Что такое последовательное соединение и параллельное соединение: Последовательное и параллельное соединение проводников — урок. Физика, 8 класс. — ПромБытТех

Виды соединения проводников

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R₃. Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R₁R₂ и резистор R₃, соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.

Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R₁, R₂ и R₃.

Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R₃,R₄ и R₅,R₂ соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно.

На этом всё! Примеры расчета сопротивления цепей тут.

Как отличить параллельное соединение от последовательного

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

q_общ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

Первая формула для последовательного вида соединения.
Далее, для параллельной схемы.
И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

В физике изучается тема про параллельное и последовательное соединение, причем это могут быть не только проводники, но и конденсаторы. Здесь важно не запутаться в том, как выглядит каждое из них на схеме. А уже потом применять конкретные формулы. Их, кстати, нужно помнить наизусть.

Как различить эти два соединения?

Внимательно посмотрите на схему. Если провода представить как дорогу, то машины на ней будут играть роль резисторов. На прямой дороге без каких-либо разветвлений машины едут одна за другой, в цепочку. Так же выглядит и последовательное соединение проводников. Дорога в этом случае может иметь неограниченное количество поворотов, но ни одного перекрестка. Как бы ни виляла дорога (провода), машины (резисторы) всегда будут расположены друг за другом, по одной цепочке.

Совсем другое дело, если рассматривается параллельное соединение. Тогда резисторы можно сравнить со спортсменами на старте. Они стоят каждый на своей дорожке, но направление движения у них одинаковое, и финиш в одном месте. Так же и резисторы — у каждого из них свой провод, но все они соединены в некоторой точке.

Формулы для силы тока

О ней всегда идет речь в теме «Электричество». Параллельное и последовательное соединение по-разному влияют на величину силы тока в резисторах. Для них выведены формулы, которые можно запомнить. Но достаточно просто запомнить смысл, который в них вкладывается.

Так, ток при последовательном соединении проводников всегда одинаков. То есть в каждом из них значение силы тока не отличается. Провести аналогию можно, если сравнить провод с трубой. В ней вода течет всегда одинаково. И все препятствия на ее пути будут сметаться с одной и той же силой. Так же с силой тока. Поэтому формула общей силы тока в цепи с последовательным соединением резисторов выглядит так:

Здесь буквой I обозначена сила тока. Это общепринятое обозначение, поэтому его нужно запомнить.

Ток при параллельном соединении уже не будет постоянной величиной. При той же аналогии с трубой получается, что вода разделится на два потока, если у основной трубы будет ответвление. То же явление наблюдается с током, когда на его пути появляется разветвление проводов. Формула общей силы тока при параллельном соединении проводников:

Если разветвление составлено из проводов, которых больше двух, то в приведенной формуле на такое же количество станет больше слагаемых.

Формулы для напряжения

Когда рассматривается схема, в которой выполнено соединение проводников последовательно, то напряжение на всем участке определяется суммой этих величин на каждом конкретном резисторе. Сравнить эту ситуацию можно с тарелками. Удержать одну из них легко получится одному человеку, вторую рядом он тоже сможет взять, но уже с трудом. Держать в руках три тарелки рядом друг с другом одному человеку уже не удастся, потребуется помощь второго. И так далее. Усилия людей складываются.

Формула для общего напряжения участка цепи с последовательным соединением проводников выглядит так:

Другая ситуация складывается, если рассматривается параллельное соединение резисторов. Когда тарелки ставятся друг на друга, их по-прежнему может удержать один человек. Поэтому складывать ничего не приходится. Такая же аналогия наблюдается при параллельном соединении проводников. Напряжение на каждом из них одинаковое и равно тому, которое на всех них сразу. Формула общего напряжения такая:

Формулы для электрического сопротивления

Их уже можно не запоминать, а знать формулу закона Ома и из нее выводить нужную. Из указанного закона следует, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления. То есть U = I * R, где R — сопротивление.

Тогда формула, с которой нужно будет работать, зависит от того, как выполнено соединение проводников:

последовательно, значит, нужно равенство для напряжения — I_общ * R_общ = I₁ * R₁ + I₂ * R_2;
параллельно необходимо пользоваться формулой для силы тока — U_общ / R_общ = U₁ / R₁ + U₂ / R₂ .

Далее следуют простые преобразования, которые основываются на том, что в первом равенстве все силы тока имеют одинаковое значение, а во втором — напряжения равны. Значит, их можно сократить. То есть получаются такие выражения:

R _общ = R ₁ + R ₂ (для последовательного соединения проводников).
1 / R _общ = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ (при параллельном соединении).

При увеличении числа резисторов, которые включены в сеть, изменяется количество слагаемых в этих выражениях.

Стоит отметить, что параллельное и последовательное соединение проводников по-разному влияют на общее сопротивление. Первое из них уменьшает сопротивление участка цепи. Причем оно оказывается меньше самого маленького из использованных резисторов. При последовательном соединении все логично: значения складываются, поэтому общее число всегда будет самым большим.

Работа тока

Предыдущие три величины составляют законы параллельного соединения и последовательного расположения проводников в цепи. Поэтому их знать нужно обязательно. Про работу и мощность необходимо просто запомнить базовую формулу. Она записывается так: А = I * U * t, где А — работа тока, t — время его прохождения по проводнику.

Для того чтобы определить общую работу при последовательном соединении нужно заменить в исходном выражении напряжение. Получится равенство: А = I * (U ₁ + U ₂) * t, раскрыв скобки в котором получится, что работа на всем участке равна их сумме на каждом конкретном потребителе тока.

Аналогично идет рассуждение, если рассматривается схема параллельного соединения. Только заменять полагается силу тока. Но результат будет тот же: А = А ₁ + А ₂.

Мощность тока

При выведении формулы для мощности (обозначение «Р») участка цепи опять нужно пользоваться одной формулой: Р = U * I. После подобных рассуждений получается, что параллельное и последовательное соединение описываются такой формулой для мощности: Р = Р ₁ + Р ₂.

То есть, как бы ни были составлены схемы, общая мощность будет складываться из тех, которые задействованы в работе. Именно этим объясняется тот факт, что нельзя включать в сеть квартиры одновременно много мощных приборов. Она просто не выдержит такой нагрузки.

Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

Сразу же после того, как перегорит одна из лампочек, станет ясно, как они были соединены. При последовательном соединении не будет светиться ни одна из них. Это объясняется тем, что пришедшая в негодность лампа создает разрыв в цепи. Поэтому нужно проверить все, чтобы определить, какая перегорела, заменить ее – и гирлянда станет работать.

Если в ней используется параллельное соединение, то она не перестает работать при неисправности одной из лампочек. Ведь цепь не будет полностью разорвана, а только одна параллельная часть. Чтобы отремонтировать такую гирлянду, не нужно проверять все элементы цепи, а только те, которые не светятся.

Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы?

При их последовательном соединении наблюдается такая ситуация: заряды от плюсов источника питания поступают только на внешние обкладки крайних конденсаторов. Те, что находятся между ними, просто передают этот заряд по цепочке. Этим объясняется то, что на всех обкладках появляются одинаковые заряды, но имеющие разные знаки. Поэтому электрический заряд каждого конденсатора, соединенного последовательно, можно записать такой формулой:

Для того чтобы определить напряжение на каждом конденсаторе, потребуется знание формулы: U = q / С. В ней С — емкость конденсатора.

Общее напряжение подчиняется тому же закону, который справедлив для резисторов. Поэтому, заменив в формуле емкости напряжение на сумму, мы получим, что общую емкость приборов нужно вычислять по формуле:

Упростить эту формулу можно, перевернув дроби и заменив отношение напряжения к заряду емкостью. Получается такое равенство: 1 / С = 1 / С ₁ + 1 / С ₂.

Несколько по-другому выглядит ситуация, когда соединение конденсаторов — параллельное. Тогда общий заряд определяется суммой всех зарядов, которые накапливаются на обкладках всех приборов. А значение напряжения по-прежнему определяется по общим законам. Поэтому формула для общей емкости параллельно соединенных конденсаторов выглядит так:

С = (q 1 + q 2 ) / U.

То есть эта величина считается, как сумма каждого из использованных в соединении приборов:

Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников?

То есть такого, в котором последовательные участки сменяют параллельные, и наоборот. Для них по-прежнему справедливы все описанные законы. Только применять их нужно поэтапно.

Сперва полагается мысленно развернуть схему. Если представить ее сложно, то нужно нарисовать то, что получается. Объяснение станет понятнее, если рассмотреть его на конкретном примере (см. рисунок).

Ее удобно начать рисовать с точек Б и В. Их необходимо поставить на некотором удалении друг от друга и от краев листа. Слева к точке Б подходит один провод, а вправо направлены уже два. Точка В, напротив, слева имеет два ответвления, а после нее расположен один провод.

Теперь необходимо заполнить пространство между этими точками. По верхнему проводу нужно расположить три резистора с коэффициентами 2, 3 и 4, а снизу пойдет тот, у которого индекс равен 5. Первые три соединены последовательно. С пятым резистором они параллельны.

Оставшиеся два резистора (первый и шестой) включены последовательно с рассмотренным участком БВ. Поэтому рисунок можно просто дополнить двумя прямоугольниками по обе стороны от выбранных точек. Осталось применить формулы для расчета сопротивления:

сначала ту, которая приведена для последовательного соединения;
потом для параллельного;
и снова для последовательного.

Подобным образом можно развернуть любую, даже очень сложную схему.

Задача на последовательное соединение проводников

Условие. В цепи друг за другом подсоединены две лампы и резистор. Общее напряжение равно 110 В, а сила тока 12 А. Чему равно сопротивление резистора, если каждая лампа рассчитана на напряжение в 40 В?

Решение. Поскольку рассматривается последовательное соединение, формулы его законов известны. Нужно только правильно их применить. Начать с того, чтобы выяснить значение напряжения, которое приходится на резистор. Для этого из общего нужно вычесть два раза напряжение одной лампы. Получается 30 В.

Теперь, когда известны две величины, U и I (вторая из них дана в условии, так как общий ток равен току в каждом последовательном потребителе), можно сосчитать сопротивление резистора по закону Ома. Оно оказывается равным 2,5 Ом.

Ответ. Сопротивление резистора равно 2,5 Ом.

Задача на соединение конденсаторов, параллельное и последовательное

Условие. Имеются три конденсатора с емкостями 20, 25 и 30 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединении.

Решение. Проще начать с параллельного подключения. В этой ситуации все три значения нужно просто сложить. Таким образом, общая емкость оказывается равной 75 мкФ.

Несколько сложнее расчеты будут при последовательном соединении этих конденсаторов. Ведь сначала нужно найти отношения единицы к каждой из этих емкостей, а потом сложить их друг с другом. Получается, что единица, деленная на общую емкость, равна 37/300. Тогда искомая величина получается приблизительно 8 мкФ.

Ответ. Общая емкость при последовательном соединении 8 мкФ, при параллельном — 75 мкФ.

Последовательное соединение

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Применение

Параллельное соединение

Применение

Работа тока

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

Р=Р1 + Р2

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

q_общ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

С= q/(U1 + U2 + U3)

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

Первая формула для последовательного вида соединения.
Далее, для параллельной схемы.
И окончательно для последовательной схемы.

примеры параллельного и последовательного соединения

В электрических цепях для разных условий могут применяться различные типы соединений:

если с одного края два провода подключены к одной точке, а со второго – к другой, это будет параллельное соединение проводников;
если провода соединяются вместе, и затем два свободных конца подсоединяются к источнику энергии и нагрузке, то это будет последовательное соединение проводников;
последовательное и параллельное соединение проводников являются основными видами подключений, а смешанное соединение проводников – это их совокупность.

Параллельное соединение проводов

Большинство бытовых приборов подключается параллельно. Почему? Ответ на этот вопрос на самом деле очень простой, если смотреть на это через призму существующих законов электротехники.

Параллельное соединение

Все электрические устройства обладают своими номинальными параметрами. Номинальное напряжение обычно является напряжением сети/питания, присутствующее на каждой ветви параллельной цепи. Поэтому имеет смысл подключать нагрузки параллельно. Дополнительным преимуществом является то, что если одно устройство не работает, все остальные устройства будут продолжать работать.

Для домашней разводки проводов

Вся бытовая мощность распределяется посредством параллельного подключения. Электроприборы могут быть соединенными и разъединенными, но при этом все они получат рабочее напряжение, которое необходимо для равномерной работы.

Параллельное соединение проводников обладает рядом других преимуществ:

Удобство индивидуального контроля над приборами. При этом можно использовать отдельные выключатель и предохранитель для каждого устройства;
Независимость от других приборов, в то время как любая неисправность в цепи приведет к остановке всех устройств последовательного соединения.

Последовательный тип подключения проводников

Часто бытовые приборы потребляют разную мощность, в результате чего на каждом из них получается свое падение напряжения. Для многих устройств оно становится выше нормируемого, и это делает невозможным их работу. Примером для рассмотрения может служить последовательная цепь с такими разными резистивными нагрузками, как водонагреватель 1,8 кВТ и настольная лампа 25 Вт. Для обогревателя мощности будет так мало, что он никогда не сможет работать в таких условиях.

Для информации. Известно, что на новогодней гирлянде лампы соединены последовательно. И если одна лампочка перегорит, то вся елка становится темной. При разрыве соединения в любом месте ток перестает течь по всей линии. Чтобы подобное не происходило в домашней электрической разводке, бытовые розетки и вся техника подключаются параллельно, а не последовательно.

Смешанный тип подключения проводников

Все бытовые приборы однофазного напряжения подключаются таким способом, чтобы сбалансировать нагрузку на электрическую сеть и предотвратить перегрузку. Это касается такой маломощной техники, как лампы, тостеры, холодильники, магнитофоны, стиральные машины, кондиционеры, компьютеры, мониторы, чайники, телевизоры, фены, розетки.

Более мощная бытовая техника, как электропечи, тэны, некоторые посудомоечные машины и кондиционеры, подключается преимущественно отдельной линией в параллели.

Все цепи оснащаются либо предохранителями (на 16 А или 20 А), либо автоматическими выключателями с соответствующей токовой нагрузкой. Розетки в ванных комнатах (согласно правилам электроустановок) требуют использования УЗО или дифференциальных автоматических выключателей, так как вода может вызвать нежелательные токи утечки, которые могут быть смертельными.

Квартирная разводка

Для замены кабелей

Если нет необходимого сечения кабеля для передачи высокой мощности, можно провести кабельную линию из нескольких кабелей, рассчитанных на меньшие токи. В нескольких проводах будет течь такой же ток, как в одном кабеле более большого сечения. Такая замена широко применяется для прокладки кабельных линий для больших нагрузок и расстояний. Выбор сечения кабелей осуществляется расчетным путем при проведении проверки по потере напряжения, допустимому длительному току и короткому замыканию. От правильности выбора напрямую зависит безопасность объекта.

Разные способы проводки применяются для достижения желаемой цели, с использованием имеющихся ограниченных ресурсов. Законы последовательного и параллельного соединения проводников дают возможность избежать ошибок при расчетах электрических схем.

Важно! Надлежащее исполнение последовательной или параллельной проводки – обязательное требование при производстве любых электромонтажных работ.

Основы электротехники

Закон Ома

Зная два физических параметра цепи (например, ток и напряжение), можно найти третью неизвестную величину через уравнение: «Ток через резистор прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению». Многими инженерами используется Закон Ома или его вариации каждый рабочий день. Все вариации закона для омической нагрузки математически идентичны.

Важно! Одна из самых распространенных ошибок, допускаемых в применении закона Ома, заключается в смешении контекстов напряжения, тока и сопротивления.

Закон Ома

Закон Ома может быть использован для решения простых схем. Полная схема – это замкнутая петля. Она содержит, по крайней мере, один источник напряжения и, по меньшей мере, один участок цепи, где потенциальная энергия уменьшается. Сумма напряжений вокруг полной схемы равна нулю со ссылкой на законы Кирхгофа. Законы Кирхгофа, в свою очередь, являются частным применением законов сохранения электрического заряда и сохранения энергии.

Законы Кирхгофа

Суммарное количество тока в точке соединения схемы равно суммарному току, который вытекает из того же самого узла;
Сумма всей разности электрических потенциалов в любом контуре полной цепи равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре.

Правила Кирхгофа

Правила для различных соединений проводников

Законы последовательной цепи

В последовательном контуре весь ток должен сначала проходить через резистор 1, затем 2 и т. д. При этом сумма потерь напряжения на каждом резисторе дает общее падение напряжения в цепи. Ток будет одинаковым во всех участках цепи.

Законы параллельного соединения проводников

В параллельном контуре общий ток должен делиться и распределяться между всеми участками цепи. При этом напряжение будет одинаковым, а ток будет варьироваться.

Нет никаких неотъемлемых недостатков у параллельного соединения, поскольку оно обеспечивает общее напряжение для всех ветвей, гарантируя, что устройства, подключенные в этих ветвях, работают с номинальной мощностью, а отказ одного устройства не влияет ни на один из других. Преимущество параллельного соединения заключается в том, что если какой-нибудь из электроприборов сгорит, то путь тока не блокируется. В случае если какая-нибудь нагрузка сгорит, подача тока просто будет отсечена.

Видео

Оцените статью:

Последовательное соединение проводников | Физика

Электрические цепи, используемые на практике, содержат, как правило, несколько потребителей электроэнергии. Эти потребители могут быть по-разному соединены друг с другом, например последовательно или параллельно.

При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Именно так соединены резисторы, изображенные на рисунке 41. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.

Обозначим через I₁, U₁ и R₁ силу тока, напряжение и сопротивление на первом участке цепи (первом резисторе на рисунке 41, а), а через I₂, U₂ и R₂ силу тока, напряжение и сопротивление на втором участке цепи (втором резисторе на рисунке 41, а). Общее сопротивление обоих участков обозначим через R, общее напряжение на них — через U, а общую силу тока, которая совпадает с силой тока внутри источника, — через I. Тогда связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи может быть выражена в виде следующих соотношений:

I = I₁ = I₂, (16.1) U = U₁ + U₂, (16.2) R = R₁ + R₂. (16.3)

Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать соответствующую цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.

Итак, при последовательном соединении проводников сила тока везде одинакова, напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках, а общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных проводников.

Соотношения (16.1)-(16.3) допускают обобщение: все приведенные закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из равенства (16.3) следует, что общее сопротивление последовательно соединенных проводников всегда превышает сопротивление любого из них. Это и понятно: ведь, соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем их общую длину, а с увеличением длины возрастает и сопротивление.

При последовательном соединении n одинаковых элементов (резисторов, ламп и т. д.) их общее сопротивление R превышает сопротивление R₁ одного из них в n раз:

R = nR₁

Общее напряжение U при этом делится на n равных частей, так что каждый из элементов цепи оказывается под напряжением U1 в n раз меньшим общего значения. Например, при включении в сеть с напряжением U = 220 В десяти последовательно соединенных одинаковых ламп каждая из них оказывается под напряжением U₁ = U/10 = 22 В.

Отличительной особенностью последовательного соединения проводников является то, что при отказе в работе хотя бы одного из них ток прекращается сразу во всей цепи. Вывернув, например, одну из ламп, изображенных на рисунке 42, мы увидим, как тут же перестанет гореть и другая (оставшаяся) лампа. Так что, если вы украсите новогоднюю елку гирляндой из последовательно соединенных лампочек и какая-то из них перегорит, то погаснет не только она, но и все остальные тоже. Поэтому, чтобы определить, какая из лампочек перегорела, вам придется проверить всю гирлянду.

1. Какое соединение проводников называют последовательным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 42. 3. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление последовательно соединенных проводников в случае, когда они одинаковые? Как в этом случае распределяется между проводниками общее напряжение?

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в у…

Привет, мой друг, тебе интересно узнать все про последовательное соединение сопротивлений, тогда с вдохновением прочти до конца. Для того чтобы лучше понимать что такое
последовательное соединение сопротивлений,параллельное соединение сопротивлений , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Последовательное соединение, когда ток в каждом элементе один и тот же.

Свойства последовательного соединения:

а) Ток цепи и напряжения зависит от сопротивления любого из элементов;

б) Напряжение на каждом из последовательно соединенных элементов меньше входного;

в) Последовательное соединение является делителем напряжения.

параллельное соединение сопротивлений

Соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, находящихся под воздействием одного и того же напряжения.

Свойства параллельного соединения:

Эквивалентное сопротивление всегда меньше наименьшего из сопротивлений ветвей;

Ток в каждой ветви всегда меньше тока источника. Параллельная цепь является делителем тока;

Каждая ветвь находится под одним и тем же напряжением источника

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

Рисунок 1.9.1.

Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U₁ и U₂:

U = U₁ + U₂ = I(R₁ + R₂) = IR,

где R – электрическое сопротивление всей цепи . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Отсюда следует:

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U₁ и U₂ на обоих проводниках одинаковы:

Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I₁Δt + I₂Δt. Следовательно, I = I₁ + I₂.

Рисунок 1.9.2.

Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Рисунок 1.9.3.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Рисунок 1.9.4.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Цепи, подобные изображенной на рис. 1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

См. также

Как ты считаеешь, будет ли теория про последовательное соединение сопротивлений улучшена в обозримом будующем? Надеюсь, что теперь ты понял что такое последовательное соединение сопротивлений,параллельное соединение сопротивлений
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Последовательное и параллельное соединение проводников

Если нам надо, чтобы электроприбор работал, мы должны подключить его к источнику тока. При этом ток должен проходить через прибор и возвращаться вновь к источнику, то есть цепь должна быть замкнутой.

Но подключение каждого прибора к отдельному источнику осуществимо, в основном, в лабораторных условиях. В жизни же приходится иметь дело с ограниченным количеством источников и довольно большим количеством потребителей тока. Поэтому создают системы соединений, позволяющие нагрузить один источник большим количеством потребителей. Системы при этом могут быть сколь угодно сложными и разветвленными, но в их основе лежит всего два вида соединения: последовательное и параллельное соединение проводников. Каждый вид имеет свои особенности, плюсы и минусы. Рассмотрим их оба.

Последовательное соединение проводников

Последовательное соединение проводников – это включение в электрическую цепь нескольких приборов последовательно, друг за другом. Электроприборы в данном случае можно сравнить с людьми в хороводе, а их руки, держащие друг друга – это провода, соединяющие приборы. Источник тока в данном случае будет одним из участников хоровода.

Напряжение всей цепи при последовательном соединении будет равно сумме напряжений на каждом включенном в цепь элементе. Сила тока в цепи будет одинакова в любой точке. А сумма сопротивлений всех элементов составит общее сопротивление всей цепи. Поэтому последовательное сопротивление можно выразить на бумаге следующим образом:

I=I_1=I_2=⋯=I_n ; U=U_1+U_2+⋯+U_n ; R=R_1+R_2+⋯+R_n ,

где I — сила тока, U- напряжение, R – сопротивление, 1,2,…,n – номера элементов, включенных в цепь.

Плюсом последовательного соединения является простота сборки, а минусом – то, что если один элемент выйдет из строя, то ток пропадет во всей цепи. В такой ситуации неработающий элемент будет подобен ключу в выключенном положении. Пример из жизни неудобства такого соединения наверняка припомнят все люди постарше, которые украшали елки гирляндами из лампочек.

Если в такой гирлянде выходила из строя хотя бы одна лампочка, приходилось перебирать их все, пока не найдешь ту самую, перегоревшую. В современных гирляндах эта проблема решена. В них используют специальные диодные лампочки, в которых при перегорании сплавляются вместе контакты, и ток продолжает беспрепятственно проходить дальше.

Параллельное соединение проводников

При параллельном соединении проводников все элементы цепи подключаются к одной и той же паре точек, можно назвать их А и В. К этой же паре точек подключают источник тока. То есть получается, что все элементы подключены к одинаковому напряжению между А и В. В то же время ток как бы разделяется на все нагрузки в зависимости от сопротивления каждой из них.

Параллельное соединение можно сравнить с течением реки, на пути которой возникла небольшая возвышенность. Вода в таком случае огибает возвышенность с двух сторон, а потом вновь сливается в один поток. Получается островок посреди реки. Так вот параллельное соединение – это два отдельных русла вокруг острова. А точки А и В – это места, где разъединяется и вновь соединяется общее русло реки.

Напряжение тока в каждой отдельной ветви будет равно общему напряжению в цепи. Общий ток цепи будет складываться из токов всех отдельных ветвей. А вот общее сопротивление цепи при параллельном соединении будет меньше сопротивления тока на каждой из ветвей. Это происходит потому, что общее сечение проводника между точками А и В как бы увеличивается за счет увеличения числа параллельно подключенных нагрузок. Поэтому общее сопротивление уменьшается. Параллельное соединение описывается следующими соотношениями:

U=U_1=U_2=⋯=U_n ; I=I_1+I_2+⋯+I_n ; 1/R=1/R_1 +1/R_2 +⋯+1/R_n ,

где I — сила тока, U- напряжение, R – сопротивление, 1,2,…,n – номера элементов, включенных в цепь.

Огромным плюсом параллельного соединения является то, что при выключении одного из элементов, цепь продолжает функционировать дальше. Все остальные элементы продолжают работать. Минусом является то, что все приборы должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение. Именно параллельным образом устанавливают розетки сети 220 В в квартирах. Такое подключение позволяет включать различные приборы в сеть совершенно независимо друг от друга, и при выходе их строя одного из них, это не влияет на работу остальных.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Расчёт сопротивления проводников и реостаты: формулы
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРабота и мощность тока

Последовательное и параллельное соединение светодиодов

При конструировании различных электронных устройств часто возникает необходимость в последовательном, параллельном или комбинированном включении элементов. Не стали исключением и светодиоды. Учитывая их небольшие размеры, а также с целью повышения яркости, в одном корпусе осветительного прибора можно разместить несколько LED-чипов.

Как правильно собрать электрическую цепь, чтобы надёжность схемы была на высоком уровне? Что нужно знать о светодиодах, соединяя их параллельно или последовательно?

Параллельное соединение

Необходимость в параллельном включении возникает в случае, когда напряжения источника питания недостаточно для запитки нескольких последовательно соединённых светодиодов. Теоретически, в самом простом варианте можно было бы отдельно объединить все аноды и все катоды излучающих диодов. После чего подключить их к источнику напряжения с соблюдением полярности.

Но такая схема не работоспособна, так как дифференциальное сопротивление открытого светодиода чрезмерно мало, что провоцирует режим короткого замыкания. В результате все светодиоды в цепи единожды вспыхнут и навсегда погаснут.

Но как говорят: «Правило без исключений не бывает». В китайских игрушках и зажигалках с подсветкой можно увидеть, что светодиоды запитаны прямо от батареек без каких-либо промежуточных элементов. Почему они не перегорают? Дело в том, что ток в цепи ограничен внутренним сопротивлением круглых батареек типа AG1. Их мощности недостаточно, чтобы нанести вред светодиоду.

Ограничить резкое нарастание тока в нагрузке можно с помощью резистора. О том, как это грамотно сделать с одним светодиодом, подробно написано в данной статье. Для цепи из нескольких параллельно подключенных LED с одним резистором схема примет следующий вид.

Но и этот вариант не пригоден для конструирования осветительных устройств с высокой надёжностью. Почему? Ответ на этот вопрос кроется в особенностях строения полупроводников. В процессе производства полупроводниковых элементов невозможно получить два абсолютно одинаковых прибора. Даже у светодиодов из одной партии будет разное дифференциальное (внутреннее) сопротивление, от которого зависит величина прямого напряжения. Это касается не только светодиодов, но и других полупроводников. Среди диодов, транзисторов и тиристоров тоже не найти двух приборов с равными электрическими параметрами.

Из второй схемы видно, что резистор R1 ограничивает только суммарный ток цепи, который затем распределяется по ветвям со светодиодами в зависимости от их сопротивления. По закону Ома светодиод с наименьшим сопротивлением p-n-перехода получит наибольшую порцию тока. И скорее всего он будет больше номинального значения, что ускорит деградацию кристалла. Работа светодиода в режиме перегрузки по току рано или поздно приведёт к выходу из строя на обрыв. Оставшиеся в работе светодиоды распределят между собой ток сгоревшего элемента, что также приведёт к резкой потере яркости.

Как и в первом варианте, китайцы не стесняются конструировать светильники на базе «полурабочих» схем. Схему с одним резистором часто можно встретить в дешёвых фонариках и маломощных светильниках на пальчиковых батарейках. А чтобы светодиоды проработали хотя бы год, сопротивление резистора умышленно завышают, как бы, исключая возможные перегрузки.

Ниже приведен единственно верный вариант параллельного включения светодиодов.

Здесь последовательно с каждым светодиодом подключен ограничительный резистор. Такое схемотехническое решение позволяет выровнять токи в каждой отдельной ветви, не позволяя им превышать рабочее значение.

Подключать светодиоды через резистор рекомендуется только от стабилизированного источника постоянного напряжения.

Пример расчета

Для закрепления теоретических знаний параллельное соединение светодиодов рассмотрим на конкретном примере.

В схеме включены два светодиода: слаботочный красный и мощный одноваттный белый, которые для удобства можно запитать от разных выключателей.

Дано:

источник напряжения U = +5 В;
LED1 – красного свечения с U_LED1 = 1,8 В и I_LED1 = 0,02 А;
LED2 – белого свечения с U_LED2 = 3,2 В и I_LED2 = 0,35 А.

Требуется рассчитать параметры и выбрать резисторы R1 и R2.

При параллельном включении к обеим ветвям (R1-LED1 и R2- LED2) прикладывается одинаковое напряжение, равное 5 В. Сопротивление каждого резистора определим по формуле:

Округляем полученное значение R2 до ближайшего большего значения из стандартного ряда E24 – 5,1 Ом. Подставив его обратно в формулу, находим реальный ток во второй ветви: С учетом возможного отклонения сопротивления выбранного резистора, которое для ряда Е24 может достигать 5%, ток 0,33 А является оптимальным. Снижение рабочего тока примерно на 4% сильно не повлияет на яркость, но позволит светодиоду работать без перегрузок.

Мощность, которую должны рассеивать резисторы, определим с учетом пересчёта тока LED2 по формуле:

Резистор R1 подойдёт любой как планарный, так и с выводами сопротивлением 160 Ом и мощностью 0,125 Вт. Корпус резистора R2 должен эффективно отводить тепло в течение длительной работы светильника. Поэтому его выбираем с двойным запасом по мощности, а именно: 5,1 Ом – 1 Вт.

Последовательное соединение

В последовательном включении светодиодов нужно соблюдать правило: «Напряжение источника питания должно быть больше суммы падений напряжений на светодиодах».

Остаток напряжения в неравенстве гасится одним единственным резистором R, правильное включение которого показано на схеме. Все светодиоды подключаются поочередно от анода к катоду. Сопротивление резистора задаёт ток цепи. Это значит, что соединять последовательно можно светодиоды только с одинаковым рабочим током.

Пример расчета

Расчет сопротивления и мощности резистора проведём на примере включения трёх белых светодиодов из серии Cree XM-L, для которых характерным является ток I_LED = 0,7 А и прямое напряжение U_LED = 2,9 В. Взяв за основу цветовую температуру и требуемую яркость, можно последовательно подключать светодиоды из разных групп в пределах серии XM-L. Например, один Cree XM-L-T6 с ТС=5000°K и два Cree XM-L-T2 с ТС=2600°K, которые в итоге дадут мощный поток нейтрального света.

Питание на схему поступает от блока стабилизированного напряжения U = +12 В. Сопротивление резистора находим по закону Ома: Ближайший стандартный номинал – 4,7 Ом, при котором ток теоретически будет равен 0,702 А. Это не критично, но следует быть уверенным, что сопротивление резистора не изменится под влиянием температуры во время работы. Поэтому устанавливать нужно либо прецизионный резистор с допуском менее 1%, либо последовательно с R1 = 4,7 Ом запаять ещё одно сопротивление 0,1-0,2 Ом такой же мощности.

Найдём мощность резистора:

По аналогии с расчётами для первой схемы устанавливать нужно резистор примерно с двойным запасом по мощности, то есть один на 5 Вт. Можно его заменить на два штуки по 2 Вт, но тогда придётся пересчитать сопротивление.

Два важных момента

В момент первого включения желательно измерить мультиметром ток в цепи и падение напряжения на каждом светодиоде. Если полученные данные будут отличаться от расчётных, то нужно пересчитать сопротивление резистора. Иначе, ток в схеме может оказаться слишком заниженным (с потерей яркости) или завышенным (с перегревом чипа светодиода).

Как в последовательном, так и в параллельном включении светодиодов нельзя делать расчеты, ссылаясь исключительно на способность источника питания обеспечить нужный ток или напряжение. Важны оба этих параметра, произведение которых даёт мощность. Мощность блока питания всегда должна быть больше мощности потребления, чтобы гарантировать стабильную и продолжительную работу всего устройства.

Рабочий лист параллельных цепей постоянного тока серии

— Электрические цепи постоянного тока

Позвольте электронам сами дать вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Заметки:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу. Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: студенты должны создавать свои собственные «практические задачи» из реальных компонентов и пытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не приобрели бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для следования этому методу практики — научить студентов научному методу: процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента.Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планируют, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, если студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичные исследования, тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электрики / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставьте своих учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

Что такое последовательное и параллельное соединение — [Простое руководство]

Последовательное соединение — это когда компоненты соединяются по единому пути.Параллельное соединение — это когда компоненты соединяются несколькими путями.

Существует три вида соединений электрической цепи или электронной схемы: последовательное соединение, параллельное соединение и последовательно-параллельное (комбинированная схема).

Два, которые встречаются чаще всего, самые простые: последовательное соединение, параллельное соединение.

Если взять, например, светодиодные фонари, то их можно подключать параллельно или последовательно.

Последовательное соединение

светодиодов, которые соединены последовательно, соединены одним проводящим путем, поэтому один и тот же ток проходит через все компоненты, но напряжение теряется на каждом из светодиодов.

В последовательной цепи сумма напряжений, используемых каждым уникальным сопротивлением, эквивалентна напряжению источника.

При использовании источника питания с регулируемым током требуется последовательное соединение со светодиодной подсветкой. Например, 350 мА, 500 мА, 700 мА и 1050 мА.

Параллельное соединение

При параллельном подключении напряжение разделяется, и на каждый светодиод подается одинаковое напряжение.

Если вы используете схему, в которой последовательно соединены только светодиоды, это последовательное соединение, а если вы подключаете их параллельно, это называется параллельной схемой.

При использовании источника питания напряжения требуется параллельное соединение со светодиодной подсветкой. Например, 12В, 24В, 110В и 220В

Комбинированная схема

Комбинированная схема использует комбинацию параллельных и последовательных соединений в одной и той же схеме.

Две лампы соединяются последовательным соединением, а две другие — параллельным соединением.

Последовательно-параллельный

Какое соединение использовать, зависит от того, какой источник питания вы используете.

Во избежание выхода светодиодов из строя необходимо использовать правильный тип подключения.

Давайте рассмотрим пример, чтобы упростить задачу.

Рассмотрим схему, состоящую из четырех светодиодных лампочек и 12-вольтовой батареи. Если провод ведет батарею к одной лампочке, к следующей лампочке, к следующей лампочке, к следующей лампочке, а затем обратно к батарее в одной непрерывной петле, говорят, что лампы соединены последовательно. Пример ниже.

Последовательное соединение

Но если каждая светодиодная лампа подключена к батарее в отдельной петле, говорят, что лампы подключены параллельно.

Параллельное соединение

Что произойдет, если один светодиод выйдет из строя при параллельном или последовательном подключении?

При параллельном подключении остальные светодиоды продолжают работать, даже если один из светодиодов перегорает. — Схема остается неизменной.

При последовательном подключении ток не может продолжаться, и светодиоды выключены.

Таким образом, если хотя бы один светодиод выходит из строя, цепь прерывается.Поврежденный светодиод больше не может проводить ток, поэтому все светодиоды в цепи выходят из строя.

Одна замечательная вещь в современных светодиодах заключается в том, что некоторые из них построены умно и защищены от этой проблемы, у них есть встроенный мост, который позволяет току течь через другие светодиоды, если один из них выходит из строя, поэтому ваши огни выиграли. не гаснет полностью при выходе из строя одного из светодиодов.

В чем разница между последовательной и параллельной связью?

Во встроенных системах устройства обмениваются данными, отправляя и получая сообщения, часто по кабелям и проводам.Тип кабеля / провода и связи зависит от конкретного используемого приложения. В этой статье мы обсудим различия между двумя распространенными режимами связи: последовательным и параллельным.

Как работает последовательная связь?

Последовательную связь можно лучше всего визуализировать, используя аналогию с автострадой или межгосударственным шоссе. Полосы на межштатной автомагистрали будут представлять отдельные полосы или провода, используемые для связи, а автомобили представляют биты данных.

Последовательная связь осуществляется по одному проводу или, в данном случае, по одной полосе дороги. Биты отправляются последовательно, при этом стартовый и стоповый бит помещаются в начало или конец пакета. Все данные принимаются и собираются принимающим устройством по одному биту за раз.

Как работает параллельная связь?

Используя те же изображения, что и раньше, для параллельной связи требуется больше полос, чем для последовательной. Параллельно устройства отправляют и получают несколько битов информации одновременно.Каждый бит данных передается по одному проводу, поэтому для восьмибитового пакета (или 1 байта) потребуется восемь отдельных проводов для передачи сообщения. Это означает, что пакет данных принимается оконечным устройством сразу. Все данные отправляются синхронно при параллельном обмене данными с использованием одного провода или полосы на бит. Все данные должны быть получены в одно и то же время, чтобы пакет был получен правильно и без ошибок.

Параллельные и последовательные кабели

Кабели, используемые для параллельной и последовательной связи, немного отличаются друг от друга.Параллельные кабели обычно толще и короче, чем последовательные кабели, и обычно имеют более сложные соединительные головки большего размера.

Параллельные кабели

Параллельные кабели легче всего обнаружить, если вы видите отдельные контакты, видимые на головке разъема, как показано на рисунке ниже. Эти контакты напрямую связаны с отдельным проводом в кабеле. Для каждого контакта на мужской стороне соединительной головки вы можете найти входной слот на женском конце кабеля. Соединение не прерывается от одного конца до другого.Кабель обычно толстый и жесткий на ощупь по сравнению с последовательными кабелями из-за количества проводов в кабеле.

Последовательные кабели

Последовательные кабели гораздо чаще встречаются в повседневной жизни. Кабель USB является примером кабеля последовательного типа. Как видите, головка разъема существенно отличается от параллельного кабеля просто потому, что она меньше по размеру и не имеет видимых контактов. Другой отличительный аспект — толщина кабеля.

Преимущества параллельной связи

Параллельная связь до появления стандарта USB была гораздо более распространена в повседневных приложениях. От подключения принтера до подключения внешнего монитора параллельная связь использовалась почти исключительно со старыми ПК. Причина, по которой этот стандарт был адаптирован так широко, заключалась в том, что он обычно является быстрым стандартом для работы. Поскольку пакеты данных отправляются одновременно, можно передать больше данных за более короткий период времени.При использовании связи на уровне байтов параллельные данные могут отправлять 1 байт в восемь раз быстрее, чем последовательная связь. Однако по мере того, как кабели становились длиннее, а приложения становились все более тяжелыми для данных, параллельная связь начала сталкиваться с некоторыми ограничениями.

Недостатки параллельной связи

Перекрестный разговор

Распространенная проблема, с которой инженеры сталкиваются при работе с проводами, — это перекрестные помехи между линиями данных. Перекрестные помехи или шум вызваны электромагнитными сигналами, влияющими на другой электронный сигнал.Это очень часто, когда провода расположены слишком близко друг к другу. Перекрестные помехи искажают данные и вызывают ошибки, если они присутствуют.

Ограничения на высоких частотах и длинных диапазонах

Другая проблема, возникающая при параллельном обмене данными, возникает при высокочастотной передаче данных. На более высоких частотах биты обычно перемешиваются и достигают приемного устройства в разное время. Это проблематично, поскольку параллельный режим требует, чтобы все биты данных принимались одновременно.Получатель должен замедлить передачу сообщений, чтобы дождаться прибытия всех пакетов данных, прежде чем принимать полный пакет данных. Если это происходит, обычно для получателя выполняется резервное копирование. Если он не может принять все сообщения одновременно из-за запаздывающих битов данных, входящие биты могут попасть в ожидающие пакеты, вызывая дополнительные проблемы. Параллельный режим лучше всего подходит для приложений на короткие расстояния.

Штифты, чувствительные к повреждениям

Другая проблема, которая возникает при использовании соединительных головок с видимыми контактами, — это высокая вероятность повреждения.Очень распространенная проблема, с которой люди сталкиваются, особенно со старыми принтерами, — это изгиб контактов разъема при подключении устройств. Выравнивание контактов в таком разъеме может быть трудным и требует большего внимания. Обычные кабели USB не имеют этой проблемы, поскольку в конструкции отсутствуют видимые контакты.

Большой физический след

Пространство — один из наиболее ценных аспектов любой современной конструкции печатных плат или устройств. По мере того, как дизайн становится меньше, входные и выходные разъемы также должны уменьшаться.Поскольку для подключения к параллельным портам требуются отдельные контакты, пространство, необходимое на печатной плате или устройстве, увеличивается по мере добавления дополнительных контактов. Из-за этой потребности в пространстве очень редко можно увидеть эти типы портов на современных компьютерах и мониторах. Для экономии места и размера были приняты более мелкие последовательные порты.

Дороже

Параллельные кабели и соединители также дороже в изготовлении и внедрении, чем их последовательные аналоги. Поскольку для приложения требуется больше проводов, каждый провод увеличивает общую стоимость разработки.При параллельной передаче данных для некоторых более сложных операций может потребоваться до 34 проводов. Разница между 1 и 34 проводами может быть экспоненциально дороже и часто является огромным фактором при принятии решения о переходе от последовательного к параллельному для приложения.

Преимущества последовательной связи

Последовательная связь стала универсальным стандартом для подключения устройств. Благодаря малой занимаемой площади (кабельные и соединительные головки), простоте использования и надежности последовательный порт зарекомендовал себя как будущее подключенных устройств.Некоторые из многих преимуществ последовательной связи включают:

Компактность и простота использования

Последовательные порты

обычно известны своей простотой использования и небольшими физическими размерами. Благодаря тому, что многие последовательные порты теперь допускают возможность подключения независимо от ориентации, усилия, необходимые для пользователя, теперь минимальны. Упрощение процесса подключения сделало взаимодействие с последовательными портами намного более безболезненным.

Головки разъемов и порты также значительно меньше по сравнению с параллельными.Возможность занимать иногда менее четверти места на печатной плате или устройстве, необходимого для параллельной работы, является большим положительным моментом для современных производителей устройств. Это ценное пространство можно использовать для других функций, таких как больший аккумулятор, больше памяти, или его можно исключить, чтобы полностью раздвинуть границы для уменьшающихся устройств.

Это также означает, что последовательные порты, кабели и разъемы также более рентабельны. Меньше проводов, необходимых для передачи данных, означает меньшие и менее сложные трассы.Упрощенная конструкция снижает затраты на производство и проектирование.

Увеличенные вставки

Головки разъемов для последовательных портов также допускают гораздо большее количество вставок в течение срока службы разъема по сравнению с параллельными. Поскольку открытые контакты были удалены, а процесс подключения стал проще, вероятность повреждения порта или головки разъема практически исключена. Это означает, что эти порты теперь прослужат дольше, чем параллельные.

Надежность на высоких частотах и на больших расстояниях

Последовательный протокол также намного более надежен при высокочастотной передаче данных и приложениях на большие расстояния.Поскольку последовательный порт отправляет один бит за раз по одному проводу, данные очень трудно спутать при увеличении скорости. Данные не могут достичь получателя до или после того, как биты будут отправлены исходным устройством. Полностью оптимизированное параллельное приложение действительно может отправлять больше данных с большей скоростью, чем последовательное, но высокий уровень оптимизации требует много времени для разработки и совершенствования.

Последовательный порт

также лучше использовать для соединений на большие расстояния (более 3 футов). Поскольку все данные отправляются по одному проводу, приложения для дальней связи намного надежнее при использовании последовательного интерфейса.Данные не сгруппированы и могут быть отправлены на очень высокой скорости с почти идеальной точностью, что делает последовательный порт идеальным для надежных приложений передачи данных на большие расстояния.

Отказ от последовательной связи

Главный недостаток последовательной связи — отсутствие скоростного потенциала. Чем больше проводов, тем выше скорость. Если приложения оптимизируют параллельную связь и устранят все проблемы с синхронизацией на уровне битов, скорость передачи данных значительно превысит скорость последовательной связи.Однако с развитием современных технологий многие ограничения скорости, изначально обнаруженные при последовательной связи, были преодолены. Необходимость уменьшить пространство и стоимость конструкций привели к преобладанию последовательных протоколов. Поскольку технология продолжает развиваться, нередко можно увидеть последовательную связь со скоростью выше 10 Гбит / с в USB 3.1.

Общие последовательные протоколы

Некоторые из наиболее распространенных последовательных протоколов включают SPI, I2C, CAN и USB. Эти протоколы используются в часах реального времени, ЖК-экранах, автомобилях, медицинских устройствах и мобильных телефонах в широком спектре приложений.У этих протоколов есть одна общая черта — их стиль связи; все они общаются по последовательному каналу.

Программирование и отладка последовательных протоколов

Total Phase специализируется на анализаторах и программаторах последовательных протоколов. Двумя наиболее популярными инструментами Total Phase, которые используются для отладки последовательных протоколов, являются хост-адаптер Aardvark I2C / SPI и анализатор протоколов Beagle I2C / SPI.

Хост-адаптер Aardvark I2C / SPI — это карманный программатор протоколов, предлагаемый по доступной цене.Его способность программировать SPI на частоте до 8 МГц и I2C на частоте до 800 кГц делает адаптер Aardvark очень привлекательным инструментом для инженеров встраиваемых систем. Адаптер имеет бесплатное и простое в использовании программное обеспечение и полностью поддерживается в операционных системах Windows, Linux и Mac. Этот мощный, портативный и доступный инструмент является отличным инструментом для всех инженеров I2C и SPI. Beagle I2C / SPI Protocol Analyzer — еще один инструмент Total Phase, который знают и любят встраиваемые системные инженеры. Хотя анализатор Beagle I2C / SPI очень похож на адаптер Aardvark по размеру и цене, он сильно отличается по способу использования.Этот анализатор способен незаметно контролировать шину I2C и SPI на частотах до 5 МГц и 24 МГц соответственно. Анализатор работает с бесплатным программным обеспечением центра обработки данных, которое полностью поддерживается в операционных системах Windows, Linux и Mac.

Анализатор Beagle I2C / SPI и адаптер Aardvark — это лишь некоторые из многих инструментов последовательного протокола Total Phase. Total Phase поддерживает не только I2C и SPI, но и приложения USB, CAN, eSPI и A2B.

Заключение

Последовательная и параллельная связь имеет свои плюсы и минусы при выборе стандарта для внедрения в устройства и конструкции.Скорость, на которую способна параллельная работа, привлекательна, но добиться ее сложно и дорого. В то время как надежность и небольшие размеры последовательной связи делают ее привлекательным вариантом. С ростом скорости последовательная связь становится стандартом для приложений доставки данных и является преобладающим стилем связи, применяемым сегодня.

Разница между последовательной и параллельной цепями (со сравнительной таблицей)

Решающее различие между последовательной и параллельной цепью существует на основе ориентации компонентов в цепи.В последовательной схеме несколько компонентов соединяются каскадом, то есть хвост одного компонента соединяется с головкой другого.

В параллельной схеме несколько компонентов соединены в ориентации голова к голове и хвост к хвосту.

Содержание: серия против параллельной цепи

Сравнительная таблица
Определение
Ключевые отличия
Заключение

Таблица сравнения

Основа для сравнения	Последовательная цепь	Параллельная цепь
Ориентация компонентов	Компоненты соединяются друг за другом.	Здесь компоненты соединены голова к голове и хвост к хвосту.
Ток	Одинаковый ток течет через все компоненты в цепи.	Через каждый компонент цепи протекает разный ток.
Напряжение	На каждом компоненте существует различная разность потенциалов (напряжение).	Разность потенциалов (напряжение), существующая на различных компонентах цепи, одинакова.
Количество путей	Один	Несколько (зависит от количества компонентов).
Неисправность	Неисправность в одном из компонентов схемы приводит к нарушению работы всей цепи.	Неисправность отдельного компонента не мешает работе остальной цепи.
Устранение неисправностей	Сложно.	Довольно просто.
Эквивалентное сопротивление	Эквивалентное сопротивление всегда больше, чем максимальное значение сопротивления в последовательном соединении.	Эквивалентное сопротивление всегда меньше, чем у любого из отдельных резисторов, подключенных параллельно.

Определение последовательной цепи

В последовательной цепи компоненты в цепи подключаются один за другим или, можно сказать, каскадно. Более конкретно, мы можем сказать, что последовательная схема позволяет соединение таким образом, что хвост одного компонента напрямую соединяется с головкой другого и так далее, что соответствует двум концам батареи.

На рисунке ниже показано последовательное соединение 4 резисторов в цепи:

Как мы можем ясно видеть, что компоненты соединены каскадом в одну линию, таким образом, одинаковый ток, я буду течь через все резисторы в последовательной сети. Между тем между различными резисторами схемы существует разная разность потенциалов.

Это можно понять таким образом, что если одинаковый ток течет между всеми резисторами, то падение напряжения на каждом резисторе будет зависеть от сопротивления каждого резистора в цепи.Таким образом, можно сказать, что в последовательной цепи из-за наличия единственного пути один и тот же ток течет через все компоненты. Тем самым возникает различная разность потенциалов (напряжение) на каждом компоненте.

Определение параллельной цепи

В параллельной схеме компоненты расположены таким образом, что головки каждого компонента соединены вместе с общей точкой. Пока хвосты соединены между собой еще одной общей точкой. Тем самым образуя несколько параллельных ветвей в цепи.На рисунке показано параллельное соединение 4 резисторов в цепи:

Как мы видим здесь, параллельная цепь имеет 4 ветви, и через каждую ветвь протекает разный ток. Но поскольку ветви имеют общие точки, таким образом, одинаковый потенциал существует в двух точках по отношению к двум концам потенциала батареи.

Это также можно понять, если на каждом резисторе в цепи существует одинаковая разность потенциалов.Тогда фактический ток, протекающий через каждую ветвь, будет автоматически зависеть от сопротивления каждого резистора в цепи.

Таким образом, мы можем сказать, что из-за наличия нескольких ветвей в цепи общий ток от источника питания делится на несколько ветвей, поскольку напряжение на точках одинаково.

Ключевые различия между последовательной и параллельной схемами

Компоненты в последовательной цепи расположены на едином пути от одного конца источника питания к другому.Однако несколько компонентов в параллельной цепи расположены по нескольким путям относительно двух концевых выводов батареи.
В последовательной цепи общий ток протекает через все компоненты цепи. В параллельной цепи через каждую параллельную ветвь цепи протекает разное количество тока.
В последовательной цепи существует разное напряжение на каждом компоненте в цепи. В то время как в параллельной цепи одинаковое напряжение присутствует на нескольких компонентах в цепи.
Неисправность в одном из компонентов последовательной цепи вызывает помехи в работе всей цепи. В отличие от неисправности одного компонента в параллельной сети, не мешает функционированию другой части схемы.
Обнаружение неисправности в случае последовательной цепи сложно, но довольно легко в случае параллельной цепи.
Эквивалентное сопротивление в случае последовательной цепи всегда больше, чем максимальное значение сопротивления в последовательном соединении.При этом эквивалентное сопротивление в параллельной цепи всегда меньше, чем любое из отдельных сопротивлений в параллельной комбинации.

Заключение

Итак, исходя из этого обсуждения, мы можем сказать, что в последовательной цепи протекающий ток остается неизменным в каждой части цепи. В параллельных цепях напряжение на двух конечных точках ветвей совпадает с подаваемым напряжением.

Последовательное и параллельное хранилище | Computerworld

Данные, хранящиеся на диске, состоят из длинных строк (называемых дорожками и секторами) единиц и нулей.Головки дисков считывают эти строки по одному бит за раз, пока диск не накопит желаемое количество данных, а затем отправит их в процессор, память или другие устройства хранения. То, как диск отправляет эти данные, влияет на общую производительность.

Много лет назад все данные, отправляемые на диски и с дисков, передавались в последовательной форме — один бит отправлялся сразу за другим, используя только один канал или провод.

Подробнее

Computerworld
QuickStudies

Однако с интегральными схемами стало возможным и дешевым размещать несколько устройств на одном кристалле кремния, и родился параллельный интерфейс.Обычно он использовал восемь каналов для передачи, что позволяло отправлять восемь бит (один байт) одновременно, что было быстрее, чем при прямом последовательном соединении. В стандартном параллельном интерфейсе использовался громоздкий и дорогой 36-жильный кабель.

Так почему же производители отказываются от параллельных интерфейсов в пользу последовательных, когда нам нужно получать данные на диски и с дисков быстрее, чем когда-либо?

Например, большинство принтеров больше даже не имеют параллельных портов. Ноутбуки отказались от традиционных параллельных и последовательных портов в пользу высокоскоростной универсальной последовательной шины и портов IEEE 1394.[См. QuickLink 29332 для получения дополнительной информации об этих технологиях.] Теперь мы видим ту же миграцию в интерфейсах, которые подключают диски.

На первый взгляд это кажется нелогичным. Разве параллельное соединение не более эффективно, чем последовательное, с большей пропускной способностью? Не совсем и, конечно, больше нет. При нынешних скоростях параллельная передача имеет несколько недостатков.

Накладные расходы на обработку

Во-первых, помните, что данные сохраняются и извлекаются по одной дорожке за раз, по одному биту за раз.Мы говорим о байтах для удобства, но байт — это просто строка из восьми битов подряд, и в конечном итоге мы должны обрабатывать каждый бит отдельно.

Таким образом, прежде чем мы сможем отправить байт параллельно на диск, мы должны получить эти восемь битов и выровнять их, направляя каждый к другому проводу. Когда мы выполнили всю обработку и перемещение, чтобы подготовить их все, мы запускаем этот байт.

На другом конце кабеля, когда дисковод получает биты, он должен пройти обратный процесс, чтобы преобразовать этот байт обратно в последовательный поток битов, чтобы записывающие головки дисковода могли записать его на диск.

Чтобы представить это по-другому, подумайте о том, что представляет собой почти обратный процесс — преобразование параллельного порта в последовательный для передачи и обратно. Вот что происходит при отправке кода Морзе по телеграфной линии. Сообщение начинается с написанных слов (думайте параллельно) на листе бумаги. Процессор (то есть мозг оператора) должен преобразовать каждую букву в серию точек и тире (последовательных), а затем отправить их по сети.

На принимающей стороне другой процессор должен прослушивать эти последовательные точки и тире, а затем преобразовывать их обратно в буквы и слова.Требуется много накладных расходов, потому что среда передачи не соответствует исходному входу или желаемому выходу.

Искажение сигнала

Когда сигнал проходит по проводу или трассе интегральной схемы, дефекты проводов или драйверов интегральной схемы могут замедлить работу некоторых битов.

При параллельном соединении восемь битов, которые уходят одновременно, не достигают другого конца одновременно; некоторые доберутся до них позже, чем другие. Это называется перекосом.Чтобы справиться с этим, принимающая сторона должна синхронизироваться с передатчиком и ждать, пока не будут получены все биты. Последовательность обработки такова: чтение, ожидание, фиксация, ожидание сигнала синхронизации, передача.

Чем больше проводов и чем больше расстояние между ними, тем больше перекос и выше задержка. Эта задержка ограничивает эффективную тактовую частоту, а также длину и количество параллельных линий, которые можно использовать.

Перекрестные помехи

Тот факт, что параллельные провода физически связаны, означает, что один сигнал иногда может «отпечататься» на проводе рядом с ним.Пока сигналы различны, это не вызывает проблем.

Но по мере того, как биты становятся ближе друг к другу, мощность сигнала уменьшается с увеличением расстояния (особенно на более высоких частотах), а паразитные отражения накапливаются из-за промежуточных разъемов. В результате вероятность ошибки значительно возрастает, и контроллер диска может быть не в состоянии отличить единицу от нуля. Чтобы этого не произошло, необходима дополнительная обработка.

Последовательные шины избегают этого, изменяя сигналы во время передачи, чтобы компенсировать такие потери.В последовательной топологии все пути передачи хорошо контролируются с минимальной изменчивостью, что позволяет последовательной передаче надежно работать на значительно более высоких частотах, чем в параллельных схемах.

Новые, меньшие серийные номера

Мы уже видели, как последовательные соединения вытесняют параллельные для принтеров и других периферийных устройств. Теперь внутри компьютеров мы заменяем параллельные подключения к дисковым накопителям и массивам, как SCSI, так и Advanced Technology Attachment (ATA), новой последовательной архитектурой, называемой Serial Attached SCSI и Serial ATA.

Другие связанные с хранилищем последовательные системные интерфейсы включают Serial RapidIO, InfiniBand и Fibre Channel.

Проблемы с параллельным

Кей — автор статей в Computerworld из Вустера, штат Массачусетс. Вы можете связаться с ним по адресу [email protected]

Дополнительные сведения о Computerworld QuickStudies

Новые правила хранения

Истории в этом отчете:

Последовательное и параллельное подключение презентационных проводов. Презентация «Последовательное и параллельное соединение проводов». Изучение последовательного и параллельного

При последовательном соединении проводов конец одного проводника соединяется с началом другого и т. Д. На рисунках показана цепочка последовательного соединения двух ламп и схема такого соединения. Если одна из лампочек перегорит, цепь разомкнется, а другая погаснет.

Когда проводники соединены последовательно, сила тока на всех участках цепи одинакова: Согласно закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны: полное напряжение U на обоих проводниках равно сумма напряжений U1 и U2: где R — электрическое сопротивление всей цепи.Из этого следует: При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

При параллельном соединении проводов их начало и конец имеют общие точки подключения к источнику тока.

При параллельном подключении напряжения U1 и U2 на всех участках цепи одинаковы: сумма токов I1 и I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: Запись по закону Ома: где R — электрическое сопротивление всей цепи, получаем, обратное полному сопротивлению цепи, равно сумме значений, противоположных сопротивлениям параллельно соединенных проводников.

Задача 1 Два провода соединены последовательно. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R = 3 Ом. Показание амперметра, подключенного к первому проводнику, I = 0,5 Ом. Определите силу тока, протекающего по второму проводнику, общую силу тока в цепи, общее напряжение цепи.

Дано: R1 = 2 Ом R2 = 3 Ом I1 = 0,5 А Решение: I1 = I2 = Iu; I2 = Iu = 0,5 AU1 = I1R1; U1 = 0.5 х 2 = 1 (В) U2 = I2R2; U2 = 0,5 х 3 = 1,5 (В) Uu = U1 + U2; Uu = 1 + 1,5 = 2,5 (В) I2, Iu, Uu =? Ответ: I2 = Iu = 0,5 А, Uu = 2,5 В.

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Цель 3.

Доктора Ватсона и Шерлока Холмса в новогоднюю ночь пригласили друзья. И вдруг, как гласит один из законов Мерфи: «Все, что нужно сломать, обязательно сломается, и в самый неподходящий момент.«А что случилось? Когда хозяин дома стал включать гирлянду на елку для детей, перегорела одна из лампочек на 3,5 В. Дети расстроены, хозяин в панике, потому что запасного света нет лампочка под рукой. Мы должны спасти праздник, решил Холмс. И, попросив всех успокоиться, Холмс произнес волшебные слова и совершил одно действие. К радости детей гирлянда загорелась. Позже доктор Ватсон попросил Холмса , что он сделал? Что ответил Холмс?

Slide 15

Преимущества и недостатки соединений

Пример последовательного подключения: гирлянда.Пример параллельного подключения: лампы в рабочем кабинете. Достоинства и недостатки подключений: Параллельное — при перегорании одной лампы горят остальные. Но когда вы включите лампу с меньшим возможным напряжением, она перегорит. Последовательный — лампы с меньшим возможным напряжением включаются в цепь с более высоким напряжением, но при перегорании одной лампы не сгорят все.

Slide 16

Домашнее задание:

Приведите примеры последовательного и параллельного подключения проводов в вашем доме.Повторить. § 48, 49. Упражнение. 22 (2), упражнение 23 (3.4).

Посмотреть все слайды

Опыт показал взаимосвязь между силой тока, напряжением и сопротивлением при последовательном соединении. Последовательное подключение электрических цепей и решение задач по этим схемам.

Посмотреть содержание документа

«Презентация к уроку» Последовательное подключение проводов. «

Символ

Название

Гальванический

Резистор

Амперметр

Вольтметр

Физические величины и их буквенные обозначения.

Сила тока

Напряжение

Сопротивление

Ампер

Вольт

Сила тока

Напряжение

Сопротивление

Физические величины и устройства для их измерения.

Амперметр

Вольтметр

Сила тока

Напряжение

Георг Симон Ом

Известный немецкий физик

Ток (А)

I 1

I 2

Напряжение (В)

U 1

U 2

Сопротивление (Ом)

R 1

R 2

При последовательном подключении сила тока в любой части цепи одинакова, т.е.е.

Я =
I 1
=
I 2
.

Суммарное напряжение в цепи при последовательном включении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

U = U 1
+ U 2

Общее сопротивление цепи при последовательном включении равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

R = R 1
+ Р 2
.

15
Ом

20
Ом

1. Согласно схеме на рис. 17, определите

показание амперметра и общее сопротивление

в электрической цепи, если R
1

= 5 Ом, R
2

= 3 Ом.

2. Каковы показания амперметра и общее сопротивление электрической цепи

показано на рис.восемнадцать, если R
1

= 10 Ом, R
2

= 2 Ом?

3. Согласно схеме на рис. 21,

определяют показания амперметра и

сопротивление R2, если R1 = 4 Ом.

Цель урока: 1. Ознакомить учащихся с последовательным и параллельным соединением проводов 2. Закономерности, существующие в цепи при последовательном и параллельном соединении проводов.Приложение 3. Научить решать задачи по теме: Последовательное и параллельное соединение проводов 4. Закрепить знания студентов о различных соединениях проводов и сформировать умение рассчитывать параметры комбинированных цепей

Преимущества и недостатки последовательного подключения Преимущества: Имея элементы, рассчитанные на низкое напряжение (например, лампочки), вы можете соединить их последовательно в необходимом количестве и подключить к источнику с высоким напряжением (так бывают елочные гирлянды. устроил) Недостаток: Достаточно одному устройству (или элементу) выйти из строя при обрыве цепи и все остальные устройства не работают

Достоинства и недостатки параллельного подключения Достоинства: При выходе из строя одной из ветвей остальные продолжают работать.В этом случае каждую ветку можно подключать и отключать отдельно. Недостаток: можно включать устройства, рассчитанные только на это напряжение.

