מעגלים חשמליים לינאריים לא מסועפים ומסועפים עם אספקה ​​אחת

אם מספר רב של אלמנטים פסיביים יחד עם מקור של e. וכו ' ג. יוצרים מעגל חשמלי, החיבור ביניהם יכול להיעשות בדרכים שונות. ישנן הסכמות האופייניות הבאות לחיבורים כאלה.

חיבור טורי של אלמנטים זהו החיבור הפשוט ביותר. עם חיבור זה, אותו זרם זורם בכל מרכיבי המעגל. על פי תכנית זו, ניתן לחבר את כל האלמנטים הפסיביים של המעגל, ואז המעגל יהיה בלתי מסועף במעגל יחיד (איור 1., א), או שניתן יהיה לחבר רק חלק מהאלמנטים של המעגל הרב-מעגלי. מְחוּבָּר.

אם n אלמנטים מחוברים בסדרה בהם זורם אותו זרם I, אזי המתח במסופי המעגל יהיה שווה לסכום נפילות המתח ב-n אלמנטים המחוברים בסדרה, כלומר.

אוֹ:

כאשר Rek היא התנגדות המעגל המקבילה.

לכן, ההתנגדות המקבילה של אלמנטים פסיביים המחוברים בסדרה שווה לסכום ההתנגדויות של אלמנטים אלה... הסכימה החשמלית (איור.1, א) ניתן להציג מעגל שווה ערך (איור 1, ב), המורכב מאלמנט אחד עם התנגדות שווה ערך Rek

אורז. 1. סכימה של חיבור טורי של אלמנטים ליניאריים (א) והסכמה המקבילה לה (ב)

כאשר מחשבים מעגל עם אלמנטים מחוברים בסדרה במתח נתון של מקור הכוח וההתנגדויות של האלמנטים, הזרם במעגל מחושב לפי חוק אוהם:

נפילת מתח על פני האלמנט kth

תלוי לא רק בהתנגדות של אלמנט זה, אלא גם בהתנגדות המקבילה Rek, כלומר בהתנגדות של אלמנטים אחרים במעגל. זהו חסרון משמעותי של חיבור טורי של אלמנטים. במקרה המגביל, כאשר ההתנגדות של אלמנט כלשהו במעגל משתווה לאינסוף (מעגל פתוח), הזרם בכל מרכיבי המעגל הופך לאפס.

מכיוון שכאשר מחובר בסדרה, הזרם בכל מרכיבי המעגל זהה, היחס בין ירידת המתח באלמנטים שווה ליחס ההתנגדויות של אלמנטים אלה:

חיבור מקביל של אלמנטים - זהו חיבור שבו אותו מתח מופעל על כל רכיבי המעגל. על פי ערכת החיבור המקביל, ניתן לחבר את כל האלמנטים הפסיביים של המעגל (איור 2, א) או רק חלק מהם. כל אלמנט מחובר מקביל יוצר ענף נפרד. לכן, המעגל עם חיבור מקביל של אלמנטים המוצגים באיור. 2, א, למרות שזהו מעגל פשוט (מכיוון שהוא מכיל רק שני צמתים), הוא מסועף באותו הזמן.

אורז. 2. סכימה של חיבור מקבילי של אלמנטים ליניאריים (א) והסכמה המקבילה לה (ב)

בכל ענף מקביל, הזרם

כאשר Gk היא המוליכות של הענף kth.

מ החוק הראשון של קירכהוף

אוֹ

כאשר Gec היא מוליכות המעגל המקבילה.

לכן, כאשר אלמנטים פסיביים מחוברים במקביל, המוליכות המקבילה שלהם שווה לסכום המוליכות של האלמנטים הללו... המוליכות המקבילה תמיד גדולה מהמוליכות של כל חלק מהענפים המקבילים. מוליכות שוות ערך GEK תואמת להתנגדות שווה ערך Rek = 1 / Gek.

ואז המעגל המקביל שמוצג באיור. 2, א, יהיה הצורה המוצגת באיור. 2, ב. ניתן לקבוע מהמעגל הזה את הזרם בחלק הלא מסועף של המעגל עם חיבור מקבילי של אלמנטים לפי חוק אוהם:

לכן, אם מתח האספקה ​​קבוע, אז עם עלייה במספר האלמנטים המחוברים במקביל (מה שמוביל לעלייה במוליכות השווה), גדל הזרם בחלק הבלתי מסועף של המעגל (זרם אספקת החשמל).

מתוך הנוסחה

ניתן לראות שהזרם בכל ענף תלוי רק בהולכה של אותו ענף ואינו תלוי בהולכה של ענפים אחרים. העצמאות של מצבי הסתעפות מקבילים זה מזה היא יתרון חשוב של חיבור מקביל של אלמנטים פסיביים. במתקנים תעשייתיים משתמשים ברוב המקרים בחיבור מקביל של מקלטי חשמל. הדוגמה הברורה ביותר היא הכללת מנורות חשמליות לתאורה.

מכיוון שבחיבור מקביל מופעל אותו מתח על כל האלמנטים והזרם בכל ענף הוא פרופורציונלי למוליכות של אותו ענף, יחס הזרמים בענפים מקבילים שווה ליחס המוליכות של ענפים אלו, או ביחס הפוך ליחס ההתנגדויות שלהם:

חיבור מעורב של אלמנטים הוא שילוב של חיבורים סדרתיים ומקבילים. לשרשרת כזו יכולה להיות מספר שונה של צמתים וסניפים. דוגמה לחיבור מעורב מוצגת בתרשים (איור 3, א)

אורז. 3. סכימה של חיבור מעורב של אלמנטים ליניאריים (א) והסכמות המקבילות שלו (ב, ג).

כדי לחשב מעגל כזה, יש צורך לקבוע ברציפות את ההתנגדויות המקבילות עבור אותם חלקים של המעגל שהם רק חיבור סדרתי או רק מקבילי. במעגל הנחשב קיים חיבור סדרתי של אלמנטים בעלי התנגדות R1 ו-R2 וחיבור מקביל של אלמנטים בעלי התנגדות R3 ו-R4. באמצעות היחסים שהושגו בעבר בין הפרמטרים של רכיבי המעגל עם החיבור הסדרתי והמקבילי שלהם, ניתן להחליף את המעגל החשמלי האמיתי ברצף במעגלים שווים.

התנגדות שווה של אלמנטים מחוברים בסדרה

התנגדות שווה של אלמנטים מחוברים מקבילים R3 ו-R4

מעגל שווה ערך עם ההתנגדויות של האלמנטים R12 ו-R34 מוצג באיור. 3, ב. עבור חיבור סדרתי זה של R12 ו-R34, ההתנגדות המקבילה היא

והמעגל המקביל המתאים מוצג באיור. 2, ב. בואו נמצא את הזרם במעגל הזה:

אלה הם זרם האספקה ​​והזרם באלמנטים R1 ו-R2 של המעגל האמיתי.כדי לחשב את הזרמים I3 ו-I4, קבע את המתח בקטע של המעגל עם התנגדות R34 (איור 3, ב):

אז ניתן למצוא את הזרמים I3 ו-I4 על פי חוק אוהם:

באופן דומה, אתה יכול לחשב מספר מעגלים חשמליים אחרים עם חיבור מעורב של אלמנטים פסיביים.

עבור מעגלים מורכבים עם מספר רב של מעגלים ומקורות של e. וכו ' ג. המרה שווה ערך כזו לא תמיד יכולה להתבצע. הם מחושבים בשיטות אחרות.