การเชื่อมต่อตัวนำไฟฟ้าแบบขนานและแบบอนุกรม

กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำจากแหล่งจ่ายแรงดันไปยังโหลด นั่นคือ หลอดไฟ เครื่องใช้ต่างๆ ในกรณีส่วนใหญ่ ลวดทองแดงจะใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า วงจรสามารถมีองค์ประกอบหลายอย่างที่มีความต้านทานต่างกัน ในวงจรเครื่องมือ ตัวนำสามารถต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรม และยังสามารถต่อแบบผสมได้อีกด้วย

ธาตุ โครงการ ด้วยความต้านทานที่เรียกว่าตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบที่กำหนดคือความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวต้านทาน การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าแบบขนานและแบบอนุกรมของตัวนำมีลักษณะเฉพาะด้วยหลักการทำงานเดียว โดยที่กระแสไหลจากบวกไปลบตามลำดับ ศักยภาพจะลดลง บนไดอะแกรมการเดินสาย ความต้านทานของสายไฟจะถูกนำมาเป็น 0 เนื่องจากไม่มีนัยสำคัญ

การเชื่อมต่อแบบขนานถือว่าองค์ประกอบของวงจรเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดแบบขนานและเปิดขึ้นพร้อมกัน การเชื่อมต่อแบบอนุกรมหมายความว่าตัวนำความต้านทานเชื่อมต่อกันอย่างเข้มงวดตามลำดับ

เมื่อคำนวณจะใช้วิธีการในอุดมคติซึ่งทำให้ความเข้าใจง่ายขึ้นมาก ในความเป็นจริง ในวงจรไฟฟ้า ศักย์ค่อยๆ ลดลงในกระบวนการเคลื่อนที่ผ่านสายไฟและส่วนประกอบต่างๆ ที่รวมอยู่ในการเชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำ

โครงร่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมบอกเป็นนัยว่ามีการเปิดใช้ตามลำดับที่แน่นอน ตามลำดับ ยิ่งกว่านั้นความแข็งแกร่งในปัจจุบันของพวกมันทั้งหมดเท่ากัน องค์ประกอบเหล่านี้สร้างแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดบนไซต์ ประจุจะไม่สะสมในโหนดของวงจรไฟฟ้า เพราะไม่เช่นนั้นจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของแรงดันและกระแส ด้วยแรงดันคงที่ กระแสจะถูกกำหนดโดยค่าความต้านทานของวงจร ดังนั้น ในวงจรอนุกรม ความต้านทานจะเปลี่ยนไปหากมีการเปลี่ยนแปลงโหลด

ข้อเสียของรูปแบบดังกล่าวคือในกรณีที่องค์ประกอบหนึ่งล้มเหลว ส่วนที่เหลือก็สูญเสียความสามารถในการทำงานเนื่องจากวงจรเสีย ตัวอย่างคือพวงมาลัยที่ไม่ทำงานหากหลอดไฟดวงหนึ่งเกิดไฟไหม้ นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญจากการเชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งองค์ประกอบต่างๆ สามารถทำงานแยกกันได้

วงจรอนุกรมถือว่าเนื่องจากการเชื่อมต่อระดับเดียวของตัวนำ ความต้านทานจะเท่ากันที่จุดใดก็ได้ในเครือข่าย ความต้านทานรวมเท่ากับผลรวมของการลดแรงดันไฟฟ้าของแต่ละองค์ประกอบของเครือข่าย

ด้วยการเชื่อมต่อประเภทนี้ จุดเริ่มต้นของตัวนำหนึ่งจะเชื่อมต่อกับจุดสิ้นสุดของอีกตัวนำหนึ่ง ลักษณะสำคัญของการเชื่อมต่อคือตัวนำทั้งหมดอยู่บนสายเดียวกันโดยไม่มีกิ่งก้าน และกระแสไฟฟ้าหนึ่งเส้นไหลผ่านแต่ละตัว อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟรวมจะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟแต่ละตัว คุณยังสามารถพิจารณาการเชื่อมต่อจากมุมมองที่ต่างออกไป - ตัวนำทั้งหมดจะถูกแทนที่ด้วยตัวต้านทานที่เทียบเท่าตัวเดียว และกระแสที่อยู่บนนั้นจะเหมือนกับกระแสรวมที่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้งหมด แรงดันไฟรวมที่เท่ากันคือผลรวมของค่าแรงดันไฟในตัวต้านทานแต่ละตัว นี่คือความต่างศักย์ของตัวต้านทาน

การใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมมีประโยชน์เมื่อคุณต้องการเปิดและปิดอุปกรณ์เฉพาะโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น กริ่งไฟฟ้าสามารถส่งเสียงได้เฉพาะเมื่อมีการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟและปุ่มเท่านั้น กฎข้อแรกกล่าวว่าหากไม่มีกระแสไฟฟ้าอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบของวงจรก็จะไม่อยู่ในส่วนที่เหลือ ดังนั้นหากมีกระแสไฟฟ้าอยู่ในตัวนำไฟฟ้าตัวหนึ่งก็จะอยู่ในตัวนำไฟฟ้าตัวอื่น อีกตัวอย่างหนึ่งคือไฟฉายที่ใช้แบตเตอรี่ ซึ่งจะส่องสว่างเมื่อมีแบตเตอรี่ หลอดไฟทำงาน และปุ่มกดเท่านั้น

ในบางกรณี โครงการต่อเนื่องไม่สามารถใช้งานได้จริง ในอพาร์ตเมนต์ที่ระบบไฟส่องสว่างประกอบด้วยโคมไฟ โคมระย้า โคมระย้าจำนวนมาก คุณไม่ควรจัดรูปแบบประเภทนี้ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเปิดและปิดไฟในห้องพักทุกห้องพร้อมกัน เพื่อจุดประสงค์นี้ ควรใช้การเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อให้สามารถเปิดไฟในแต่ละห้องได้

การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำ

ในวงจรขนาน ตัวนำคือเซต ตัวต้านทานปลายบางส่วนถูกประกอบเป็นโหนดหนึ่งและอีกปลายหนึ่งรวมอยู่ในโหนดที่สอง สันนิษฐานว่าแรงดันไฟฟ้าในการเชื่อมต่อแบบขนานจะเท่ากันในทุกส่วนของวงจร ส่วนขนานของวงจรไฟฟ้าเรียกว่ากิ่งและผ่านระหว่างโหนดเชื่อมต่อสองโหนดซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน แรงดันไฟฟ้านี้เท่ากับค่าของตัวนำแต่ละตัว ผลรวมของอินดิเคเตอร์ซึ่งเป็นส่วนกลับของความต้านทานของกิ่งก้าน ก็ผกผันกับความต้านทานของส่วนที่แยกจากกันของวงจรวงจรขนาน

ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม ระบบคำนวณความต้านทานของตัวนำแต่ละตัวจะแตกต่างกัน ในกรณีของวงจรขนาน กระแสจะไหลผ่านกิ่ง ซึ่งเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของวงจรและลดความต้านทานรวม เมื่อตัวต้านทานหลายตัวที่มีค่าใกล้เคียงกันเชื่อมต่อแบบขนาน ความต้านทานรวมของวงจรไฟฟ้าดังกล่าวจะน้อยกว่าตัวต้านทาน 1 ตัว เท่ากับจำนวนตัวต้านทานในวงจร

แต่ละสาขามีตัวต้านทานหนึ่งตัว และกระแสไฟฟ้า เมื่อถึงจุดแตกแขนง จะถูกแบ่งและแยกไปตามตัวต้านทานแต่ละตัว ค่าสุดท้ายจะเท่ากับผลรวมของกระแสบนความต้านทานทั้งหมด ตัวต้านทานทั้งหมดจะถูกแทนที่ด้วยตัวต้านทานที่เทียบเท่าตัวเดียว เมื่อใช้กฎของโอห์ม ค่าความต้านทานจะชัดเจน - ในวงจรคู่ขนาน ค่าส่วนกลับของความต้านทานบนตัวต้านทานจะถูกรวมเข้าด้วยกัน

ด้วยวงจรนี้ ค่าปัจจุบันจะแปรผกผันกับค่าความต้านทาน กระแสในตัวต้านทานไม่ได้เชื่อมต่อกัน ดังนั้นหากปิดตัวใดตัวหนึ่ง จะไม่ส่งผลกระทบต่อตัวอื่นๆ เลย ด้วยเหตุนี้จึงใช้รูปแบบดังกล่าวในอุปกรณ์จำนวนมาก

เมื่อพิจารณาถึงความเป็นไปได้ของการใช้วงจรคู่ขนานในชีวิตประจำวัน ขอแนะนำให้สังเกตระบบไฟส่องสว่างของอพาร์ตเมนต์ โคมไฟและโคมระย้าทั้งหมดต้องต่อขนานกัน ซึ่งในกรณีนี้ การเปิดและปิดหนึ่งในนั้นจะไม่ส่งผลต่อการทำงานของหลอดอื่นๆ จึงเพิ่ม สวิตซ์ หลอดไฟแต่ละดวงในสาขาวงจร คุณสามารถเปิดและปิดหลอดไฟที่เกี่ยวข้องได้ตามต้องการ หลอดไฟอื่นๆ ทั้งหมดทำงานอย่างอิสระ

เครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดเชื่อมต่อขนานกับสายส่งไฟฟ้า 220 V จากนั้นจึงต่อเข้ากับแผงสวิตช์ นั่นคืออุปกรณ์ทั้งหมดเชื่อมต่อโดยไม่คำนึงถึงการเชื่อมต่อของอุปกรณ์อื่น

กฎของอนุกรมและการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำ

เพื่อความเข้าใจโดยละเอียดในทางปฏิบัติของสารประกอบทั้งสองประเภท เราขอเสนอสูตรที่อธิบายกฎของสารประกอบประเภทนี้ การคำนวณกำลังสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมนั้นแตกต่างกัน

ในวงจรอนุกรม มีความแรงของกระแสเท่ากันในตัวนำทั้งหมด:

ผม = I1 = I2

ตามกฎของโอห์ม การเชื่อมต่อตัวนำประเภทนี้จะอธิบายแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี ดังนั้น ในกรณีของวงจรอนุกรม แรงดันไฟฟ้าจะเท่ากัน:

U1 = IR1, U2 = IR2.

นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้ารวมจะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของตัวนำแต่ละตัว:

U = U1 + U2 = ฉัน(R1 + R2) = IR

ความต้านทานรวมของวงจรไฟฟ้าคำนวณเป็นผลรวมของความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของตัวนำทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงจำนวนของพวกเขา

ในกรณีของวงจรขนาน แรงดันไฟรวมของวงจรจะใกล้เคียงกับแรงดันของแต่ละองค์ประกอบ:

U1 = U2 = คุณ

และกำลังรวมของกระแสไฟฟ้าคำนวณเป็นผลรวมของกระแสที่มีอยู่ในตัวนำทั้งหมดที่อยู่ในแนวขนาน:

ผม = I1 + I2

เพื่อให้แน่ใจว่าเครือข่ายไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด จำเป็นต้องเข้าใจสาระสำคัญของการเชื่อมต่อทั้งสองประเภทและนำไปใช้อย่างเหมาะสม โดยใช้กฎหมายและคำนวณความสมเหตุสมผลของการใช้งานจริง

การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวนำ

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและความต้านทานแบบขนานสามารถรวมกันในวงจรไฟฟ้าเดียวได้หากจำเป็น ตัวอย่างเช่น อนุญาตให้เชื่อมต่อตัวต้านทานแบบขนานในอนุกรมกับตัวต้านทานอื่นหรือกลุ่มของตัวต้านทานชนิดอื่น ประเภทนี้ถือเป็นแบบรวมหรือแบบผสม

ในกรณีเช่นนี้ ความต้านทานรวมคำนวณโดยการหาผลรวมของค่าสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานในระบบและสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ก่อนอื่นคุณต้องคำนวณความต้านทานที่เท่ากันของตัวต้านทานแบบอนุกรม แล้วตามด้วยองค์ประกอบของเส้นขนาน การเชื่อมต่อแบบอนุกรมถือเป็นลำดับความสำคัญ และวงจรประเภทรวมนี้มักใช้ในเครื่องใช้ในครัวเรือนและเครื่องใช้ในบ้าน

ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงประเภทของการเชื่อมต่อของตัวนำในวงจรไฟฟ้าและตามกฎของการทำงานเราสามารถเข้าใจสาระสำคัญของการจัดระเบียบวงจรของเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนส่วนใหญ่ได้อย่างเต็มที่ ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม การคำนวณความต้านทานและความแรงของกระแสไฟจะแตกต่างกัน เมื่อรู้หลักการคำนวณและสูตรแล้ว คุณสามารถใช้การจัดวงจรแต่ละประเภทเพื่อเชื่อมต่อองค์ประกอบต่างๆ อย่างดีที่สุดและมีประสิทธิภาพสูงสุด

บทความที่คล้ายกัน: