Sarja- ja rinnakkaisliitäntä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 28. tammikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 12 muokkausta .

Sarja- ja rinnakkaiskytkennät sähkötekniikassa ovat kaksi päätapaa kytkeä sähköpiirin elementtejä . Sarjaan kytkettynä kaikki elementit on kytketty toisiinsa siten, että ne sisältävässä ketjun osassa ei ole yhtä solmua . Rinnakkaisliitännässä kaikki ketjun elementit yhdistetään kahdella solmulla, eikä niillä ole yhteyksiä muihin solmuihin, ellei tämä ole ristiriidassa ehdon kanssa.

Kun johtimet on kytketty sarjaan, virranvoimakkuus kaikissa johtimissa on sama. Tässä tapauksessa piirin kokonaisjännite on yhtä suuri kuin kunkin johtimen päissä olevien jännitteiden summa.

Rinnakkaiskytkennällä jännitehäviö kahden piirin elementit yhdistävän solmun välillä on sama kaikille elementeille. Tässä tapauksessa piirin kokonaisresistanssin käänteisluku on yhtä suuri kuin rinnan kytkettyjen johtimien resistanssien käänteisluku.

Sarjaliitäntä

Kun johtimet on kytketty sarjaan, virran voimakkuus missä tahansa piirin osassa on sama: (koska virran voimakkuus määräytyy johtimen poikkileikkauksen läpi kulkevien elektronien lukumäärän mukaan ja jos kaapelissa ei ole solmuja piiri, niin kaikki siinä olevat elektronit virtaavat yhtä johtimia pitkin). ${\displaystyle I\mathrm {=} I_{1}=I_{2}=\cdots =I_{n))$

Piirin kokonaisjännite sarjaan kytkettynä tai jännite virtalähteen navoissa on yhtä suuri kuin piirin yksittäisten osien jännitteiden summa :. ${\displaystyle U\mathrm {=} U_{1}+U_{2}+\cdots +U_{n))$

Vastukset

R=R_{1}+R_{2}+\cdots +R_{n}

Induktori

L=L_{1}+L_{2}+\cdots +L_{n}

Sähkökondensaattori

{\frac {1}{C}}={\frac {1}{C_{1}}}+{\frac {1}{C_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{C_ {n}}}

Memristors

M=M_{1}+M_{2}+\cdots +M_{n}

Kytkimet

Piiri on suljettu, kun kaikki kytkimet ovat kiinni. Piiri on auki, kun vähintään yksi kytkin on auki. (Katso myös Looginen JA-toiminto ).

Rinnakkaisliitäntä

Virran voimakkuus piirin haarautumattomassa osassa on yhtä suuri kuin yksittäisten rinnankytkettyjen johtimien virranvoimakkuuksien summa: ${\displaystyle I\mathrm {=} I_{1}+I_{2}+\cdots +I_{n))$

Jännite piiriosissa AB ja kaikkien rinnakkain kytkettyjen johtimien päissä on sama: $U\mathrm {=} U_{1}=U_{2}=\cdots =U_{n}$

Vastukset

Kun vastukset kytketään rinnan, arvot lisätään, jotka ovat kääntäen verrannollisia vastukseen (eli kokonaisjohtavuus on kunkin vastuksen johtavuuden summa ) . ${\frac {1}{R}}$ ${\frac {1}{R_{i))}$

Jos piiri voidaan jakaa sisäkkäisiin alilohkoihin, jotka on kytketty sarjaan tai rinnan toistensa kanssa, lasketaan ensin kunkin alilohkon resistanssi, jonka jälkeen jokainen alilohko korvataan vastaavalla resistanssillaan, jolloin saadaan (haluttu) kokonaisvastus.

Todiste

Koska varaus säilyy, kun virta on haarautunut (katso Kirchhoffin lait ), niin: $I=I_{1}+I_{2}+I_{3}+\ldots$

Ohmin lain mukaan jokaisen vastuksen läpi kulkeva virta on:, mutta kaikkien vastusten potentiaaliero on sama, joten kirjoitamme uudelleen virtojen summan yhtälön: $I_i$ $I_{i}={\frac {U_{i}}{R_{i}}}$ ${\frac {U}{R}}={\frac {U}{R_{1}}}+{\frac {U}{R_{2}}}+{\frac {U}{R_ {3}}}+\lpisteet$

Jaa kaikki arvolla ja saat kokonaisjohtavuuden ja kokonaisresistanssin $U$ ${\frac {1}{R}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+{\frac {1}{R_ {3}}}+\lpisteet$ $R={\frac {1}{{\frac {1}{R_{1))}+{\frac {1}{R_{2))}+{\frac {1}{R_{3 }}}+\ldots}}$

Kahden rinnakkain kytketyn vastuksen kokonaisvastus on : $R={\frac {R_{1}R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}$

Jos , niin kokonaisvastus on: . ${\displaystyle R_{1}=R_{2}=R_{3}=...=R_{n))$ $R={\frac {R_{1}{n}}$

Kun vastukset kytketään rinnan, niiden kokonaisresistanssi on pienempi kuin pienin vastuksista.

Induktori

{\frac {1}{L_{{\mathrm {total}}}}}={\frac {1}{L_{1}}}+{\frac {1}{L_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{L_{n}}}

Sähkökondensaattori

C_{{\mathrm {yhteensä}}}=C_{1}+C_{2}+\cdots +C_{n}

Memristors

M_{{yhteensä}}=M_{1}\|M_{2}\|\cdots \|M_{n}=\left(M_{1}^{{-1}}+M_{2}^{{ -1}}+\cdots +M_{n}^{{-1}}\oikea)^{{-1}}

Kytkimet

Piiri sulkeutuu, kun vähintään yksi kytkimistä on kiinni. (Katso myös Looginen TAI -toiminto ).

Käyttöesimerkkejä

Galvaanikennojen tai akkujen paristot , joissa yksittäiset kemialliset virtalähteet on kytketty sarjaan (jännitteen lisäämiseksi) tai rinnan (virran lisäämiseksi).
Useasta identtisestä sähkönkuluttajasta koostuvan sähkölaitteen tehon säätäminen kytkemällä ne rinnakkaisliitännästä sarjaliitäntään. Tällä tavalla säädellään useista spiraaleista koostuvan sähkökiukaan polttimen tehoa; useilla vetomoottoreilla varustetun sähköveturin teho (nopeus).
Jännitteen jakaja
Painolasti
Shuntti

Katso myös

Kirjallisuus