Srovė elektros grandinėje teka laidininkais nuo įtampos šaltinio iki apkrovos, t. y. lempų, prietaisų. Dažniausiai kaip laidininkas naudojama varinė viela. Grandinėje gali būti keletas elementų, kurių varža skiriasi. Įrenginio grandinėje laidininkai gali būti sujungti lygiagrečiai arba nuosekliai, taip pat gali būti mišrūs.
Elementas grandinė su varža vadinamas rezistoriumi, šio elemento įtampa yra potencialų skirtumas tarp rezistoriaus galų. Laidininkų lygiagretusis ir nuoseklusis elektros jungimas pasižymi tuo pačiu veikimo principu, pagal kurį srovė teka iš pliuso į minusą, o potencialas atitinkamai mažėja. Laidų schemose laidų varža laikoma 0, nes ji yra nereikšminga.
Lygiagretusis jungimas reiškia, kad grandinės elementai lygiagrečiai prijungiami prie šaltinio ir įjungiami vienu metu. Nuoseklusis jungimas reiškia, kad varžos laidininkai yra sujungti vienas paskui kitą.
Skaičiavimams naudojamas idealizavimo metodas, todėl juos daug lengviau suprasti. Iš tikrųjų elektros grandinėse potencialas palaipsniui mažėja, kai jis juda per laidus ir lygiagrečiai arba nuosekliai sujungtus elementus.
Turinys
Nuoseklus laidininkų jungimas
Nuoseklusis jungimas reiškia, kad laidininkai jungiami tam tikra tvarka vienas po kito. Visų jų srovės stipris yra vienodas. Šie elementai sukuria visuminę įtampą vietovėje. Elektros grandinės mazguose nesikaupia krūviai, nes priešingu atveju būtų stebimi įtampos ir srovės pokyčiai. Esant pastoviai įtampai, srovę lemia grandinės varžos vertė, todėl nuosekliojoje grandinėje varža keičiasi, jei keičiasi viena apkrova.
Šios grandinės trūkumas yra tas, kad sugedus vienam elementui, kiti elementai taip pat praranda gebėjimą veikti, nes grandinė nutrūksta. Pavyzdys - girlianda, kuri neveikia, jei sugenda viena lemputė. Tai yra esminis skirtumas nuo lygiagretaus sujungimo, kai elementai gali veikti atskirai.
Nuosekliojoje grandinėje daroma prielaida, kad, kadangi laidininkai sujungti vienu lygmeniu, jų varža bet kuriame tinklo taške yra vienoda. Bendra varža lygi atskirų tinklo elementų mažėjančių įtampų sumai.
Naudojant šį jungimo būdą vieno laidininko pradžia prijungiama prie kito laidininko galo. Pagrindinė jungties ypatybė yra ta, kad visi laidininkai yra ant to paties laido be jokių atšakų ir kiekvienu iš jų teka viena elektros srovė. Tačiau bendra įtampa yra lygi kiekvienos iš jų įtampų sumai. Taip pat galima nagrinėti jungtį kitu požiūriu - visi laidininkai pakeičiami vienu ekvivalentiniu rezistoriumi, o srovė, tekanti šiuo rezistoriumi, yra tokia pati, kaip ir bendra srovė, tekanti per visus rezistorius. Ekvivalentinė bendra įtampa yra įtampos verčių kiekviename rezistoriuje suma. Taip pasireiškia potencialų skirtumas rezistoriuje.
Nuoseklioji jungtis yra naudinga, kai tam tikrą įrenginį reikia specialiai įjungti ir išjungti. Pavyzdžiui, elektrinis skambutis gali skambėti tik tada, kai yra jungtis su įtampos šaltiniu ir mygtuku. Pirmoji taisyklė teigia, kad jei bent vienu grandinės elementu neteka srovė, srovė neteka ir kitais elementais. Taigi, jei viename laidininke teka srovė, srovė teka ir kituose laidininkuose. Kitas pavyzdys - akumuliatorinis žibintuvėlis, kuris šviečia tik tada, kai yra akumuliatorius, veikianti lemputė ir paspaustas mygtukas.
Kai kuriais atvejais nuoseklioji grandinė yra nepraktiška. Bute, kuriame apšvietimo sistemą sudaro daug lempų, šviestuvų, šviestuvų, tokio tipo grandinės nereikėtų įrengti, nes nereikia vienu metu įjungti ir išjungti šviesos visuose kambariuose. Geriau naudoti lygiagrečią jungtį, kad būtų galima įjungti apšvietimą atskiruose kambariuose.
Laidininkų lygiagretus jungimas
Lygiagrečiojoje grandinėje laidininkai yra rezistoriųkurių vienas galas yra sumontuotas viename mazge, o kiti galai - kitame mazge. Daroma prielaida, kad lygiagretaus tipo jungties įtampa visose grandinės atkarpose yra vienoda. Lygiagrečios elektros grandinės atkarpos vadinamos atšakomis, jos eina tarp dviejų sujungimo mazgų, jose yra ta pati įtampa. Tokia įtampa yra lygi kiekvieno laidininko vertei. Verčių, atvirkštinių šakų varžai, suma taip pat yra atvirkštinė lygiagrečiosios grandinės atskiros sekcijos varžai.
Naudojant lygiagretųjį ir nuoseklųjį sujungimą, atskirų laidininkų varžų skaičiavimo sistema skiriasi. Lygiagrečiojoje grandinėje srovė teka išilgai atšakų, todėl padidėja grandinės laidumas ir sumažėja bendra varža. Jei lygiagrečiai sujungiami keli panašių verčių rezistoriai, bendra tokios grandinės varža bus mažesnė už vieno rezistoriaus varžą tiek kartų, kiek kartų didesnis rezistorių skaičius grandinėje.
Kiekvienoje atšakoje yra po vieną rezistorių, o elektros srovė, pasiekusi atšakos tašką, dalijasi ir nukreipiama į kiekvieną rezistorių, o jos galutinė vertė yra lygi visų rezistorių srovių sumai. Visi rezistoriai pakeičiami vienu ekvivalentiniu rezistoriumi. Taikant Omo dėsnį, tampa aišku, kokia yra varžos vertė - lygiagrečioje grandinėje sudedamos atvirkštinės rezistorių vertės.
Šioje grandinėje srovės vertė atvirkščiai proporcinga varžos vertei. Rezistorių srovės tarpusavyje nesusijusios, todėl, jei vienas rezistorius išjungiamas, kiti niekaip nepaveikiami. Dėl šios priežasties ši grandinė naudojama daugelyje prietaisų.
Svarstant apie lygiagrečiosios grandinės taikymą namuose, verta paminėti buto apšvietimo sistemą. Visos lempos ir šviestuvai turėtų būti sujungti lygiagrečiai, nes tokiu atveju vienos iš jų įjungimas ir išjungimas neturi įtakos kitų lempų veikimui. Taigi, pridėjus jungiklis įjungus kiekvieną lemputę į atšakos grandinę, galima įjungti ir išjungti atitinkamą šviesą pagal poreikį. Visos kitos lempos veikia nepriklausomai.
Visi prietaisai lygiagrečiai jungiami prie 220 V tinklo ir prijungiami prie skirstomojo skydo. Kitaip tariant, visi prietaisai prijungiami nepriklausomai nuo kitų prietaisų prijungimo.
Nuosekliojo ir lygiagrečiojo laidininkų jungimo dėsniai
Norėdami išsamiai praktiškai suprasti abiejų tipų jungtis, pateikiame formules, paaiškinančias šių jungčių tipų dėsnius. Lygiagretaus ir nuoseklaus jungimo atveju galia apskaičiuojama skirtingai.
Nuosekliojo jungimo atveju visuose laidininkuose teka vienoda srovė:
I = I1 = I2.
Remiantis Omo dėsniu, šie laidininkų jungčių tipai skirtingais atvejais aiškinami skirtingai. Taigi nuosekliosios grandinės atveju įtampos yra lygios viena kitai:
U1 = IR1, U2 = IR2.
Be to, bendra įtampa lygi atskirų laidininkų įtampų sumai:
U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
Elektros grandinės suminė varža apskaičiuojama kaip visų laidininkų, nepriklausomai nuo jų skaičiaus, aktyviųjų varžų suma.
Lygiagrečiosios grandinės atveju bendra grandinės įtampa yra lygi atskirų elementų įtampoms:
U1 = U2 = U.
O suminis elektros srovės stipris apskaičiuojamas kaip visų lygiagrečiai išdėstytų laidininkų srovių suma:
I = I1 + I2.
Norint maksimaliai padidinti elektros tinklų efektyvumą, būtina suprasti abiejų jungimo tipų pobūdį ir protingai juos taikyti, vadovaujantis dėsniais ir apskaičiuojant praktinio įgyvendinimo racionalumą.
Mišrus laidininkų sujungimas
Jei reikia, vienoje elektros grandinėje galima sujungti nuoseklųjį ir lygiagretųjį varžų jungimą. Pavyzdžiui, galima lygiagrečius rezistorius nuosekliai sujungti su kitu rezistoriumi arba rezistorių grupe, toks tipas laikomas kombinuotuoju arba mišriuoju.
Tuomet bendra varža apskaičiuojama sudėjus lygiagretaus jungimo sistemoje ir nuoseklaus jungimo vertes. Pirmiausia reikia apskaičiuoti nuosekliosios grandinės rezistorių ekvivalentines varžas, o tada lygiagrečiosios grandinės elementų varžas. Nuoseklusis jungimas laikomas prioritetiniu, o šio kombinuoto tipo grandinės dažnai naudojamos prietaisuose ir įrenginiuose.
Taigi, žvelgiant į laidininkų jungčių tipus elektros grandinėse ir remiantis jų veikimo dėsniais, galima visiškai suprasti daugumos buitinių prietaisų grandinių organizavimą. Lygiagretaus ir nuoseklaus jungimo atveju varža ir srovės stipris skaičiuojami skirtingai. Išmanydami skaičiavimo principus ir formules, galite kompetentingai naudoti kiekvieną grandinės organizavimo tipą, kad optimaliai ir maksimaliai efektyviai sujungtumėte elementus.
Susiję straipsniai:
