Послідовне з’єднання провідників
Електричне коло зазвичай складається з декількох провідників які можуть бути з’єднані між собою по різному.
На Рис. 1 показане послідовне з’єднання двох електричних ламп. Якщо вимкнути одну лампу то, коло розімкнеться і друга лампа теж погасне.
Рис. 1
При послідовному з’єднанні провідників сила струму в будь-якій ділянці кола однакова.
Вияснимо як розподіляється напруга між окремими ділянками кола. Використаємо закон Ома. Розглянемо коло, що складається з джерела струму, двох провідників АВ і СD, з’єднаних послідовно, реостата і амперметра (Рис. 2).
Рис. 2
І – сила струму ділянки кола, R1 та R2 – опір провідників АВ та CD, U1 та U2 – напруга на кінцях цих провідників, U – повна напруга в колі.
По закону Ома для ділянки кола можна записати:
U1= IR1
U2= IR2
Напруга між точками A та D рівна сумі напруг на окремих провідниках AB і CD.
U = U1 = U2
Робота, що здійснюється в колі, згідно закону збереженні енергії, дорівнює сумі робіт що здійснюється на окремих ділянках при проходженні по ньому одного кулона електрики. Підставивши значення U1 та U2 отримаємо:
U = IR1 + IR2 = I(R1 + R2)
Позначимо через R опір всього кола AD. По закону Ома можна написати:
U = IR
Прирівняємо праві частини рівності і отримаємо:
IR = I(R1 + R2)
Скоротивши дві частини рівності на I, отримаємо:
R = R1 + R2
При послідовному з’єднанні провідників опір кола дорівнює сумі опорів всіх включених в коло провідників.
Паралельне з’єднання
Також на практиці використовують і паралельне з’єднання провідників.
На Рис. 3 а. показано паралельне з’єднання двох електричних ламп, а на Рис. 3 б. зображена схема паралельного з’єднання двох провідників.
Рис. 3
В точці В електричний струм розгалужується на два провідники, а в точці А з’єднується, подібно тому як зображено на Рис. 4 потік води в річці розподіляється по двом каналам, що потім сходяться знову.
Рис. 4
При встановленій течії кількість води що протікає кожну секунду через нерозгалуджене русло, дорівнює сумі кількості води, яка протікає за тойже час через кожен з каналів.
Це можна перевірити на досліді. Для цього потрібно амперметром виміряти силу струму в нерозгалуженій частині кола сума сил струмів (I1 + I2) в окремих паралельно з’єднаних провідниках:
I = I1 + I2
Позначимо опір окремих провідників через R1 та R2 а загальний опір всього кола R.
Напруга між точками А і В розгалуження позначимо буквою U. Також напруга і на кожному з провідників розгалуження:
U = U1 = U2
По закону Ома можна написати:
для окремих провідників:
для всієї ділянки кола:
Сила струму в загальному колі рівна сумі сил струмів в вітках розгалуження I = I1 + I2
Підставимо в рівняння I = I1 + I2 значення сил струмів і рівнянь
то отримаємо:
Після скорочення на U отримаємо:
З цієї формули видно що при паралельному з’єднанні провідників додаються не опори провідників, а величини зворотні опору. По ним можна розрахувати і опір такого кола, наприклад при двох провідниках воно дорівнює:
При паралельному з’єднанні загальний опір ділянки кола менше опору любого з включених провідників.
Паралельне підключення – це основний спосіб підключення в електричну мережу різних споживачів електричного струму.
Споживачі що паралельно підключаються повинні бути розраховані на одну й ту ж напругу, яка дорівнює напрузі мережі.
Змішане з’єднання
Для розрахунку таких з’єднань, все коло розбивають на прості ділянки, з паралельно або послідовно з’єднаних провідників.
