовательное и параллельное соединение проводников | 3

Рис. 3 схемы последовательного и параллельного соединения проводников

Первое знакомство с практическим применением этих правил может состояться уже на лабораторной работе по изучению последовательного и параллельного соединения проводников.

Сбор схема состоит из нескольких этапов:
Первый этап – подготовка элементов к сборке схемы, (источник питания, соединительные провода, резьбовые зажимы клемм, источник нагрузки – лампочки).

Второй этап – изучения схемы. На этом этапе нужно чётко представить схему коммутации проводов.

Третий этап: сбор схемы, последовательность подключения для этого – сначала подсоединяются провода к клемме рубильника, затем от клеммы рубильника провод соединяется с минусом 1 нагрузки, затем подсоединяется клеммы плюс 2 нагрузки.
После окончания сборки нагрузки производится подключение источника питания: провод от рубильника подсоединяется к клемме + батареи и – к свободной клемме 2 нагрузки.

Правильность сборки проверяется преподавателем, после чего производится включение рубильника, при этом должны обе лампочки загореться равномерным свечением. Это говорит о том, что напряжение и ток на лампочках одинаковый, схема последовательного подключения собрана правильно.

Подключение источников нагрузки при параллельном подключении: для этого нагрузка соединяется двумя проводами плюс с плюсом минус с минусом, получается своеобразный квадрат. Далее все как в первом варианте. При этом если электрические параметры лампочек разные, то светиться они должны и разной яркостью.

Формулы последовательного и параллельного соединения в проводниках

При последовательном подключении:

1. Сила тока в них одинакова.

2. Разность потенциалов каждого участка складывается в общую сумму

3. Сопротивление участка равно сумме сопротивлений каждого проводника.

4. Напряжение на участке пропорционально его сопротивлению.

Читайте так же:
Дуговая лампа трансформация переменного тока кто создал
При параллельном подключении:

1. Напряжение на каждой ветви одинаково и равно напряжению на неразветвленной части цепи.

2. Сила тока каждого участка цепи равна суммарного значения тока каждой ветке участка

3. Общее сопротивление участка равно сумме величин, обратных сопротивлениям ветвей

1/R = 1/R1 + /1R2 + . . . + 1/Rn.

Из этого вытекает другая формула: R = (R1 х R2) / (R1 + R2).

4. Сила тока на участке пропорциональна его сопротивлению

Как это будет выглядеть в лабораторной работе?
Лабораторная работа :
Практическое подтверждение законов последовательного и параллельного подключения проводников.

Последовательная комбинация сопротивлений

Цель: экспериментально подтвердить теоретические выводы, закрепленные в законах.
Оборудование: батарея источника тока, переменный реостат, два резистора, рубильник включения, кабеля коммутации, которые подключены по схеме на рисунке.

Последовательное и параллельное соединение проводников | 4

Рис . 4

Результаты измерений и вычислений сводятся таблицы последовательного и параллельной комбинации подключения сопротивлений

Таблица вычислений для последовательной комбинации резисторов

ИзмереноВычислено
U1, ВU2, ВU, ВI1, AI2, AR1, ОмR2, ОмR, ОмU1/U2, ВR1/R2, Ом
22,54,511124,54,5/2,5 =1,84,5/2,5 =1,8

Параллельное включение

Последовательное и параллельное соединение проводников | 5

Рис. 5

Таблица вычислений для параллельного включения резисторов

ИзмереноВычислено
U1, ВU2, ВU, ВI1, AI2, AI, AR1, ОмR2, ОмR, ОмI1/I2, ВR1/R2, Ом
22210,81,822,51,111,251,25

Смешанное включение резисторов

Последовательное и параллельное соединение проводников | 6

Рис.6. Смешанное комбинации проводников.

Кроме параллельного и последовательного существует смешанное соединение проводников.

Такое сочетание, понятно из названия – является совокупностью любых комбинаций в состав которой могут входить единичные резисторы, а также их отдельные составные части составляя сложную схему, чем больше деталей, тем сложнее схема.
Чтобы рассчитать смешанное сочетание необходимо хорошо знать и применять формулы расчета сопротивления при последовательном и параллельном соединении проводников научастке цепи, ничего особенного в расчетах нет, нужно только правильно увидеть и расчленить существующие схемы на элементарные участки.
Рассмотрим пример расчета смешанной комбинации проводников (рис. 6)

Пусть U = 14 В, R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 3 Ом, R4 = 5 Ом, R5 = 2 Ом.

Необходимо найти величину тока цепи и каждого резистора.
Показанная на рисунке цепь состоит из двух последовательно соединённых участков ab и bc. Сопротивление участка ab: Rab = (R1 х R2) / (R1 + R2) = (2 · 3) / (2 + 3) = 1,2 Ом.
На участке b.c. четко видно параллельное сочетание: два последовательно включённых резистора R3 и R4 подключены параллельно к резистору R5.
Тогда: Rbc = (R3 + R4) х R5 / (R3 + R4) + R5 = (3 + 5) х 2 / (3 + 5) + 2 = 1,6 Ом.
Сопротивление цепи: R = Rab + Rbc = 1,2 + 1,6 = 2,8 Ом.
Теперь находим силу тока в цепи: I = U R = 14 х 2,8 = 5 A.
Для нахождения тока в каждом резисторе вычислим напряжения на обоих участках:
Uab = I х Rab = 5 · 1,2 = 6 B; Ubc = I х Rbc = 5 · 1,6 = 8 B.

Теперь сложив полученное данные получим напряжение цепи 14 В, именно столько должно быть на последовательном участке.
Оба резистора R1 и R2 находятся под напряжением Uab, поэтому:

I1 = Uab / R1 = 6/ 2 = 3 A;

I2 = Uab R2 = 6 / 3 = 2 A.

(В сумме имеем 5 А, как и должно быть при параллельном сочетании.)
Сила тока в резисторах R3 и R4 одинакова, так как они расположены последовательно:
I3 = I4 = Ubc / (R3 + R4) = 8/ (3 + 5) = 1 A. Стало быть, через резистор R5 течёт ток

Читайте так же:
Рабочий ток светодиода в лампе

I5 = I − I3 = 5 − 1 = 4 A

В таком ключе на последовательное и параллельное соединение проводников происходит решение большинства задач.

Более четкое понимание материала и представление о физических процессах, происходящих в цепях постоянного тока при последовательном и параллельном соединении проводников дает презентация, выполненная в программе Power Point.
Выполнение слайдов в программе рекомендуется выполнять, разделив лист на 2 части. В левой части половины листа схемы электрических цепей, во второй – пояснительная часть с примерами расчёта.

Основным материалом для подготовки презентации должны стать учебники физики, в которых есть разделы для изучения последовательного и параллельного соединения проводников – это учебные пособия за 8 и 10 классы, в которых подробно расписана теория и примеры решения задач.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке изображёна схема участка электрической цепи АВ. В эту цепь параллельно включены два резистора сопротивлением ​ ( R_1 ) ​ и ​ ( R_2 ) ​. Напряжения на резисторах соответственно ​ ( U_1 ) ​ и ​ ( U_2 ) ​.

По какой из формул можно определить напряжение U на участке АВ?

2. На рисунке изображёна схема электрической цепи, содержащая два параллельно включённых резистора сопротивлением ​ ( R_1 ) ​ и ​ ( R_2 ) ​. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) ​ ( I=I_1=I_2 ) ​
2) ( I=I_1+I_2 )
3) ( U=U_1+U_2 )
4) ( R=R_1+R_2 )

3. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включены два резистора сопротивлением R> и R2. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

4. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включены два резистора сопротивлением ​ ( R_1 ) ​ и ​ ( R_2 ) ​. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

5. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь параллельно включены два одинаковых резистора сопротивлением ​ ( R_1 ) ​. По какой из формул можно определить общее сопротивление цепи ​ ( R ) ​?

6. Общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно 9 Ом. Сопротивления резисторов ​ ( R_1 ) ​ и ​ ( R_2 ) ​ равны. Чему равно сопротивление каждого резистора?

1) 81 Ом
2) 18 Ом
3) 9 Ом
4) 4,5 Ом

7. Чему равно сопротивление участка цепи, содержащего три последовательно соединенных резистора сопротивлением по 9 Ом каждый?

1) 1/3 Ом
2) 3 Ом
3) 9 Ом
4) 27 Ом

8. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если ​ ( R_1 ) ​ = 1 Ом, ​ ( R_2 ) ​ = 10 Ом, ​ ( R_3 ) ​ = 10 Ом, ​ ( R_4 ) ​ = 5 Ом?

1) 9 Ом
2) 11 Ом
3) 16 Ом
4) 26 Ом

9. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если ( R_1 ) = 1 Ом, ( R_2 ) = 3 Ом, ( R_3 ) = 10 Ом, ( R_4 ) = 10 Ом?

1) 9 Ом
2) 10 Ом
3) 14 Ом
4) 24 Ом

10. Если ползунок реостата (см. схему) переместить влево, то сила тока

1) в резисторе ​ ( R_1 ) ​ уменьшится, а в резисторе ​ ( R_2 ) ​ увеличится
2) увеличится в обоих резисторах
3) в резисторе ​ ( R_1 ) ​ увеличится, а в резисторе ​ ( R_2 ) ​ уменьшится
4) уменьшится в обоих резисторах

11. На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и реостата. Как изменяются при передвижении ползунка реостата вправо его сопротивление, сила тока в цепи и напряжение на резисторе 1?

Читайте так же:
Как подключить две лампочки двумя проводами

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) сопротивление реостата 2
Б) сила тока в цепи
B) напряжение на резисторе 1

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Установите соответствие между физическими величинами и правильной электрической схемой для измерения этих величин при последовательном соединении двух резисторов ​ ( R_1 ) ​ и ( R_2 ) . Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) сила тока в резисторе ( R_1 ) ​ и ( R_2 )
Б) напряжение на резисторе ( R_2 )
B) общее напряжение на резисторах ( R_1 ) ​ и ( R_2 )

Часть 2

13. Три резистора соединены, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов ​ ( R_1 ) ​ = 10 Ом, ( R_2 ) = 5 Ом, ( R_3 ) = 5 Ом. Каково напряжение на резисторе 1, если амперметр показывает силу тока 2 А?

Варианта всего 3:

  • параллельное подключение;
  • последовательное подключение;
  • последовательно-параллельное подключение.

Параллельное соединение солнечных панелей

В этом случае вы получите низкое напряжение + большой ток. Напряжение будет равно напряжению одной панели, ток — сумме силе тока всех панелей. Принцип подключения такой:

  1. Соединить одноимённые клеммы модулей: «плюс» к «плюсу», «минус» к «минусу».
  2. На аккумулятор или контроллер вывести провода с одного из модулей.

Параллельное подключение

Пример. Есть 2 панели на 12 вольт и 8 ампер. Соединив их параллельно, на выходе вы получите 12 вольт напряжения, но уже 16 ампер силы тока.

Чтобы сохранить полученные характеристики тока, важно подобрать кабель с достаточно большим сечением, а также иметь надёжные соединения.

Последовательное соединение солнечных панелей

Тут наоборот вы получаете высокое напряжение и низкую силу тока. Напряжение будет равно сумме напряжения всех панелей, а сила тока — одной панели. Схема такая:

  1. К «плюсу» первого модуля присоединить «минус» второго, к «минусу» второго присоединить «плюс» третьего и также последовательно продолжить.
  2. От двух крайних вывести провода на выход.

Последовательное подключение

Пример. Берём те же 2 панели на 12 вольт и 8 ампер. Соединив их последовательно, на выходе вы получите 24 вольт напряжения и 8 ампер силы тока.

В этом случае можно не брать провода с большим сечением, к тому же можно не беспокоиться о больших потерях тока из-за увеличения длинны проводов (например, если инвертор находится далеко от солнечных батарей). Но есть и недостаток. Соединённые последовательно солнечные панели очень зависят друг от друга: если одна из них выйдет из строя или будет затенена, то это ощутимо отразится на работе всей системы.

Последовательно-параллельное соединение солнечных панелей (комбинированное)

Эта схема посложнее, но считается наиболее эффективной за счёт возможности комбинировать вышеперечисленные соединения. Так можно получить оптимальные выходные характеристики солнечных панелей.

  1. Панели делятся на несколько групп. Например, в каждой группе по два фотоэлемента.
  2. В группах панели соединяем параллельно.
  3. Выходы с каждой группы объединяем в последовательную цепь и пускаем полученные выходы в систему.

Комбинированное подключение

Главное преимущество такого решения — нет необходимости ставить мощный инвертор, который должен выдерживать высокие токи или напряжение. Эти характеристики будут сбалансированы.

Читайте так же:
Как расключить выключатель с лампой

Монтаж и подключение двух люстр на потолке

Настало время подключать два новых светильника на потолке. Отсоединяем старые временные лампочки:

Провода для подключения люстры с двумя лампочками

Провода для подключения люстры с двумя лампочками

Далее использую Ваго с пастой Wago 2273.

Такие, например, применялись при подключении алюминия к меди при переносе розетки.

Подготовка проводов для подключения светильника с двумя лампами

Подготовка проводов для подключения светильника с двумя лампами

Чтобы упростить жизнь, провода нуля применяем синие (с синей полоской), фазы – белые. Длину выбираем с запасом!

Тут нужно вставить схему подключения двух новых светильников:

Схема подключения двух светильников через двухклавишный выключатель

Как видно из схемы, теперь каждая клавиша включает свой светильник с двумя лампами. Таким образом, комната получается разбитой на зоны по освещению.

Аккуратно прячем наши клеммники в канал в плите, наружу выходит только медь. Две фазы и два нуля, каждая для своей лампочки данного светильника.

Вывод проводов для подключения светильника: 2 фазы и 2 нуля

Вывод проводов для подключения светильника: 2 фазы и 2 нуля

Не смотря на то, что на схеме показано, что в светильник с двумя лампами входят два провода (ноль и фаза), в данном случае проще разводку сделать до светильника, и завести в него 2 фазы и 2 нуля, даже если обе лампы включаются параллельно.

Светильник с двумя лампами

Светильник с двумя лампами

Решено было не вешать на потолок громоздкую старорежимную мещанскую люстру, а установить компактные аккуратные светильники в минималистическом стиле.

Это раньше в благочестивых домах было модно вешать в зале люстру с множеством плафонов, стекляшек и висюлек, которая пылилась, и об которую били детей, сидящих на плечах. И меня били, и я бил 🙂

Крепим на 2 самореза светильник. Благо, в нём много отверстий, и можно подобрать так, чтобы не работать перфоратором.

  • Первое правило, перед выполнением любой работы: подумать, что можно сделать, чтобы эту работу не делать.
  • Второе правило: подумать, как эту работу сделать проще, быстрее, качественней
  • Третье правило: подумать, как получить кайф от выполнения работы.

Светильник с двумя лампами прикручен к потолку. Провода готовы к подключению.

Светильник с двумя лампами прикручен к потолку. Провода готовы к подключению.

Около клемм обоих патронов выводим фазу и ноль, которые мы подключили заранее. Подключаем так, чтобы фаза была на центральном контакте патрона лампы, ноль – на резьбе лампы.

Патроны подключены, почти всё готово!

Патроны подключены, почти всё готово!

Вкручиваем 2 лампочки в светильник

Вкручиваем 2 лампочки в светильник

В люстре горят 2 одинаковые лампы

В люстре горят 2 одинаковые лампы

В люстре горят 2 одинаковые лампы

В люстре горят 2 одинаковые лампы

В итоге, вкрутили в каждую люстру одну светодиодную лампу, и одну – накаливания на 40 Вт. Так более приятно для зрения.

Два важных момента

В момент первого включения желательно измерить мультиметром ток в цепи и падение напряжения на каждом светодиоде. Если полученные данные будут отличаться от расчётных, то нужно пересчитать сопротивление резистора. Иначе, ток в схеме может оказаться слишком заниженным (с потерей яркости) или завышенным (с перегревом чипа светодиода).

Как в последовательном, так и в параллельном включении светодиодов нельзя делать расчеты, ссылаясь исключительно на способность источника питания обеспечить нужный ток или напряжение. Важны оба этих параметра, произведение которых даёт мощность. Мощность блока питания всегда должна быть больше мощности потребления, чтобы гарантировать стабильную и продолжительную работу всего устройства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector