რა განსხვავებაა სერიულ კავშირსა და პარალელურს შორის. პარალელური და სერიული კავშირი. გამტარების სერიული და პარალელური შეერთებები. ნგრევის პარალელური წინააღმდეგობის მაგალითი

ერთ-ერთი საყრდენი, რომელზეც ეყრდნობა მრავალი კონცეფცია ელექტრონიკაში, არის გამტარების სერიული და პარალელური კავშირის კონცეფცია. უბრალოდ აუცილებელია ვიცოდეთ ძირითადი განსხვავებები ამ კავშირის ტიპებს შორის. ამის გარეშე შეუძლებელია ერთი სქემის გაგება და წაკითხვა.

Ძირითადი პრინციპები

ელექტრული დენი გადადის გამტარში წყაროდან მომხმარებელამდე (დატვირთვა). ყველაზე ხშირად, სპილენძის კაბელი არჩეულია დირიჟორად. ეს გამოწვეულია დირიჟორზე დაყენებული მოთხოვნით: მან ადვილად უნდა გამოუშვას ელექტრონები.

კავშირის მეთოდის მიუხედავად, ელექტრული დენი მოძრაობს პლუსიდან მინუსზე. სწორედ ამ მიმართულებით მცირდება პოტენციალი. უნდა გვახსოვდეს, რომ მავთულს, რომლის მეშვეობითაც დენი მიედინება, ასევე აქვს წინააღმდეგობა. მაგრამ მისი მნიშვნელობა ძალიან მცირეა. ამიტომ ისინი უგულებელყოფილია. დირიჟორის წინააღმდეგობა ითვლება ნულამდე. თუ გამტარს აქვს წინააღმდეგობა, მას ჩვეულებრივ რეზისტორს უწოდებენ.

პარალელური კავშირი

ამ შემთხვევაში, ჯაჭვში შემავალი ელემენტები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ორი კვანძით. მათ არ აქვთ კავშირი სხვა კვანძებთან. ასეთი კავშირის მქონე მიკროსქემის მონაკვეთებს ჩვეულებრივ ტოტებს უწოდებენ. პარალელური კავშირის დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

უფრო გასაგებ ენაზე რომ ვთქვათ, ამ შემთხვევაში ყველა გამტარი ერთ ბოლოში ერთ კვანძშია დაკავშირებული, მეორე ბოლოში კი მეორეში. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ ელექტრული დენი დაყოფილია ყველა ელემენტად. ამის გამო, მთელი მიკროსქემის გამტარობა იზრდება.

დირიჟორების წრეში ამ გზით შეერთებისას, თითოეული მათგანის ძაბვა იგივე იქნება. მაგრამ მთელი მიკროსქემის დენის სიძლიერე განისაზღვრება, როგორც ყველა ელემენტში გამავალი დენების ჯამი. Ohm-ის კანონის გათვალისწინებით, მარტივი მათემატიკური გამოთვლებით მიიღება საინტერესო ნიმუში: მთლიანი მიკროსქემის მთლიანი წინააღმდეგობის ორმხრივი განისაზღვრება, როგორც თითოეული ცალკეული ელემენტის წინააღმდეგობის ორმხრივი ჯამი. ამ შემთხვევაში მხედველობაში მიიღება მხოლოდ პარალელურად დაკავშირებული ელემენტები.

სერიული კავშირი

ამ შემთხვევაში, ჯაჭვის ყველა ელემენტი დაკავშირებულია ისე, რომ ისინი არ ქმნიან ერთ კვანძს. კავშირის ამ მეთოდს აქვს ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი. ეს მდგომარეობს იმაში, რომ თუ ერთ-ერთი დირიჟორი ვერ იმუშავებს, ყველა შემდგომი ელემენტი ვერ იმუშავებს. ასეთი სიტუაციის ნათელი მაგალითია ჩვეულებრივი გირლანდი. თუ რომელიმე ნათურა იწვის, მთელი გირლანდი წყვეტს მუშაობას.

ელემენტების სერიული კავშირი განსხვავებულია იმით, რომ მიმდინარე სიძლიერე ყველა დირიჟორში თანაბარია. რაც შეეხება წრედის ძაბვას, ის უდრის ცალკეული ელემენტების ძაბვების ჯამს.

ამ წრეში დირიჟორები სათითაოდ უკავშირდება წრედს. ეს ნიშნავს, რომ მთელი მიკროსქემის წინააღმდეგობა შედგება თითოეული ელემენტისთვის დამახასიათებელი ინდივიდუალური წინააღმდეგობებისაგან. ანუ მიკროსქემის მთლიანი წინააღმდეგობა უდრის ყველა გამტარის წინააღმდეგობების ჯამს. იგივე დამოკიდებულება შეიძლება გამოვიდეს მათემატიკურად ოჰმის კანონის გამოყენებით.

შერეული სქემები

არის სიტუაციები, როდესაც ერთ დიაგრამაზე შეგიძლიათ იხილოთ ელემენტების სერიული და პარალელური კავშირი. ამ შემთხვევაში ისინი საუბრობენ შერეულ ნაერთზე. ასეთი სქემების გაანგარიშება ხორციელდება ცალკე დირიჟორების თითოეული ჯგუფისთვის.

ასე რომ, მთლიანი წინააღმდეგობის დასადგენად, საჭიროა პარალელურად დაკავშირებული ელემენტების წინაღობა და სერიულად დაკავშირებული ელემენტების წინააღმდეგობის დამატება. ამ შემთხვევაში დომინანტურია სერიული კავშირი. ანუ ჯერ გამოითვლება. და მხოლოდ ამის შემდეგ განისაზღვრება პარალელური კავშირის მქონე ელემენტების წინააღმდეგობა.

LED-ების შეერთება

მიკროსქემის ორი ტიპის დამაკავშირებელი ელემენტების საფუძვლების ცოდნა, შეგიძლიათ გაიგოთ სხვადასხვა ელექტრო მოწყობილობებისთვის სქემების შექმნის პრინციპი. მოდით შევხედოთ მაგალითს. დიდწილად დამოკიდებულია დენის წყაროს ძაბვაზე.

დაბალი ქსელის ძაბვისას (5 ვ-მდე), LED-ები სერიულად არის დაკავშირებული. ამ შემთხვევაში, უღელტეხილის ტიპის კონდენსატორი და ხაზოვანი რეზისტორები ხელს შეუწყობს ელექტრომაგნიტური ჩარევის დონის შემცირებას. LED-ების გამტარობა იზრდება სისტემის მოდულატორების გამოყენებით.

ქსელის ძაბვით 12 ვ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სერიული, ასევე პარალელური ქსელის კავშირი. სერიული კავშირის შემთხვევაში გამოიყენება გადართვის დენის წყაროები. თუ სამი LED-ის ჯაჭვია აწყობილი, მაშინ შეგიძლიათ გააკეთოთ გამაძლიერებლის გარეშე. მაგრამ თუ წრე მოიცავს უფრო მეტ ელემენტს, მაშინ აუცილებელია გამაძლიერებელი.

მეორე შემთხვევაში, ანუ პარალელური კავშირით, აუცილებელია გამოიყენოთ ორი ღია რეზისტორები და გამაძლიერებელი (3 ა-ზე მეტი გამტარუნარიანობით). უფრო მეტიც, პირველი რეზისტორი დამონტაჟებულია გამაძლიერებლის წინ, ხოლო მეორე - შემდეგ.

მაღალი ქსელის ძაბვისას (220 ვ) მიმართავენ სერიულ კავშირს. ამ შემთხვევაში, დამატებით გამოიყენება ოპერაციული გამაძლიერებლები და დაქვეითებული დენის წყაროები.

დენი ელექტრულ წრეში გადის დირიჟორებით ძაბვის წყაროდან დატვირთვამდე, ანუ ნათურებსა და მოწყობილობებამდე. უმეტეს შემთხვევაში, სპილენძის მავთულები გამოიყენება გამტარებად. წრე შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე ელემენტს სხვადასხვა წინააღმდეგობით. ინსტრუმენტის წრეში დირიჟორები შეიძლება იყოს დაკავშირებული პარალელურად ან სერიულად, ასევე შეიძლება იყოს შერეული ტიპები.

წინააღმდეგობის მქონე მიკროსქემის ელემენტს რეზისტორი ეწოდება. გამტარების პარალელური და სერიული ელექტრული კავშირები ხასიათდება ერთი მუშაობის პრინციპით, რომლის მიხედვითაც დენი მიედინება პლუსიდან მინუსამდე და შესაბამისად მცირდება პოტენციალი. ელექტრულ წრეებში, გაყვანილობის წინააღმდეგობა აღებულია როგორც 0, რადგან ის უმნიშვნელოდ დაბალია.

პარალელური კავშირი ვარაუდობს, რომ მიკროსქემის ელემენტები დაკავშირებულია წყაროსთან პარალელურად და ჩართულია ერთდროულად. სერიული კავშირი ნიშნავს, რომ წინააღმდეგობის გამტარები დაკავშირებულია მკაცრი თანმიმდევრობით ერთმანეთის მიყოლებით.

გაანგარიშებისას გამოიყენება იდეალიზაციის მეთოდი, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს გაგებას. სინამდვილეში, ელექტრულ სქემებში, პოტენციალი თანდათან მცირდება, როდესაც ის მოძრაობს გაყვანილობისა და ელემენტების მეშვეობით, რომლებიც შედის პარალელურ ან სერიულ კავშირში.

დირიჟორების სერიული კავშირი

სერიული კავშირის სქემა ნიშნავს, რომ ისინი ჩართულია გარკვეული თანმიმდევრობით, ერთმანეთის მიყოლებით. უფრო მეტიც, ამჟამინდელი სიძლიერე ყველა მათგანში თანაბარია. ეს ელემენტები ქმნიან მთლიან სტრესს ტერიტორიაზე. მუხტები არ გროვდება ელექტრული წრედის კვანძებში, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში შეინიშნებოდა ძაბვისა და დენის ცვლილება. მუდმივი ძაბვის დროს, დენი განისაზღვრება მიკროსქემის წინააღმდეგობის მნიშვნელობით, ამიტომ სერიულ წრეში, წინააღმდეგობა იცვლება, თუ ერთი დატვირთვა იცვლება.

ამ სქემის მინუსი არის ის ფაქტი, რომ თუ ერთი ელემენტი ვერ ხერხდება, სხვები ასევე კარგავენ ფუნქციონირების უნარს, რადგან წრე გატეხილია. მაგალითი იქნება გირლანდი, რომელიც არ მუშაობს, თუ ერთი ნათურა დაიწვება. ეს არის ძირითადი განსხვავება პარალელური კავშირისგან, რომელშიც ელემენტებს შეუძლიათ ცალკე მოქმედებენ.

თანმიმდევრული წრე ვარაუდობს, რომ გამტარების ერთდონიანი კავშირის გამო, მათი წინააღმდეგობა ტოლია ქსელის ნებისმიერ წერტილში. მთლიანი წინააღმდეგობა უდრის ცალკეული ქსელის ელემენტების ძაბვის შემცირების ჯამს.

ამ ტიპის კავშირით, ერთი დირიჟორის დასაწყისი უკავშირდება მეორის ბოლოს. კავშირის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ ყველა გამტარი ერთ მავთულზეა ტოტების გარეშე და თითოეულ მათგანში ერთი ელექტრული დენი გადის. ამასთან, მთლიანი ძაბვა უდრის თითოეულზე ძაბვების ჯამს. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეხედოთ კავშირს სხვა თვალსაზრისით - ყველა გამტარი იცვლება ერთი ეკვივალენტური რეზისტორით და მასზე არსებული დენი ემთხვევა მთლიან დენს, რომელიც გადის ყველა რეზისტორზე. ექვივალენტური კუმულაციური ძაბვა არის ძაბვის მნიშვნელობების ჯამი თითოეულ რეზისტორზე. ასე ჩნდება პოტენციური განსხვავება რეზისტორს შორის.

გვირილის ჯაჭვის კავშირის გამოყენება სასარგებლოა, როდესაც საჭიროა კონკრეტული მოწყობილობის ჩართვა და გამორთვა. მაგალითად, ელექტრული ზარი შეიძლება დარეკოს მხოლოდ მაშინ, როდესაც არის კავშირი ძაბვის წყაროსთან და ღილაკთან. პირველ წესში ნათქვამია, რომ თუ მიკროსქემის ერთ-ერთ ელემენტზე მაინც არ არის დენი, დანარჩენზე დენი არ იქნება. შესაბამისად, თუ ერთ გამტარში არის დენი, ის ასევე არის დანარჩენებში. კიდევ ერთი მაგალითი იქნება ბატარეაზე მომუშავე ფანარი, რომელიც ანათებს მხოლოდ ბატარეის, მოქმედი ნათურის და ღილაკის დაჭერის შემთხვევაში.

ზოგიერთ შემთხვევაში, თანმიმდევრული წრე არ არის პრაქტიკული. ბინაში, სადაც განათების სისტემა შედგება მრავალი ნათურისგან, სკამისგან, ჭაღებისგან, არ არის საჭირო ამ ტიპის სქემის ორგანიზება, რადგან არ არის საჭირო განათების ჩართვა და გამორთვა ყველა ოთახში ერთდროულად. ამ მიზნით უმჯობესია გამოიყენოთ პარალელური კავშირი, რათა ცალკეულ ოთახებში შუქის ჩართვა შეძლოთ.

გამტარების პარალელური შეერთება

პარალელურ წრეში დირიჟორები წარმოადგენს რეზისტორების ერთობლიობას, რომელთა ზოგიერთი ბოლო იკრიბება ერთ კვანძში, ხოლო მეორე ბოლოები მეორე კვანძში. ვარაუდობენ, რომ პარალელური ტიპის კავშირის ძაბვა ერთნაირია მიკროსქემის ყველა მონაკვეთში. ელექტრული წრედის პარალელური მონაკვეთები ეწოდება ტოტებს და გადის ორ დამაკავშირებელ კვანძს შორის, მათ აქვთ იგივე ძაბვა. ეს ძაბვა უდრის თითოეულ დირიჟორზე არსებულ მნიშვნელობას. ტოტების წინაღობების შებრუნებული ინდიკატორების ჯამი ასევე შებრუნებულია პარალელური წრედის წრედის ცალკეული მონაკვეთის წინააღმდეგობის მიმართ.

პარალელური და სერიული კავშირებისთვის, ინდივიდუალური გამტარების წინააღმდეგობის გაანგარიშების სისტემა განსხვავებულია. პარალელური მიკროსქემის შემთხვევაში, დენი მიედინება ტოტებში, რაც ზრდის მიკროსქემის გამტარობას და ამცირებს მთლიან წინააღმდეგობას. როდესაც პარალელურად არის დაკავშირებული მსგავსი მნიშვნელობების რამდენიმე რეზისტორები, ასეთი ელექტრული წრედის მთლიანი წინააღმდეგობა იქნება ერთ რეზისტორზე ნაკლები რამდენჯერმე ტოლი .

თითოეულ ტოტს აქვს ერთი რეზისტორი, ხოლო ელექტრული დენი, როდესაც ის მიაღწევს განშტოების წერტილს, იყოფა და გადადის თითოეულ რეზისტორიზე, მისი საბოლოო მნიშვნელობა უდრის დენების ჯამს ყველა წინააღმდეგობის დროს. ყველა რეზისტორი იცვლება ერთი ეკვივალენტური რეზისტორით. ოჰმის კანონის გამოყენებით, წინააღმდეგობის მნიშვნელობა ცხადი ხდება - პარალელურ წრეში ჯამდება რეზისტორებზე არსებული წინააღმდეგობების საწინააღმდეგო მნიშვნელობები.

ამ სქემით, მიმდინარე მნიშვნელობა უკუპროპორციულია წინააღმდეგობის მნიშვნელობისა. რეზისტორებში დენები ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული, ასე რომ, თუ რომელიმე მათგანი გამორთულია, ეს არანაირად არ იმოქმედებს სხვებზე. ამ მიზეზით, ეს წრე გამოიყენება ბევრ მოწყობილობაში.

ყოველდღიურ ცხოვრებაში პარალელური მიკროსქემის გამოყენების შესაძლებლობების განხილვისას მიზანშეწონილია გაითვალისწინოთ ბინის განათების სისტემა. ყველა ნათურა და ჭაღი ამ შემთხვევაში უნდა იყოს დაკავშირებული პარალელურად, ერთი მათგანის ჩართვა და გამორთვა არანაირად არ იმოქმედებს დარჩენილი ნათურების მუშაობაზე. ამრიგად, მიკროსქემის ტოტში თითოეული ნათურის ჩამრთველის დამატებით, შეგიძლიათ ჩართოთ და გამორთოთ შესაბამისი შუქი საჭიროებისამებრ. ყველა სხვა ნათურა მუშაობს დამოუკიდებლად.

ყველა ელექტრომოწყობილობა დაკავშირებულია პარალელურად ელექტრულ ქსელში 220 ვ ძაბვით, შემდეგ მათ უერთდებიან. ანუ ყველა მოწყობილობა დაკავშირებულია სხვა მოწყობილობების კავშირის მიუხედავად.

გამტარების რიგისა და პარალელური შეერთების კანონები

ორივე ტიპის კავშირის პრაქტიკაში დეტალური გაგებისთვის ჩვენ წარმოგიდგენთ ფორმულებს, რომლებიც განმარტავს ამ ტიპის კავშირების კანონებს. სიმძლავრის გამოთვლები პარალელური და სერიული კავშირებისთვის განსხვავებულია.

სერიულ წრეში, ყველა გამტარში არის ერთი და იგივე დენი:

ოჰმის კანონის მიხედვით, ამ ტიპის დირიჟორის შეერთებები განსხვავებულად არის ახსნილი სხვადასხვა შემთხვევაში. ასე რომ, სერიული წრედის შემთხვევაში, ძაბვები ერთმანეთის ტოლია:

U1 = IR1, U2 = IR2.

გარდა ამისა, მთლიანი ძაბვა უდრის ცალკეული გამტარების ძაბვების ჯამს:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

ელექტრული წრედის მთლიანი წინააღმდეგობა გამოითვლება როგორც ყველა გამტარის აქტიური წინააღმდეგობების ჯამი, მიუხედავად მათი რაოდენობისა.

პარალელური მიკროსქემის შემთხვევაში, წრედის მთლიანი ძაბვა მსგავსია ცალკეული ელემენტების ძაბვისა:

და ელექტრული დენის მთლიანი სიძლიერე გამოითვლება როგორც დენების ჯამი, რომელიც არსებობს პარალელურად მდებარე ყველა დირიჟორში:

ელექტრული ქსელების მაქსიმალური ეფექტურობის უზრუნველსაყოფად, აუცილებელია ორივე ტიპის კავშირის არსის გაგება და მათი მიზანშეწონილად გამოყენება, კანონების გამოყენებით და პრაქტიკული განხორციელების რაციონალურობის გაანგარიშებით.

გამტარების შერეული კავშირი

საჭიროების შემთხვევაში, სერიული და პარალელური წინააღმდეგობის სქემები შეიძლება გაერთიანდეს ერთ ელექტრულ წრეში. მაგალითად, ნებადართულია პარალელური რეზისტორების დაკავშირება სერიულად ან რეზისტენტთა ჯგუფში ამ ტიპის ითვლება კომბინირებული ან შერეული.

ამ შემთხვევაში, მთლიანი წინააღმდეგობა გამოითვლება სისტემაში პარალელური კავშირისა და სერიული კავშირის მნიშვნელობების შეჯამებით. პირველ რიგში, აუცილებელია გამოვთვალოთ რეზისტორების ექვივალენტური წინააღმდეგობები სერიულ წრეში, შემდეგ კი პარალელური მიკროსქემის ელემენტები. სერიული კავშირი ითვლება პრიორიტეტად და ამ კომბინირებული ტიპის სქემები ხშირად გამოიყენება საყოფაცხოვრებო ტექნიკასა და ტექნიკაში.

ასე რომ, ელექტრულ სქემებში დირიჟორის კავშირების ტიპების გათვალისწინებით და მათი ფუნქციონირების კანონების საფუძველზე, შეგიძლიათ სრულად გაიგოთ საყოფაცხოვრებო ელექტრული ტექნიკის უმეტესობის სქემების ორგანიზაციის არსი. პარალელური და სერიული კავშირებისთვის, წინააღმდეგობის და დენის გაანგარიშება განსხვავებულია. გაანგარიშებისა და ფორმულების პრინციპების ცოდნით, შეგიძლიათ კომპეტენტურად გამოიყენოთ მიკროსქემის ორგანიზაციის თითოეული ტიპი ელემენტების ოპტიმალური გზით და მაქსიმალური ეფექტურობით დასაკავშირებლად.

როდესაც რამდენიმე დენის მიმღები ერთდროულად არის დაკავშირებული ერთსა და იმავე ქსელთან, ეს მიმღები მარტივად შეიძლება ჩაითვალოს უბრალოდ ერთი მიკროსქემის ელემენტებად, რომელთაგან თითოეულს აქვს საკუთარი წინააღმდეგობა.

ზოგიერთ შემთხვევაში ეს მიდგომა საკმაოდ მისაღები გამოდის: რეზისტორებად შეიძლება აღვიქვათ ინკანდესენტური ნათურები, ელექტრო გამათბობლები და ა.შ. ანუ, მოწყობილობები შეიძლება შეიცვალოს მათი წინააღმდეგობებით და მარტივია მიკროსქემის პარამეტრების გამოთვლა.

დენის მიმღების შეერთების მეთოდი შეიძლება იყოს ერთ-ერთი შემდეგი: სერიული, პარალელური ან შერეული ტიპის კავშირი.

სერიული კავშირი

როდესაც რამდენიმე მიმღები (რეზისტორები) დაკავშირებულია სერიულ წრეში, ანუ პირველის მეორე ტერმინალი უკავშირდება მეორის პირველ ტერმინალს, მეორის მეორე ტერმინალი უკავშირდება მესამეს პირველ ტერმინალს, მეორეს. მესამეს ტერმინალი უერთდება მეოთხეს პირველ ტერმინალს და ა.შ., მაშინ როცა ასეთი წრე მიეერთება დენის წყაროს, იმავე სიდიდის I დენი შემოვა წრედის ყველა ელემენტში. ეს იდეა ილუსტრირებულია შემდეგი ფიგურით.

მოწყობილობების მათი წინააღმდეგობებით ჩანაცვლების შემდეგ, ჩვენ გადავიყვანთ ნახატს წრედ, შემდეგ წინააღმდეგობები R1-დან R4-მდე, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, თითოეული მიიღებს გარკვეულ ძაბვას, რაც მთლიანობაში მისცემს EMF-ს მნიშვნელობას ენერგიის წყაროს ტერმინალებზე. . სიმარტივისთვის, შემდგომში ჩვენ გამოვსახავთ წყაროს გალვანური ელემენტის სახით.

ძაბვის ვარდნას დენის და წინააღმდეგობის მეშვეობით გამოვხატავთ, მივიღებთ გამონათქვამს მიმღების სერიების სქემის ეკვივალენტური წინააღმდეგობისთვის: რეზისტორების სერიული კავშირის ჯამური წინააღმდეგობა ყოველთვის უდრის ყველა წინააღმდეგობის ალგებრულ ჯამს, რომლებიც ქმნიან ამ წრეს. . და რადგან მიკროსქემის თითოეულ მონაკვეთზე ძაბვები შეიძლება მოიძებნოს ოჰმის კანონიდან (U = I*R, U1 = I*R1, U2 = I*R2 და ა.შ.) და E = U, მაშინ ჩვენი წრედისთვის ვიღებთ:

ელექტრომომარაგების ტერმინალებზე ძაბვა უდრის ძაბვის ვარდნათა ჯამს თითოეულ სერიასთან დაკავშირებულ მიმღებზე, რომლებიც ქმნიან წრეს.

ვინაიდან დენი მიედინება იმავე მნიშვნელობის მთელ წრეში, სამართლიანია იმის თქმა, რომ ძაბვები სერიასთან დაკავშირებულ მიმღებებზე (რეზისტორებზე) დაკავშირებულია ერთმანეთთან წინააღმდეგობების პროპორციულად. და რაც უფრო მაღალია წინააღმდეგობა, მით მეტი იქნება მიმღებზე გამოყენებული ძაბვა.

n რეზისტორების სერიული შეერთებისთვის ერთი და იგივე წინაღობის Rk, მთლიანი მიკროსქემის ეკვივალენტური ჯამური წინააღმდეგობა იქნება n-ჯერ მეტი თითოეულ ამ წინაღობაზე: R = n*Rk. შესაბამისად წრეში თითოეულ რეზისტორზე გამოყენებული ძაბვები ერთმანეთის ტოლი იქნება და n-ჯერ ნაკლები იქნება მთელ წრედზე დაყენებულ ძაბვაზე: Uk = U/n.

დენის მიმღების სერიული კავშირი ხასიათდება შემდეგი თვისებებით: თუ თქვენ შეცვლით წრეში ერთ-ერთი მიმღების წინააღმდეგობას, შეიცვლება ძაბვები წრეში დარჩენილ მიმღებებზე; თუ ერთ-ერთი მიმღები იშლება, დენი გაჩერდება მთელ წრეში, ყველა სხვა მიმღებში.

ამ მახასიათებლების გამო სერიული კავშირი იშვიათია და ის გამოიყენება მხოლოდ იქ, სადაც ქსელის ძაბვა აღემატება მიმღებების ნომინალურ ძაბვას, ალტერნატივის არარსებობის შემთხვევაში.

