Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός παράλληλου κυκλώματος

Περιεχόμενο

• Τι είναι μια παράλληλη σύνδεση;
• Υπολογισμός σειρών και παράλληλων ισοδύναμων αντιστάσεων
• Πλεονεκτήματα μιας παράλληλης σύνδεσης

Όταν συνδέονται σε μια σειρά, τα εξαρτήματα είναι διατεταγμένα το ένα μετά το άλλο σαν τα τρένα. Η μπαταρία κινεί το ρεύμα μέσω του κυκλώματος σειράς, το οποίο είναι ένας κλειστός βρόχος, έτσι ώστε το ρεύμα πρέπει να είναι το ίδιο μέσω κάθε αντιστάτη.

Σκεφτείτε τη μπαταρία ως αντλιοστάσιο, ρεύμα ως νερό και αντιστάσεις ως σπίτια. Αυτό το κύκλωμα είναι σαν μια γειτονιά όπου το νερό αντλείται διαδοχικά από όλα τα σπίτια μέχρι να επιστρέψει τελικά στον αντλιοστάσιο. Σε αυτή την περίπτωση, η ίδια ποσότητα νερού πρέπει να ρέει μέσα από κάθε σπίτι.

Ο νόμος του Ohm αναφέρεται στην τάση, το ρεύμα και την αντίσταση και μπορεί να εκφραστεί ως:

V = I × R

Που:

V = Τάση σε αντίσταση

I = ρεύμα μέσω της αντίστασης

R = Αντίσταση

Εάν το ρεύμα είναι το ίδιο μέσω όλων των αντιστάσεων σε σειρά, ο νόμος του Ohm υποδεικνύει ότι η τάση σε ένα μεμονωμένο στοιχείο μπορεί να ποικίλει, ανάλογα με την αντίσταση του.

Τι είναι μια παράλληλη σύνδεση;

Αντίθετα, σε ένα παράλληλο κύκλωμα, οι αντιστάσεις ή οι συσκευές συνδέονται όπως τα σκαλοπάτια μιας σκάλας. Ένα παράλληλο κύκλωμα είναι σαν μια γειτονιά όπου κάθε σπίτι βρίσκεται στον δικό του κλάδο της γραμμής ύδατος και μπορεί να αντλήσει διαφορετική ποσότητα νερού χωρίς να επηρεάζει τους άλλους.

Ο νόμος του Ohm, που εκφράζεται για να υπολογίσει το τρέχον, είναι: I = V / R. Όταν οι παράλληλοι αντιστάτες συνδέονται με τροφοδοσία τάσης, κάθε στοιχείο έχει την ίδια τάση απέναντι, αλλά μπορεί να αντλεί διαφορετικό ρεύμα, και πάλι ανάλογα με την ατομική αντίσταση.

Υπολογισμός σειρών και παράλληλων ισοδύναμων αντιστάσεων

Μια συλλογή σειρών αντιστάσεων R₁, R₂, R₃,. . . είναι ισοδύναμη με μία μόνο αντίσταση, Rs, ίση με το άθροισμα όλων των αντιστάσεων:

R_μικρό = R₁ + R₂ + R₃ + . . .

Ως αποτέλεσμα, η εισαγωγή ενός αντιστάτη σε ένα κύκλωμα σειράς αυξάνει πάντα την ισοδύναμη αντίσταση.

Αντιστάσεις R₁, R₂, R₃,. . . Παράλληλα δρουν επίσης σαν μία μόνο αντίσταση, αλλά ο υπολογισμός της ισοδύναμης αντίστασης R_Π είναι πιο περίπλοκη, δεδομένου:

1 / R_Π = 1 / R₁ + 1 / R₂ + 1 / R₃ + . . .

Προσθέτοντας μια αντίσταση παράλληλα σε ένα κύκλωμα πάντα μειώνεται την ισοδύναμη αντίσταση. Αυτή η σχέση έχει ενδιαφέρουσες επιπτώσεις στον προσδιορισμό των μειονεκτημάτων ή των πλεονεκτημάτων ενός παράλληλου κυκλώματος.

Πλεονεκτήματα μιας παράλληλης σύνδεσης

Τα μειονεκτήματα ή τα πλεονεκτήματα ενός παράλληλου συνδυασμού στοιχείων εξαρτώνται από την κατάσταση. Τα σπίτια, για παράδειγμα, είναι ενσύρματα ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν παράλληλα ηλεκτρικές συσκευές. Όταν ένα ψυγείο συνδέεται σε μια πρίζα κουζίνας, καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να επηρεάζει την τάση ή το ρεύμα στο υπόλοιπο σπίτι - και συνεπώς δεν επηρεάζει τη λειτουργία οποιασδήποτε άλλης συσκευής. Αυτό είναι ένα από τα πλεονεκτήματα μιας παράλληλης σύνδεσης.

Οι βολβοί σε μια σειρά από μοντέρνα φώτα των Χριστουγέννων συνδέονται επίσης παράλληλα. Εάν ένας λαμπτήρας καίει, γίνεται ανοιχτό κύκλωμα που δεν επηρεάζει τους άλλους λαμπτήρες. Το υπόλοιπο της συμβολοσειράς παραμένει φωτισμένο. Επειδή ο μοναδικός σκούρος λαμπτήρας είναι αμέσως προφανής, μπορεί εύκολα να βρεθεί και να αντικατασταθεί - και πάλι ένα πλεονέκτημα ενός παράλληλου κυκλώματος.

Τα χριστουγεννιάτικα φώτα παλαιού τύπου συνδέονταν σε σειρά και ένας λαμπτήρας που καίγεται έπαψε να τρέχει από ολόκληρη τη χορδή, κλείνοντας όλα τα φώτα. Φανταστείτε πόσο δύσκολο θα ήταν να βρείτε το ένα κακό βολβό!

Το μειονέκτημα μιας παράλληλης σύνδεσης γίνεται εμφανές με ένα βραχυκύκλωμα, όπως όταν κάποιος μπλοκάρει ένα σύρμα μεταξύ των δύο επαφών μιας ηλεκτρικής πρίζας. Ένα βραχυκύκλωμα έχει πολύ χαμηλή αντίσταση, η οποία με τη σειρά του προκαλεί ρεύμα στο κύκλωμα να αυξηθεί τρομερά, και να χτυπήσει! Οι σπινθήρες πετούν και η καλωδίωση θερμαίνεται, ενδεχομένως προκαλώντας πυρκαγιά.

Ευτυχώς, η ασφάλεια διαστέλλεται και γίνεται ανοιχτό κύκλωμα. Επειδή είναι σε σειρά με την καλωδίωση, η ασφάλεια ασκεί τη δουλειά της και σταματά την τρέχουσα ροή πριν να καταστραφεί οτιδήποτε.