Dalam fisika, topik koneksi paralel dan seri dipelajari, dan itu tidak hanya konduktor, tetapi juga kapasitor. Penting di sini untuk tidak bingung tentang bagaimana masing-masing terlihat pada diagram. Dan baru kemudian menerapkan formula tertentu. Omong-omong, Anda harus mengingatnya dengan hati.
Bagaimana membedakan kedua senyawa ini?
Perhatikan diagram dengan cermat. Jika kabel direpresentasikan sebagai jalan, maka mobil di atasnya akan memainkan peran resistor. Di jalan lurus tanpa percabangan, mobil melaju satu demi satu, dalam rantai. Sambungan seri konduktor juga terlihat sama. Jalan dalam hal ini dapat memiliki jumlah belokan yang tidak terbatas, tetapi tidak satu persimpangan pun. Tidak peduli bagaimana jalan (kabel) bergoyang, mesin (resistor) akan selalu ditempatkan satu demi satu, dalam satu rantai.
Ini masalah yang sangat berbeda jika koneksi paralel dipertimbangkan. Kemudian resistor dapat dibandingkan dengan atlet di awal. Merekamasing-masing berdiri di jalurnya sendiri, tetapi mereka memiliki arah gerakan yang sama, dan garis finis berada di tempat yang sama. Demikian pula, resistor - masing-masing memiliki kabelnya sendiri, tetapi semuanya terhubung di beberapa titik.
Rumus untuk kekuatan saat ini
Itu selalu dibahas dalam topik "Listrik". Koneksi paralel dan seri mempengaruhi jumlah arus dalam resistor dengan cara yang berbeda. Bagi mereka, rumus diturunkan yang bisa diingat. Tapi cukup dengan mengingat makna yang ditanamkan di dalamnya.
Jadi, arus dalam hubungan seri konduktor selalu sama. Artinya, di masing-masing dari mereka nilai kekuatan saat ini tidak berbeda. Anda dapat menggambar analogi jika Anda membandingkan kawat dengan pipa. Di dalamnya, air selalu mengalir dengan cara yang sama. Dan semua rintangan di jalannya akan tersapu dengan kekuatan yang sama. Sama dengan arus. Oleh karena itu, rumus total arus dalam rangkaian dengan rangkaian resistor seri terlihat seperti ini:
Saya gen=saya 1=saya 2
Di sini, huruf I menunjukkan kekuatan arus. Ini adalah notasi yang umum, jadi Anda harus mengingatnya.
Arus dalam sambungan paralel tidak lagi bernilai konstan. Dengan analogi yang sama dengan pipa, ternyata air akan terbagi menjadi dua aliran jika pipa utama memiliki cabang. Fenomena yang sama diamati dengan arus ketika percabangan kabel muncul di jalurnya. Rumus kuat arus total ketika konduktor dihubungkan secara paralel:
Saya gen=saya 1 + saya 2
Jika percabangan terdiri dari kabel yanglebih dari dua, maka pada rumus di atas akan ada lebih banyak suku dengan bilangan yang sama.
Rumus untuk stres
Ketika suatu rangkaian dianggap di mana konduktor dihubungkan secara seri, tegangan di seluruh bagian ditentukan oleh jumlah nilai-nilai ini pada setiap resistor tertentu. Anda dapat membandingkan situasi ini dengan piring. Akan mudah bagi satu orang untuk memegang salah satunya, dia juga akan dapat mengambil yang kedua di dekatnya, tetapi dengan susah payah. Satu orang tidak akan lagi dapat memegang tiga piring di samping satu sama lain, bantuan satu detik akan diperlukan. Dll. Upaya orang bertambah.
Rumus untuk tegangan total suatu bagian dari rangkaian dengan hubungan seri konduktor terlihat seperti ini:
U gen=U 1 + U 2, di mana U adalah sebutan yang diadopsi untuk tegangan listrik.
Situasi lain muncul jika koneksi paralel resistor dipertimbangkan. Ketika piring ditumpuk di atas satu sama lain, piring itu masih bisa dipegang oleh satu orang. Jadi Anda tidak perlu menambahkan apa pun. Analogi yang sama diamati ketika konduktor dihubungkan secara paralel. Tegangan pada masing-masingnya sama dan sama dengan tegangan yang ada pada semuanya sekaligus. Rumus untuk tegangan total adalah:
U gen=U 1=U 2
Rumus hambatan listrik
Anda tidak dapat lagi menghafalnya, tetapi ketahuilah rumus hukum Ohm dan dapatkan rumus yang diinginkan darinya. Maka dari hukum ini bahwategangan sama dengan hasil kali arus dan hambatan. Yaitu, U=IR, di mana R adalah hambatan.
Kemudian rumus yang Anda perlukan tergantung pada bagaimana konduktor terhubung:
- dalam rangkaian, jadi Anda membutuhkan persamaan untuk tegangan - IgenRtotal=I1 R1 + I2R2;
- Secara paralel, perlu menggunakan rumus untuk kekuatan saat ini - Utotal / Rtotal=U 1/ R1 + U2 / R2 .
Diikuti oleh transformasi sederhana, yang didasarkan pada fakta bahwa dalam persamaan pertama semua arus memiliki nilai yang sama, dan yang kedua - tegangannya sama. Jadi mereka bisa dipersingkat. Artinya, ekspresi berikut diperoleh:
- R gen=R 1 + R 2 (untuk sambungan seri konduktor).
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(ketika dihubungkan secara paralel).
Ketika jumlah resistor yang terhubung ke jaringan meningkat, jumlah istilah dalam ekspresi ini berubah.
Perlu dicatat bahwa hubungan paralel dan seri konduktor memiliki efek yang berbeda pada resistansi total. Yang pertama mengurangi resistansi bagian sirkuit. Apalagi ternyata lebih kecil dari resistor terkecil yang digunakan. Ketika dihubungkan secara seri, semuanya logis: nilainya dijumlahkan, sehingga jumlah totalnya akan selalu menjadi yang terbesar.
Kerja saat ini
Tiga besaran sebelumnya membentuk hukum hubungan paralel dan susunan seri penghantar dalam suatu rangkaian. Karena itu, sangat penting untuk mengenal mereka. Tentang kerja dan daya, Anda hanya perlu mengingat rumus dasarnya. Ditulis sebagai berikut: A \u003d IUt, di mana A adalah kerja arus, t adalah waktu lewatnya melalui konduktor.
Untuk menentukan total kerja dengan koneksi serial, Anda perlu mengganti tegangan dalam ekspresi aslinya. Anda mendapatkan persamaan: A \u003d I(U 1 + U 2)t, membuka tanda kurung di mana ternyata bekerja di seluruh bagian sama dengan jumlah mereka pada setiap konsumen tertentu saat ini.
Penalaran berjalan dengan cara yang sama jika skema koneksi paralel dipertimbangkan. Hanya kekuatan saat ini yang seharusnya diganti. Tapi hasilnya akan sama: A=A 1 + A 2.
Daya saat ini
Saat menurunkan rumus daya (notasi "P") dari suatu bagian rangkaian, Anda perlu menggunakan lagi satu rumus: P \u003d UI. Setelah penalaran seperti itu, ternyata sambungan paralel dan seri adalah dijelaskan oleh rumus kekuatan seperti itu: P \u003d P1 + P 2.
Artinya, tidak peduli bagaimana skema dibuat, kekuatan total akan menjadi jumlah dari mereka yang terlibat dalam pekerjaan. Ini menjelaskan fakta bahwa tidak mungkin untuk memasukkan banyak perangkat kuat di jaringan apartemen secara bersamaan. Dia tidak bisa menahan beban.
Bagaimana hubungan konduktor memengaruhi perbaikan karangan bunga Tahun Baru?
Segera setelah salah satu bohlam padam, menjadi jelas bagaimana keduanya terhubung. Padakoneksi serial, tidak satupun dari mereka akan menyala. Ini disebabkan oleh fakta bahwa lampu yang tidak dapat digunakan menyebabkan pemutusan sirkuit. Oleh karena itu, Anda perlu memeriksa semuanya untuk menentukan mana yang terbakar, ganti - dan karangan bunga akan mulai bekerja.
Jika menggunakan koneksi paralel, maka tidak berhenti bekerja jika salah satu bohlam gagal. Lagi pula, rantai tidak akan sepenuhnya putus, tetapi hanya satu bagian paralel. Untuk memperbaiki karangan bunga seperti itu, Anda tidak perlu memeriksa semua elemen rangkaian, tetapi hanya yang tidak menyala.
Apa yang terjadi pada rangkaian jika kapasitor dimasukkan sebagai pengganti resistor?
Ketika mereka dihubungkan secara seri, situasi berikut diamati: muatan dari plus sumber daya hanya datang ke pelat luar kapasitor ekstrem. Mereka yang berada di antaranya hanya meneruskan muatan itu di sepanjang rantai. Ini menjelaskan fakta bahwa muatan yang sama muncul di semua pelat, tetapi dengan tanda yang berbeda. Oleh karena itu, muatan listrik masing-masing kapasitor yang dirangkai seri dapat ditulis sebagai berikut:
q gen =q 1=q 2.
Untuk menentukan tegangan pada setiap kapasitor, Anda perlu mengetahui rumus: U=q / C. Di dalamnya, C adalah kapasitansi kapasitor.
Tegangan total mengikuti hukum yang sama dengan resistor. Oleh karena itu, mengganti tegangan dalam rumus kapasitansi dengan jumlah, kita mendapatkan bahwa kapasitansi total perangkat harus dihitung menggunakan rumus:
C=q / (U 1 + U2).
Anda dapat menyederhanakan rumus ini dengan membalik pecahan dan mengganti rasio tegangan untuk mengisi dengan kapasitansi. Ternyata persamaan berikut: 1 /=1 / 1 + 1 / 2.
Situasinya terlihat agak berbeda ketika kapasitor dihubungkan secara paralel. Kemudian total muatan ditentukan oleh jumlah semua muatan yang terakumulasi di pelat semua perangkat. Dan nilai tegangan masih ditentukan menurut hukum umum. Oleh karena itu, rumus kapasitansi total kapasitor yang dirangkai paralel adalah:
С=(q 1 + q 2) / U.
Artinya, nilai ini dianggap sebagai jumlah dari masing-masing perangkat yang digunakan dalam koneksi:
S=S 1 + S 2.
Bagaimana menentukan hambatan total dari sambungan sembarang konduktor?
Artinya, bagian di mana bagian yang berurutan menggantikan bagian yang paralel, dan sebaliknya. Bagi mereka, semua undang-undang yang dijelaskan masih berlaku. Hanya Anda yang perlu menerapkannya secara bertahap.
Pertama, itu seharusnya memperluas skema secara mental. Jika sulit membayangkannya, maka Anda perlu menggambar apa yang terjadi. Penjelasannya akan menjadi lebih jelas jika kita mempertimbangkannya dengan contoh spesifik (lihat gambar).
Mudah untuk mulai menggambar dari titik B dan C. Mereka harus ditempatkan agak jauh satu sama lain dan dari tepi lembaran. Di sebelah kiri, satu kawat mendekati titik B, dan dua sudah diarahkan ke kanan. Titik B, di sisi lain, memiliki dua cabang di sebelah kiri, dan satu kawat setelahnya.
Sekarang Anda perlu mengisi ruang di antara inititik. Tiga resistor dengan koefisien 2, 3 dan 4 harus ditempatkan di sepanjang kabel atas, dan resistor dengan indeks 5 akan turun dari bawah. Tiga yang pertama dihubungkan secara seri. Dengan resistor kelima mereka paralel.
Dua resistor yang tersisa (yang pertama dan keenam) dihubungkan secara seri dengan bagian BV yang dipertimbangkan. Oleh karena itu, gambar dapat dengan mudah dilengkapi dengan dua persegi panjang di kedua sisi titik yang dipilih. Tetap menerapkan rumus untuk menghitung resistansi:
- pertama yang diberikan untuk koneksi serial;
- then untuk paralel;
- dan lagi berturut-turut.
Dengan cara ini, Anda dapat menerapkan skema apa pun, bahkan yang sangat kompleks.
Masalah koneksi serial konduktor
Kondisi. Dua lampu dan sebuah resistor dihubungkan dalam suatu rangkaian satu di belakang yang lain. Tegangan totalnya adalah 110 V dan arusnya adalah 12 A. Berapakah nilai resistor jika setiap lampu diberi nilai 40 V?
Keputusan. Karena koneksi seri sedang dipertimbangkan, rumus untuk hukumnya diketahui. Anda hanya perlu menerapkannya dengan benar. Mulailah dengan mencari tahu nilai tegangan pada resistor. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengurangi dua kali tegangan satu lampu dari total. Ternyata 30 V.
Sekarang dua kuantitas diketahui, U dan I (yang kedua diberikan dalam kondisi, karena arus total sama dengan arus di setiap konsumen seri), kita dapat menghitung resistansi resistor menggunakan Hukum Ohm. Ternyata 2,5 ohm.
Jawab. Hambatan dari resistor adalah 2,5 ohm.
Tugasuntuk penyambungan kapasitor, paralel dan seri
Kondisi. Ada tiga kapasitor dengan kapasitas 20, 25 dan 30 mikrofarad. Tentukan kapasitansi totalnya jika dihubungkan seri dan paralel.
Keputusan. Lebih mudah untuk memulai dengan koneksi paralel. Dalam situasi ini, ketiga nilai hanya perlu ditambahkan. Jadi, kapasitansi totalnya adalah 75uF.
Perhitungannya akan sedikit lebih rumit ketika kapasitor ini dihubungkan secara seri. Bagaimanapun, pertama-tama Anda perlu menemukan rasio kesatuan untuk masing-masing kapasitas ini, dan kemudian menambahkannya satu sama lain. Ternyata unit dibagi dengan total kapasitas adalah 37/300. Maka nilai yang diinginkan adalah sekitar 8 mikrofarad.
Jawab. Total kapasitansi dalam koneksi seri adalah 8 uF, secara paralel - 75 uF.