მაგალითად, 220 ვოლტიანი ძაბვით, შეგიძლიათ იკვებოთ თანაბარი სიმძლავრის ორი სერიით დაკავშირებული ნათურა, რომელთაგან თითოეული გათვლილია 110 ვოლტზე. თუ ამ ნათურებს აქვთ განსხვავებული ნომინალური სიმძლავრე იმავე ნომინალური მიწოდების ძაბვის დროს, მაშინ ერთი მათგანი გადატვირთული იქნება და, სავარაუდოდ, მყისიერად დაიწვება.

პარალელური კავშირი

მიმღების პარალელური შეერთება გულისხმობს თითოეული მათგანის დაკავშირებას ელექტრული წრეში წყვილ წერტილებს შორის ისე, რომ ისინი წარმოქმნიან პარალელურ ტოტებს, რომელთაგან თითოეული იკვებება წყაროს ძაბვით. სიცხადისთვის, მოდით კვლავ შევცვალოთ მიმღებები მათი ელექტრული წინააღმდეგობებით, რათა მივიღოთ დიაგრამა, რომელიც მოსახერხებელია პარამეტრების გამოსათვლელად.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, პარალელური კავშირის შემთხვევაში, რეზისტორებიდან თითოეული განიცდის იგივე ძაბვას. და Ohm-ის კანონის შესაბამისად გვაქვს: I1=U/R1, I2=U/R2, I3=U/R3.

აქ მე ვარ წყაროს მიმდინარეობა. კირჩჰოფის პირველი კანონი მოცემულ წრედისთვის საშუალებას გვაძლევს ჩამოვწეროთ დენის გამონათქვამი მის დაუტოტავ ნაწილში: I = I1+I2+I3.

მაშასადამე, მიკროსქემის ელემენტების პარალელური კავშირის მთლიანი წინააღმდეგობა შეიძლება მოიძებნოს ფორმულიდან:

წინააღმდეგობის ორმხრივს ეწოდება გამტარობა G, ასევე შეიძლება ჩაიწეროს რამდენიმე პარალელურად დაკავშირებული ელემენტისაგან შემდგარი წრედის გამტარობის ფორმულა: G = G1 + G2 + G3. მიკროსქემის გამტარობა მისი შემქმნელი რეზისტორების პარალელური შეერთების შემთხვევაში ტოლია ამ რეზისტორების გამტარებლობის ალგებრული ჯამის. შესაბამისად, როდესაც წრეს ემატება პარალელური მიმღებები (რეზისტორები), წრედის მთლიანი წინააღმდეგობა მცირდება და შესაბამისად გაიზრდება მთლიანი გამტარობა.

პარალელურად დაკავშირებული მიმღებებისგან შემდგარ წრეში დენი ნაწილდება მათ შორის მათი გამტარებლობის პირდაპირპროპორციულად, ანუ მათი წინააღმდეგობის უკუპროპორციულად. აქ შეგვიძლია მივცეთ ანალოგი ჰიდრავლიკისგან, სადაც წყლის ნაკადი ნაწილდება მილების მეშვეობით მათი განივი კვეთის შესაბამისად, მაშინ უფრო დიდი განივი კვეთა ნაკლები წინააღმდეგობის, ანუ უფრო დიდი გამტარობის მსგავსია.

თუ წრე შედგება რამდენიმე (n) იდენტური რეზისტორისგან, რომლებიც დაკავშირებულია პარალელურად, მაშინ მიკროსქემის მთლიანი წინაღობა იქნება n-ჯერ ნაკლები, ვიდრე ერთ-ერთი რეზისტორების წინააღმდეგობა, ხოლო დენი თითოეულ რეზისტორზე იქნება n-ჯერ ნაკლები. მთლიანი დენი: R = R1/n; I1 = I/n.

წრე, რომელიც შედგება პარალელურად დაკავშირებული მიმღებებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია დენის წყაროსთან, ხასიათდება იმით, რომ თითოეული მიმღები ენერგიულია ენერგიის წყაროდან.

ელექტროენერგიის იდეალური წყაროსთვის მართებულია შემდეგი განცხადება: როდესაც რეზისტორები დაკავშირებულია ან გამორთულია წყაროსთან პარალელურად, დანარჩენ დაკავშირებულ რეზისტორებში დენები არ შეიცვლება, ანუ თუ პარალელურ წრეში ერთი ან მეტი მიმღები ჩაიშლება, დანარჩენი იგივე რეჟიმში გააგრძელებს მუშაობას.

ამ მახასიათებლების გამო, პარალელურ კავშირს აქვს მნიშვნელოვანი უპირატესობა სერიულ კავშირთან შედარებით და ამ მიზეზით, ეს არის პარალელური კავშირი, რომელიც ყველაზე გავრცელებულია ელექტრო ქსელებში. მაგალითად, ჩვენს სახლებში არსებული ყველა ელექტრომოწყობილობა გათვლილია საყოფაცხოვრებო ქსელთან პარალელურად დასაკავშირებლად და თუ ერთს გამორთავთ, დანარჩენს საერთოდ არ დააზარალებს.

სერიების და პარალელური სქემების შედარება

მიმღების შერეული შეერთებისას ვგულისხმობთ ისეთ კავშირს, როცა ნაწილი ან რამდენიმე მათგანი ერთმანეთთან სერიულად არის დაკავშირებული, ხოლო მეორე ნაწილი ან რამდენიმე პარალელურად. ამ შემთხვევაში, მთელი ჯაჭვი შეიძლება ჩამოყალიბდეს ასეთი ნაწილების ერთმანეთთან სხვადასხვა შეერთებისგან. მაგალითად, განიხილეთ დიაგრამა:

სამი სერიით დაკავშირებული რეზისტორები დაკავშირებულია დენის წყაროსთან, კიდევ ორი ​​დაკავშირებულია ერთ-ერთ მათგანთან პარალელურად, ხოლო მესამე დაკავშირებულია მთელ წრედთან. მიკროსქემის მთლიანი წინააღმდეგობის დასადგენად, ისინი გადიან თანმიმდევრულ გარდაქმნებს: რთული წრე თანმიმდევრულად მცირდება მარტივ ფორმამდე, თანმიმდევრულად გამოითვლება თითოეული რგოლის წინააღმდეგობა და ასე იპოვება მთლიანი ექვივალენტური წინააღმდეგობა.

ჩვენი მაგალითისთვის. ჯერ იპოვნეთ სერიულად დაკავშირებული ორი რეზისტორების R4 და R5 მთლიანი წინააღმდეგობა, შემდეგ R2-თან მათი პარალელური კავშირის წინააღმდეგობა, შემდეგ დაამატეთ R1 და R3 მიღებულ მნიშვნელობას და შემდეგ გამოთვალეთ მთელი მიკროსქემის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა, პარალელის ჩათვლით. ფილიალი R6.

პრაქტიკაში სხვადასხვა მიზნებისათვის გამოიყენება დენის მიმღების დამაკავშირებელი სხვადასხვა მეთოდი კონკრეტული პრობლემების გადასაჭრელად. მაგალითად, შერეული კავშირი შეიძლება მოიძებნოს გლუვ დატენვის სქემებში მძლავრ დენის წყაროებში, სადაც დატვირთვა (დიოდური ხიდის შემდეგ კონდენსატორები) ჯერ იღებს ენერგიას სერიულად რეზისტორის მეშვეობით, შემდეგ რეზისტორი შუნტირდება რელეს კონტაქტებით, და დატვირთვა არის პარალელურად უკავშირდება დიოდურ ხიდს.

ანდრეი პოვნი

თანმიმდევრული კავშირი არის მიკროსქემის ელემენტების შეერთება, რომელშიც წრეში შემავალ ყველა ელემენტში ჩნდება ერთი და იგივე დენი I (ნახ. 1.4).

კირჩჰოფის მეორე კანონის (1.5) საფუძველზე, მთლიანი წრედის მთლიანი ძაბვა U უდრის ცალკეულ მონაკვეთებში ძაბვების ჯამს:

U = U 1 + U 2 + U 3 ან IR eq = IR 1 + IR 2 + IR 3,

საიდანაც მოჰყვება

R eq = R 1 + R 2 + R 3.

ამრიგად, მიკროსქემის ელემენტების სერიაში შეერთებისას, მიკროსქემის მთლიანი ექვივალენტური წინააღმდეგობა უდრის ცალკეული მონაკვეთების წინააღმდეგობების არითმეტიკული ჯამის. შესაბამისად, წრედ შეერთებული წინაღობების ნებისმიერი რაოდენობის მქონე წრე შეიძლება შეიცვალოს მარტივი სქემით ერთი ექვივალენტური წინააღმდეგობის R eq (ნახ. 1.5). ამის შემდეგ, მიკროსქემის გამოთვლა მცირდება მთელი წრედის I დენის განსაზღვრამდე ოჰმის კანონის მიხედვით.

და ზემოაღნიშნული ფორმულების გამოყენებით გამოთვალეთ ძაბვის ვარდნა U 1 , U 2 , U 3 ელექტრული წრედის შესაბამის მონაკვეთებში (ნახ. 1.4).

ელემენტების თანმიმდევრული კავშირის მინუსი არის ის, რომ თუ ერთი ელემენტი მაინც ვერ ხერხდება, მიკროსქემის ყველა სხვა ელემენტის მუშაობა ჩერდება.

ელექტრული წრე ელემენტების პარალელური შეერთებით

პარალელური კავშირი არის კავშირი, რომლის დროსაც წრედში შემავალი ელექტროენერგიის ყველა მომხმარებელი იმყოფება ერთნაირი ძაბვის ქვეშ (ნახ. 1.6).

ამ შემთხვევაში, ისინი დაკავშირებულია ორ მიკროსქემის კვანძთან a და b და კირჩჰოფის პირველი კანონის საფუძველზე შეგვიძლია დავწეროთ, რომ მთლიანი წრედის მთლიანი დენი უდრის ცალკეული განშტოებების დენების ალგებრული ჯამის:

მე = მე 1 + მე 2 + მე 3, ე.ი.

საიდანაც გამომდინარეობს, რომ

.

იმ შემთხვევაში, როდესაც ორი წინააღმდეგობა R 1 და R 2 დაკავშირებულია პარალელურად, ისინი იცვლება ერთი ექვივალენტური წინააღმდეგობით.

.

(1.6) მიმართებიდან გამომდინარეობს, რომ წრედის ეკვივალენტური გამტარობა უდრის ცალკეული ტოტების გამტარებლობის არითმეტიკული ჯამის:

გ ეკვ = გ 1 + გ 2 + გ 3.

პარალელურად დაკავშირებულ მომხმარებელთა რიცხვის მატებასთან ერთად იზრდება g eq წრედის გამტარობა და პირიქით, მთლიანი წინააღმდეგობა R eq მცირდება.

ძაბვები ელექტრულ წრეში პარალელურად დაკავშირებული წინაღობებით (ნახ. 1.6)

U = IR eq = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3.

Აქედან გამომდინარეობს, რომ

იმათ. წრეში დენი ნაწილდება პარალელურ ტოტებს შორის მათი წინააღმდეგობის უკუპროპორციით.

პარალელურად დაკავშირებული მიკროსქემის მიხედვით, ნებისმიერი სიმძლავრის მომხმარებლები, რომლებიც განკუთვნილია იმავე ძაბვაზე, მოქმედებენ ნომინალურ რეჟიმში. უფრო მეტიც, ერთი ან მეტი მომხმარებლის ჩართვა ან გამორთვა არ ახდენს გავლენას სხვების მუშაობაზე. აქედან გამომდინარე, ეს წრე არის მთავარი წრე მომხმარებლების ელექტრო ენერგიის წყაროსთან დასაკავშირებლად.

ელექტრული წრე ელემენტების შერეული შეერთებით

შერეული კავშირი არის კავშირი, რომელშიც წრე შეიცავს პარალელური და სერიით დაკავშირებული წინააღმდეგობების ჯგუფებს.

ნახ. 1.7, ექვივალენტური წინააღმდეგობის გაანგარიშება იწყება წრედის ბოლოდან. გამოთვლების გასამარტივებლად ვივარაუდოთ, რომ ამ წრეში ყველა წინააღმდეგობა ერთნაირია: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 5 =R. წინააღმდეგობები R 4 და R 5 დაკავშირებულია პარალელურად, მაშინ მიკროსქემის განყოფილების წინააღმდეგობა cd უდრის:

.

ამ შემთხვევაში, ორიგინალური წრე (ნახ. 1.7) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი ფორმით (ნახ. 1.8):

დიაგრამაზე (ნახ. 1.8) წინააღმდეგობა R 3 და R cd დაკავშირებულია სერიულად, შემდეგ კი მიკროსქემის განყოფილების რეკლამის წინააღმდეგობა უდრის:

.

შემდეგ დიაგრამა (ნახ. 1.8) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემოკლებული ვერსიით (ნახ. 1.9):

დიაგრამაზე (ნახ. 1.9) წინაღობა R 2 და R ad დაკავშირებულია პარალელურად, მაშინ წრიული განყოფილების წინაღობა ab უდრის.

.

წრე (ნახ. 1.9) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გამარტივებული ვერსიით (ნახ. 1.10), სადაც R 1 და R ab წინააღმდეგობები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული.

მაშინ თავდაპირველი წრედის ექვივალენტური წინააღმდეგობა (ნახ. 1.7) ტოლი იქნება:

გარდაქმნების შედეგად თავდაპირველი წრე (ნახ. 1.7) წარმოდგენილია წრედის სახით (ნახ. 1.11) ერთი წინაღობის R ეკვ. დენების და ძაბვების გამოთვლა მიკროსქემის ყველა ელემენტისთვის შეიძლება განხორციელდეს Ohm-ისა და Kirchhoff-ის კანონების მიხედვით.

ერთფაზიანი სინეუსოიდური დენის წრფივი წრედები.

სინუსოიდური EMF-ის მიღება. . სინუსოიდური დენის ძირითადი მახასიათებლები

სინუსოიდური დენების მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ისინი უზრუნველყოფენ ელექტროენერგიის ყველაზე ეკონომიურ წარმოებას, გადაცემას, განაწილებას და გამოყენებას. მათი გამოყენების მიზანშეწონილობა განპირობებულია იმით, რომ გენერატორების, ელექტროძრავების, ტრანსფორმატორების და ელექტროგადამცემი ხაზების ეფექტურობა ამ შემთხვევაში ყველაზე მაღალია.

წრფივ სქემებში სინუსოიდულად ცვალებადი დენების მისაღებად აუცილებელია ე. დ.ს. ასევე შეიცვალა სინუსოიდური კანონის მიხედვით. განვიხილოთ სინუსოიდური EMF-ის წარმოქმნის პროცესი. უმარტივესი სინუსოიდური EMF გენერატორი შეიძლება იყოს მართკუთხა ხვეული (ჩარჩო), რომელიც თანაბრად ბრუნავს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში კუთხური სიჩქარით. ω (ნახ. 2.1, ბ).

მაგნიტური ნაკადი გადის ხვეულში, როდესაც ხვეული ბრუნავს ა ბ გ დიწვევს (იწვევს) მასში ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის საფუძველზე EMF ე . დატვირთვა დაკავშირებულია გენერატორთან ჯაგრისების გამოყენებით 1 , დაჭერით ორ სრიალ რგოლზე 2 , რომლებიც თავის მხრივ დაკავშირებულია კოჭთან. Coil გამოწვეული მნიშვნელობა ა ბ გ დე. დ.ს. დროის ყოველ მომენტში მაგნიტური ინდუქციის პროპორციულია IN, კოჭის აქტიური ნაწილის ზომა ლ = აბ + დკდა მისი მოძრაობის სიჩქარის ნორმალური კომპონენტი ველთან შედარებით ვნ:

ე = ბლვნ (2.1)

სად INდა ლ- მუდმივი მნიშვნელობები, ა ვნ- ცვლადი α კუთხიდან გამომდინარე. სიჩქარის გამოხატვა v ნკოჭის ხაზოვანი სიჩქარის მეშვეობით ვ, ვიღებთ

ე = Blv·sinα (2.2)

გამოხატულებაში (2.2) პროდუქტი ბლვ= კონსტ. ამიტომ, ე. დ.ს., რომელიც გამოწვეულია მაგნიტურ ველში მბრუნავ ხვეულში, არის კუთხის სინუსოიდური ფუნქცია α .

თუ კუთხე α = π/2, შემდეგ პროდუქტი ბლვფორმულაში (2.2) არის ინდუცირებული ე-ის მაქსიმალური (ამპლიტუდა) მნიშვნელობა. დ.ს. E m = ბლვ. მაშასადამე, გამონათქვამი (2.2) შეიძლება დაიწეროს ფორმით

e = Eმsina (2.3)

იმიტომ რომ α არის ბრუნვის კუთხე დროში ტ, შემდეგ, მისი გამოხატვა კუთხური სიჩქარით ω , შეგვიძლია დავწეროთ α = ωtდა გადაწერეთ ფორმულა (2.3) ფორმაში

e = Eმsinωt (2.4)

სად ე- მყისიერი მნიშვნელობა ე. დ.ს. რგოლში; α = ωt- ე-ს მნიშვნელობის დამახასიათებელი ფაზა. დ.ს. დროის მოცემულ მომენტში.

აღსანიშნავია, რომ მყისიერი ე. დ.ს. დროის უსასრულოდ მცირე პერიოდში შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივ მნიშვნელობად, შესაბამისად, ე. დ.ს. ე, ვოლტაჟი დადა დინებები მემოქმედებს პირდაპირი დენის კანონები.

სინუსოიდური სიდიდეები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გრაფიკულად სინუსოიდებითა და მბრუნავი ვექტორებით. მათი სინუსოიდების სახით გამოსახვისას, რაოდენობების მყისიერი მნიშვნელობები გამოსახულია ორდინატზე გარკვეული მასშტაბით, ხოლო დრო გამოსახულია აბსცისაზე. თუ სინუსოიდური სიდიდე წარმოდგენილია მბრუნავი ვექტორებით, მაშინ ვექტორის სიგრძე სკალაზე ასახავს სინუსოიდის ამპლიტუდას, საწყის დროს აბსცისის ღერძის დადებითი მიმართულებით ჩამოყალიბებული კუთხე უდრის საწყის ფაზას და ვექტორის ბრუნვის სიჩქარე უდრის კუთხის სიხშირეს. სინუსოიდური სიდიდეების მყისიერი მნიშვნელობები არის მბრუნავი ვექტორის პროგნოზები ორდინატულ ღერძზე. უნდა აღინიშნოს, რომ რადიუსის ვექტორის ბრუნვის დადებითი მიმართულება ითვლება საათის ისრის საწინააღმდეგოდ ბრუნვის მიმართულებად. ნახ. გამოსახულია მყისიერი e მნიშვნელობების 2.2 გრაფიკი. დ.ს. ედა ე".

თუ მაგნიტის პოლუსების წყვილთა რაოდენობა p ≠ 1, შემდეგ ხვეულის ერთ შემობრუნებაში (იხ. სურ. 2.1) ხდება გვცვლილებების სრული ციკლები ე. დ.ს. თუ კოჭის კუთხური სიხშირე (როტორი) ნრევოლუციები წუთში, მაშინ პერიოდი შემცირდება pnერთხელ. შემდეგ სიხშირე ე. d.s., ანუ პერიოდების რაოდენობა წამში,

ვ = პნ / 60

ნახ. 2.2 ცხადია, რომ ωТ = 2π, სად

ω = 2π / T = 2πf (2.5)

ზომა ω , f სიხშირის პროპორციული და რადიუსის ვექტორის ბრუნვის კუთხური სიჩქარის ტოლია, კუთხური სიხშირე ეწოდება. კუთხური სიხშირე გამოიხატება რადიანებში წამში (რადი/წმ) ან 1/წმ.

გრაფიკულად გამოსახული ნახ. 2.2 ე. დ.ს. ედა ე"შეიძლება აღწერილი იყოს გამონათქვამებით

e = Eმsinωt; e" = E"მsin (ωt + ψე") .

Აქ ωtდა ωt + ψე"- ე-ს მნიშვნელობების დამახასიათებელი ფაზები. დ.ს. ედა ე"დროის მოცემულ მომენტში; ψ ე"- საწყისი ფაზა, რომელიც განსაზღვრავს ე. დ.ს. ე" t = 0-ზე. ე. დ.ს. ესაწყისი ეტაპი არის ნული ( ψ ე = 0 ). კუთხე ψ ყოველთვის ითვლიან სინუსოიდური მნიშვნელობის ნულოვანი მნიშვნელობიდან, როდესაც იგი გადადის უარყოფითიდან დადებით მნიშვნელობებზე საწყისზე (t = 0). ამ შემთხვევაში, დადებითი საწყისი ეტაპი ψ (ნახ. 2.2) დაყენებულია საწყისის მარცხნივ (უარყოფითი მნიშვნელობებისკენ). ωt), ხოლო უარყოფითი ფაზა - მარჯვნივ.

თუ ორი ან მეტი სინუსოიდური სიდიდე, რომელიც იცვლება ერთიდაიგივე სიხშირით, არ აქვს იგივე სინუსოიდური საწყისი დროში, მაშინ ისინი გადაადგილდებიან ერთმანეთთან შედარებით ფაზაში, ანუ ფაზას გარეთ არიან.

კუთხის განსხვავება φ საწყის ფაზებში სხვაობის ტოლი, ფაზის ცვლის კუთხეს უწოდებენ. ფაზის ცვლა იმავე სახელწოდების სინუსოიდულ სიდიდეებს შორის, მაგალითად ორ ე. დ.ს. ან ორი დინება, აღნიშნავენ α . ფაზის ცვლის კუთხე დენის და ძაბვის სინუსოიდებს ან მათ მაქსიმალურ ვექტორებს შორის აღინიშნება ასოებით φ (ნახ. 2.3).

როდესაც სინუსოიდური სიდიდეებისთვის ფაზური სხვაობა უდრის ±π , მაშინ ისინი ფაზაში საპირისპიროა, მაგრამ თუ ფაზის სხვაობა ტოლია ±π/2, მაშინ ამბობენ, რომ ისინი კვადრატში არიან. თუ საწყისი ფაზები ერთნაირია იმავე სიხშირის სინუსოიდური რაოდენობებისთვის, ეს ნიშნავს, რომ ისინი ფაზაში არიან.

სინუსოიდური ძაბვა და დენი, რომელთა გრაფიკები წარმოდგენილია ნახ. 2.3 აღწერილია შემდეგნაირად:

u = Uმცოდვა (ω t+ψ u) ; მე = მემცოდვა (ω t+ψ მე) , (2.6)

და ფაზის კუთხე დენსა და ძაბვას შორის (იხ. ნახ. 2.3) ამ შემთხვევაში φ = ψ u - ψ მე.

განტოლებები (2.6) შეიძლება სხვაგვარად დაიწეროს:

u = Uმsin (ωt + ψმე + φ) ; მე = მემsin (ωt + ψu - φ) ,

იმიტომ რომ ψ u = ψ მე + φ და ψ მე = ψ u - φ .

ამ გამონათქვამებიდან გამომდინარეობს, რომ ძაბვა მიჰყავს დენს ფაზაში კუთხით φ (ან დენი არ არის ფაზაში ძაბვის კუთხით φ ).

სინუსოიდური ელექტრული სიდიდეების გამოსახვის ფორმები.

ნებისმიერი სინუსოიდულად ცვალებადი ელექტრული რაოდენობა (დენი, ძაბვა, ემფ) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ანალიტიკური, გრაფიკული და რთული ფორმით.

1). ანალიტიკურიპრეზენტაციის ფორმა

მე = მე მცოდვა ( ω·ტ + ψ მე), u = უ მცოდვა ( ω·ტ + ψ u), ე = ე მცოდვა ( ω·ტ + ψ ე),

სად მე, u, ე- სინუსოიდური დენის, ძაბვის, EMF-ის მყისიერი მნიშვნელობა, ანუ მნიშვნელობები დროის განხილულ მომენტში;

მე მ , უ მ , ე მ- სინუსოიდური დენის ამპლიტუდები, ძაბვა, EMF;

(ω·ტ + ψ ) – ფაზის კუთხე, ფაზა; ω = 2·π/ თ- კუთხოვანი სიხშირე, რომელიც ახასიათებს ფაზის ცვლილების სიჩქარეს;

ψ მე, ψ შენ, ψ e - დენის, ძაბვის, EMF-ის საწყისი ფაზები ითვლება სინუსოიდური ფუნქციის გადასვლის წერტილიდან დადებით მნიშვნელობამდე დროის დათვლის დაწყებამდე ( ტ= 0). საწყის ფაზას შეიძლება ჰქონდეს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი მნიშვნელობა.

მყისიერი დენის და ძაბვის მნიშვნელობების გრაფიკები ნაჩვენებია ნახ. 2.3

ძაბვის საწყისი ფაზა საწყისიდან მარცხნივ არის გადატანილი და დადებითია ψ u > 0, დენის საწყისი ფაზა გადაადგილებულია საწყისიდან მარჯვნივ და არის უარყოფითი ψ მე< 0. Алгебраическая величина, равная разности начальных фаз двух синусоид, называется сдвигом фаз φ . ფაზის ცვლა ძაბვასა და დენს შორის

φ = ψ შენ - ψ მე = ψ შენ - (- ψ ი) = ψ u+ ψ მე.

სქემების გამოსათვლელად ანალიტიკური ფორმის გამოყენება რთული და მოუხერხებელია.

პრაქტიკაში, საქმე უნდა იყოს არა სინუსოიდური სიდიდის მყისიერ მნიშვნელობებთან, არამედ რეალურთან. ყველა გაანგარიშება ხორციელდება ეფექტური მნიშვნელობებისთვის, სხვადასხვა ელექტრო მოწყობილობების რეიტინგული მონაცემები მიუთითებს ეფექტურ მნიშვნელობებზე (დენი, ძაბვა), ელექტრული საზომი ხელსაწყოების უმეტესობა აჩვენებს ეფექტურ მნიშვნელობებს. ეფექტური დენი არის პირდაპირი დენის ეკვივალენტი, რომელიც წარმოქმნის იგივე რაოდენობის სითბოს რეზისტორში, ამავე დროს, როგორც ალტერნატიული დენი. ეფექტური მნიშვნელობა დაკავშირებულია ამპლიტუდის მარტივ მიმართებაში

2). ვექტორისინუსოიდური ელექტრული სიდიდის გამოსახვის ფორმა არის ვექტორი, რომელიც ბრუნავს დეკარტის კოორდინატულ სისტემაში, დასაწყისით 0 წერტილიდან, რომლის სიგრძე უდრის სინუსოიდური სიდიდის ამპლიტუდას, x ღერძთან მიმართებაში კუთხე მისი საწყისია. ფაზა, ხოლო ბრუნვის სიხშირე არის ω = 2πf. მოცემული ვექტორის პროექცია y-ღერძზე ნებისმიერ დროს განსაზღვრავს განსახილველი სიდიდის მყისიერ მნიშვნელობას.

ბრინჯი. 2.4

სინუსოიდური ფუნქციების ამსახველი ვექტორების ერთობლიობას ვექტორული დიაგრამა ეწოდება, ნახ. 2.4

3). კომპლექსისინუსოიდური ელექტრული სიდიდეების პრეზენტაცია აერთიანებს ვექტორული დიაგრამების სიცხადეს სქემების ზუსტ ანალიტიკურ გამოთვლებთან.

ბრინჯი. 2.5

ჩვენ გამოვსახავთ დენსა და ძაბვას ვექტორებად კომპლექსურ სიბრტყეზე, ნახ. 2.5 აბსცისის ღერძი ეწოდება რეალური რიცხვების ღერძს და არის დანიშნული +1 , ორდინატთა ღერძს წარმოსახვითი რიცხვების ღერძი ეწოდება და აღინიშნება +j. (ზოგიერთ სახელმძღვანელოში მითითებულია რეალური რიცხვების ღერძი რე, ხოლო წარმოსახვითთა ღერძი არის მე). განვიხილოთ ვექტორები უ და მე დროის მომენტში ტ= 0. თითოეული ეს ვექტორი შეესაბამება კომპლექსურ რიცხვს, რომელიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სამი ფორმით:

ა). ალგებრული

უ = უ’+ jU"

მე = მე’ – jI",

სად უ", უ", მე", მე” – ვექტორების პროგნოზები რეალური და წარმოსახვითი რიცხვების ღერძებზე.

ბ). საჩვენებელი

სად უ, მე– ვექტორების მოდულები (სიგრძეები); ე- ბუნებრივი ლოგარითმის საფუძველი; ბრუნვის ფაქტორები, რადგან მათზე გამრავლება შეესაბამება ვექტორების ბრუნვას რეალური ღერძის დადებითი მიმართულების მიმართ საწყისი ფაზის ტოლი კუთხით.

V). ტრიგონომეტრიული

უ = უ· (კოს ψ u+ ჯცოდვა ψ u)

მე = მე· (კოს ψ მე - ჯცოდვა ψ მე).

ამოცანების ამოხსნისას ძირითადად იყენებენ ალგებრულ ფორმას (შეკრებისა და გამოკლების ოპერაციებისთვის) და ექსპონენციალურ ფორმას (გამრავლებისა და გაყოფის ოპერაციებისთვის). მათ შორის კავშირი დამყარებულია ეილერის ფორმულით

ე ჯψ = cos ψ + ჯცოდვა ψ .

განშტოებული ელექტრული სქემები

დირიჟორების პარალელური და სერიული კავშირი არის ელექტრული წრედის გადართვის მეთოდები. ნებისმიერი სირთულის ელექტრული სქემები შეიძლება იყოს წარმოდგენილი ამ აბსტრაქციების გამოყენებით.

განმარტებები

დირიჟორების შეერთების ორი გზა შესაძლებელია თვითნებური სირთულის წრედის გაანგარიშების გამარტივება:

• წინა დირიჟორის დასასრული პირდაპირ უკავშირდება შემდეგის დასაწყისს - კავშირს სერიული ეწოდება. იქმნება ჯაჭვი. შემდეგი ბმულის ჩასართავად, თქვენ უნდა გატეხოთ ელექტრული წრე იქ ახალი გამტარის ჩასმით.
• გამტარების საწყისები დაკავშირებულია ერთი წერტილით, ბოლოები მეორით, შეერთებას ეწოდება პარალელური. ლიგატს ჩვეულებრივ ტოტს უწოდებენ. თითოეული ინდივიდუალური დირიჟორი ქმნის ფილიალს. საერთო წერტილებს უწოდებენ ელექტრული ქსელის კვანძებს.

პრაქტიკაში უფრო ხშირია გამტარების შერეული შეერთება, ზოგი სერიულად, ზოგი პარალელურად. თქვენ უნდა დაარღვიოთ ჯაჭვი მარტივ სეგმენტებად და მოაგვაროთ პრობლემა თითოეულისთვის ცალკე. თვითნებურად რთული ელექტრული წრე შეიძლება აღწერილი იყოს დირიჟორების პარალელური, სერიული შეერთებით. ასე კეთდება პრაქტიკაში.

გამტარების პარალელური და სერიული კავშირის გამოყენება

ტერმინები, რომლებიც გამოიყენება ელექტრო სქემებზე

თეორია ემსახურება მყარი ცოდნის ჩამოყალიბების საფუძველს, ცოტამ თუ იცის, თუ როგორ განსხვავდება ძაბვა (პოტენციური განსხვავება) ძაბვის ვარდნისგან. ფიზიკის თვალსაზრისით, შიდა წრე არის დენის წყარო, რომელსაც გარეთ მდებარე წრე ეწოდება. დემარკაცია ხელს უწყობს ველის განაწილების სწორად აღწერას. დენი მუშაობს. უმარტივეს შემთხვევაში, სითბოს წარმოქმნა მიჰყვება ჯოულ-ლენცის კანონს. დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც მოძრაობენ ქვედა პოტენციალისკენ, ეჯახებიან კრისტალურ გისოსს და გამოყოფენ ენერგიას. წინააღმდეგობები თბება.

მოძრაობის უზრუნველსაყოფად აუცილებელია დირიჟორის ბოლოებში პოტენციური სხვაობის შენარჩუნება. ამას ეწოდება წრედის მონაკვეთის ძაბვა. თუ თქვენ უბრალოდ მოათავსებთ გამტარს მინდორში ელექტროგადამცემი ხაზების გასწვრივ, დენი შემოვა და ძალიან ხანმოკლე იქნება. პროცესი დასრულდება წონასწორობის დაწყებით. გარე ველი დაბალანსდება მუხტების საკუთარი ველით, საპირისპირო მიმართულებით. დენი გაჩერდება. პროცესი რომ გახდეს უწყვეტი, საჭიროა გარეგანი ძალა.

დენის წყარო მოქმედებს როგორც ასეთი ძრავა ელექტრული წრედის მოძრაობისთვის. პოტენციალის შესანარჩუნებლად, მუშაობა კეთდება შიგნით. ქიმიური რეაქცია, როგორც გალვანურ უჯრედში, მექანიკური ძალები - ჰიდროელექტროსადგურის გენერატორი. წყაროს შიგნით მუხტები მოძრაობენ ველის საპირისპირო მიმართულებით. ამაზე გარე ძალების მუშაობა მიმდინარეობს. შეგიძლიათ ზემოხსენებული ფორმულირებების პერიფრაზირება და თქვათ:

• მიკროსქემის გარე ნაწილი, სადაც მუხტები მოძრაობენ, მინდორმა გაიტაცა.
• მიკროსქემის ინტერიერი, სადაც მუხტები მოძრაობენ ძაბვის საწინააღმდეგოდ.

გენერატორი (მიმდინარე წყარო) აღჭურვილია ორი ბოძით. ნაკლებ პოტენციალს ნეგატიურს უწოდებენ, მეორეს პოზიტიურს. ალტერნატიული დენის შემთხვევაში ბოძები განუწყვეტლივ იცვლიან ადგილებს. მუხტების მოძრაობის მიმართულება არ არის მუდმივი. დენი მიედინება დადებითი პოლუსიდან უარყოფით პოლუსზე. დადებითი მუხტების მოძრაობა პოტენციალის შემცირების მიმართულებით მიდის. ამ ფაქტის მიხედვით შემოღებულია პოტენციური ვარდნის კონცეფცია:

წრედის მონაკვეთის პოტენციური ვარდნა არის პოტენციალის შემცირება მონაკვეთში. ფორმალურად, ეს არის დაძაბულობა. პარალელური წრის ტოტებისთვის იგივეა.

ძაბვის ვარდნა სხვა რამესაც ნიშნავს. სითბოს დანაკარგების დამახასიათებელი მნიშვნელობა რიცხობრივად უდრის დენის ნამრავლს და განყოფილების აქტიურ წინააღმდეგობას. ოჰმის და კირჩჰოფის კანონები, რომლებიც ქვემოთ განვიხილავთ, ჩამოყალიბებულია ამ შემთხვევისთვის. ელექტროძრავებსა და ტრანსფორმატორებში პოტენციური განსხვავება შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს ძაბვის ვარდნისგან. ეს უკანასკნელი ახასიათებს დანაკარგებს აქტიურ წინააღმდეგობაში, ხოლო პირველი ითვალისწინებს მიმდინარე წყაროს სრულ მუშაობას.

ფიზიკური პრობლემების გადაჭრისას, გამარტივებისთვის, ძრავა შეიძლება შეიცავდეს EMF-ს, რომლის მოქმედების მიმართულება ეწინააღმდეგება ენერგიის წყაროს მოქმედებას. მხედველობაში მიიღება წინაღობის რეაქტიული ნაწილის მეშვეობით ენერგიის დაკარგვის ფაქტი. სასკოლო და საუნივერსიტეტო ფიზიკის კურსები რეალობისგან იზოლირებულობით გამოირჩევა. ამიტომაც სტუდენტები ღია პირით უსმენენ ელექტროტექნიკაში მიმდინარე მოვლენებს. ინდუსტრიული რევოლუციის წინა პერიოდში მეცნიერმა აღმოაჩინეს თეორეტიკოსისა და ნიჭიერი ექსპერიმენტატორის როლი. ამაზე ღიად საუბრობენ კირხჰოფის ნაწარმოებების წინასიტყვაობა (გეორგ ოჰმის ნაწარმოებები რუსულად არ არის თარგმნილი). მასწავლებლები ფაქტიურად იზიდავდნენ ხალხს დამატებითი ლექციებით, ვიზუალური, საოცარი ექსპერიმენტებით.

Ohm-ისა და Kirchhoff-ის კანონები, რომლებიც გამოიყენება დირიჟორების სერიულ და პარალელურ კავშირებზე

ოჰმის და კირჩჰოფის კანონები გამოიყენება რეალური პრობლემების გადასაჭრელად. პირველმა გამოიტანა თანასწორობა წმინდა ემპირიულად - ექსპერიმენტულად - მეორე დაიწყო პრობლემის მათემატიკური ანალიზით, შემდეგ კი მისი გამოცნობები პრაქტიკით გამოსცადა. აქ არის რამდენიმე ინფორმაცია, რომელიც დაგეხმარებათ პრობლემის მოგვარებაში:

გამოთვალეთ ელემენტების წინააღმდეგობა სერიულად და პარალელური შეერთებით

რეალური სქემების გამოთვლის ალგორითმი მარტივია. აქ მოცემულია რამდენიმე პუნქტი განსახილველ თემასთან დაკავშირებით:

1. სერიულად დაკავშირებისას, წინაღობები ჯამდება პარალელურად დაკავშირებისას, გამტარებლობა ჯამდება:
   1. რეზისტორებისთვის კანონი გადაწერილია უცვლელი სახით. პარალელური კავშირით, საბოლოო წინააღმდეგობა უდრის ორიგინალის ნამრავლს, გაყოფილი მთლიან რაოდენობაზე. თანმიმდევრობის შემთხვევაში, ნომინალი ჯამდება.
   2. ინდუქციური მოქმედება მოქმედებს როგორც რეაქტიულობა (j*ω*L) და იქცევა როგორც ჩვეულებრივი რეზისტორი. ფორმულის დაწერის მხრივ არაფრით განსხვავდება. ნიუანსი, ნებისმიერი წმინდა წარმოსახვითი წინაღობისთვის, არის ის, რომ თქვენ უნდა გაამრავლოთ შედეგი j ოპერატორზე, წრიული სიხშირე ω (2*Pi*f). როდესაც ინდუქტორები სერიულად არის დაკავშირებული, მნიშვნელობები ჯამდება, როდესაც ინდუქტორები პარალელურად არის დაკავშირებული, საპასუხო მნიშვნელობები ემატება.
   3. ტევადობის წარმოსახვითი წინააღმდეგობა იწერება: -j/ω*С. ადვილი შესამჩნევია: სერიული კავშირის მნიშვნელობების შეკრებით, ვიღებთ ფორმულას ზუსტად ისე, როგორც ეს იყო რეზისტორებისა და ინდუქციებისთვის პარალელურ კავშირში. კონდენსატორებისთვის პირიქითაა. პარალელურად დაკავშირებისას, მნიშვნელობები ემატება სერიულად დაკავშირებისას, ემატება საპასუხო მნიშვნელობები.

თეზისები ადვილად შეიძლება გავრცელდეს თვითნებურ შემთხვევებზე. ძაბვის ვარდნა ორ ღია სილიკონის დიოდზე ჯამის ტოლია. პრაქტიკაში ეს არის 1 ვოლტი, ზუსტი მნიშვნელობა დამოკიდებულია ნახევარგამტარული ელემენტის ტიპზე და მახასიათებლებზე. დენის წყაროები განიხილება ანალოგიურად: სერიებში დაკავშირებისას, რეიტინგები ემატება. პარალელურად ხშირად გვხვდება ქვესადგურებში, სადაც ტრანსფორმატორები განლაგებულია გვერდიგვერდ. ძაბვა იგივე იქნება (კონტროლირებადი აღჭურვილობით), გაყოფილი ტოტებს შორის. ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი მკაცრად თანაბარია, რაც ბლოკავს უარყოფითი ეფექტების წარმოქმნას.

ზოგს უჭირს: პარალელურად არის დაკავშირებული სხვადასხვა რეიტინგის ორი ბატარეა. შემთხვევა აღწერილია კირხჰოფის მეორე კანონით, ფიზიკა ვერ წარმოიდგენს რაიმე სირთულეს. თუ ორი წყაროს რეიტინგი არათანაბარია, საშუალო არითმეტიკული აღებულია, თუ ორივეს შიდა წინააღმდეგობა უგულებელყოფილია. წინააღმდეგ შემთხვევაში, კირჩჰოფის განტოლებები ამოხსნილია ყველა კონტურისთვის. უცნობი დენები იქნება (სულ სამი), რომელთა ჯამური რაოდენობა ტოლია განტოლებათა რიცხვის. სრული გაგებისთვის მოწოდებულია ნახატი.

კირჩჰოფის განტოლებების ამოხსნის მაგალითი

მოდით შევხედოთ სურათს: პრობლემის პირობების მიხედვით, წყარო E1 უფრო ძლიერია ვიდრე E2. წრეში დენების მიმართულებას საღი აზრიდან ვიღებთ. მაგრამ არასწორად რომ ჩასულიყვნენ, პრობლემის გადაჭრის შემდეგ ერთი უარყოფითი ნიშნით აღმოჩნდებოდა. მაშინ საჭირო გახდა მიმართულების შეცვლა. ცხადია, დენი მიედინება გარე წრეში, როგორც ნაჩვენებია ფიგურაში. ჩვენ ვადგენთ კირჩჰოფის განტოლებებს სამი სქემისთვის, ეს არის შემდეგი:

1. პირველი (ძლიერი) წყაროს მუშაობა იხარჯება გარე წრეში დენის შექმნაზე, მეზობლის სისუსტის დაძლევაზე (დენი I2).
2. მეორე წყარო არ ასრულებს სასარგებლო სამუშაოს დატვირთვაზე და ებრძვის პირველს. სხვა გზა არ არის ამის თქმა.

სხვადასხვა რეიტინგის ბატარეების პარალელურად დაკავშირება, რა თქმა უნდა, საზიანოა. რა შეინიშნება ქვესადგურში ტრანსფორმატორების გამოყენებისას სხვადასხვა გადაცემის კოეფიციენტებით. გათანაბრების დენები არ არის სასარგებლო. პარალელურად მიერთებული სხვადასხვა ბატარეები იწყებენ ეფექტურად ფუნქციონირებას, როდესაც ძლიერი დაეცემა სუსტის დონემდე.