Использование последовательного подключения Основным недостатком последовательного подключения проводов является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются остальные. Так, например, если перегорела одна из лампочек елочной гирлянды, тогда все остальные погаснут. Указанный недостаток может превратиться в преимущество. Представьте, что какую-то цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении тока цепь должна автоматически отключиться. Как это сделать? (Как это сделать? (Например, использовать предохранители) Приведите примеры применения для последовательного подключения проводов

Применение параллельного подключения Различные потребители могут быть подключены параллельно в одну электрическую цепь.электрическая энергия. Такая схема подключения потребителей тока применяется, например, в жилых помещениях. Вопрос к студентам: Как соединены между собой электроприборы в вашей квартире?

Могу ли я использовать две одинаковые лампы на 110 В в сети 220 В? Как? Сколько одинаковых резисторов было подключено последовательно, если каждый из них имеет сопротивление 50 Ом, а их общее сопротивление — 600 Ом? Два резистора с сопротивлением 5 Ом и 10 Ом подключены параллельно к батарее.Текущая сила у кого из них больше? Как изменится сопротивление электрической цепи, если вы подключите другой резистор к любому звену в цепи: а) последовательно б) параллельно? Как подключить четыре резистора с сопротивлением 0,5 Ом, 2 Ом, 3,5 Ом и 4 Ом, чтобы их общее сопротивление составляло 1 Ом? Проверка знаний

Повторение

Чижова Вера Александровна

Учитель физики и информатики

МБОУ СОШ с.Красное,

Ненецкий автономный округ.

Скорость движения заряда по проводнику
Заряд, проходящий через проводник за 1 с
Обозначается ()
Единица измерения (А) ампер
Измеряется амперметром
Зависит от напряжения и сопротивление (закон Ома)

Напряжение — это работа электрического поля по перемещению единичного заряда (1С) по проводнику
Обозначается буквой (U)
Измеряется с помощью вольтметра
Единица измерения (В) Вольт

Свойство проводника препятствовать движению заряженных частиц по проводнику под действием электрического поля
Обозначается R
Единица измерения (Ом)
Зависит от физических свойств проводника

Законы последовательного соединения проводов

Сила тока одинакова во всех частях цепи
Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи
Общее напряжение равно сумме напряжений в отдельных участках

1) Требуется сделать елочную гирлянду из лампочек.рассчитан на напряжение 6 В, чтобы его можно было включить в сеть с напряжением 120 В. Сколько лампочек для этого взять?

A) 4. B) 8 C) 16 D) 20 E) 30.

2) Определите полное сопротивление цепи, если сопротивление выводных проводов составляет 2 Ом, включенной части реостата
Лампы 64 Ом и 294 Ом (рис. 159).

1,240 Ом; 2.180 Ом; 3,100 Ом; 4.120 Ом; 5,360 Ом.

3) При замере напряжения на проводе R 1 оно оказалось равным 12 В.Когда вольтметр был подключен к проводнику R 2,
затем он показал 45 В (рис. 160). Рассчитайте сопротивление R 2, если R 1 = 40 Ом.

А) 360 Ом; Б) 135 Ом; Б) 150 Ом; Г) 4 Ом; Е) 40 Ом.

4) Каждый из двух нагревательных элементов котла имеет ток 5 А. Определите ток в питающих проводах, если элементы соединены последовательно.

А) 25 А; Б) 5 А; Б) 10 А; Г) 2,5 А.

5) Проводники с сопротивлением 2.4 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 36 В. Рассчитайте ток в проводниках.

А) 3 А; Б) 0,33 А; Б) 432 А; Г) 0,5 А; E) 0,3 А.

1) Ток в проводнике R 1
равен 4 А. Какой ток в проводнике R 2
(рис.161).

А) 4 А; Б) 2 А; Б) 8 А; Г) 16 А.

2) Сопротивление лампы R 1 = 300 Ом, а напряжение на ней 90 В.Что покажет вольтметр, если его подключить к лампе с сопротивлением R2 = 400 Ом (рис. 162)?

А) 240 В; Б) 180 В; Б) 100 В; Г) 120 В; E) 360 В.

3) Три одинаковые лампы соединены последовательно с напряжением 120 В (рис. 163). Какое напряжение на каждом из них?

А) 360 В; Б) 120 В; Б) 60 В; Г) 4 В; E) 40 В.

4) На рисунке 164 изображен ступенчатый реостат, в котором сопротивления R 1 = R 2 = R 3 =… = R 5 = 10 Ом.Рассчитайте сопротивление в данном положении подвижного контакта К.

А) 20 Ом; Б) 50 Ом; Б) 40 Ом; Г) 30 Ом; Д) 3,3 Ом.

5) Сопротивление электрической лампы R
, а амперметр был подключен к сети 200 В, как показано на рисунке 165. Вычислите сопротивление R,
если амперметр показывает ток 0,5 А. Сопротивление лампы 240 Ом.

А) 120 Ом; Б) 160 Ом; Б) 260 Ом; Г) 60 Ом.

Резистор номиналом 2 (Ом) включен в цепь 12 В.Какое сопротивление нужно подключить еще один резистор, чтобы сила тока была 2А

Повторение: последовательное соединение проводов

В цепи с напряжением источника 12 В подключаются два резистора и лампочка. Напряжение на лампочке 5В, на первом резисторе 3В. Сопротивление второго резистора 6 (Ом). Определяем сопротивление первого резистора и лампочки

Ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов в ветвях
Напряжение на всех параллельных участках одинаково
Обратная величина общего сопротивления равна сумме взаимные значения сопротивлений всех параллельных участков

Задания по параллельному подключению потребителей

Сопротивления резисторов соответственно равны 4.6,12 (Ом). Определите силу тока в каждом резисторе, если напряжение между точками A и B составляет 24 В. Определить ток в неразветвленной части цепи

Токи в резисторах соответственно равны 2А, 1,5А, 3А. Определите сопротивление резисторов, если напряжение между точками A и B составляет 16 В.

Д / с §
48,49
упражнение 22 (1,2), упражнение 23 (3)

СО №20 Должность: учитель физики Последовательный составной проводник составной проводник без вилок, когда конец одного проводника соединен с началом другого проводника … Когда соответствует соединение проводников : — сила тока, протекающего через каждый …

Последовательное и параллельное соединение …

… «Куринская общеобразовательная школа» Последовательное и параллельное соединение проводники … Урок физики 8 класс Тип … Тема урока: « Последовательные и параллельные соединения проводники ». Задачи урока: Сформулировать законы согласованных и параллельных соединений проводников … Упражнение 1 …

Исследование последовательного и параллельного портов …

Романовский район. ЦЕЛИ УРОКА: Проверить законы , согласованные и параллельные соединения
проводников … Оборудование: Источник питания Двухпроводный … напряжение менее 220 В. Выход При согласованное соединение проводники напряжения на концах рассматриваемого участка цепи …

Напряженность и потенциал электростатического поля в проводнике В проводниках присутствуют электрически заряженные частицы — носители заряда… — комбинации параллельных и последовательных подключений конденсаторов. 4.2. Соединение конденсаторы 1) Параллельное соединение соединение : Общее — это напряжение U …

8pow

Сопротивление. Юниты сопротивления. Закон Ома для участка цепи. 7. согласованный составной жилы … 8. Параллельный составной жилы … 9. Электротоковые работы. 10. Мощность электрического тока.одиннадцать …

Для цепной секции. Консистентная составная жилы … Параллельная составная жилы … Электротоковые работы. Сила электрического тока. Нагревание проводников, электрошок. Закон Джоуля-Ленца. 4. Консистент компаунд
проводов … Принципиальная схема Монтаж …

2. Какие физические величины сохраняются на уровне в соответствии с
соединение проводники Каково общее сопротивление на согласованном соединении проводниках ? Ответ: При согласованном соединении сила тока во всех резисторах одинакова, а…

Пара зажимов (точек или узлов цепи) называется параллельной Свойства соединения проводники
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКИ ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕНИЕ
ПРОВОДНИКИ Сила тока: Сила тока одинакова во всех частях цепи. Сила …

Последовательное прямое кабельное соединение, DB9, DB25, COM-порты и выводы

В этой статье рассматриваются популярные последовательные порты на рабочих станциях, серверах и портативных компьютерах.Мы рассматриваем последовательную передачу данных, распиновку портов, скорость портов, типы последовательных интерфейсов (DB9 и DB25), нуль-модемные кабели и многое другое.

Последовательное прямое соединение — это соединение, которое использует COM-порты ваших компьютеров. На каждом компьютере есть как минимум два COM-порта, COM1 и COM2. «COM» означает «Связь». Его распиновка намного проще по сравнению с параллельным портом, но скорость также намного ниже.

Чтобы дать вам представление о том, насколько быстрым (или медленным) является последовательный порт, в лучшем случае вы получите от 12 до 14 КБ в секунду.Это довольно медленно, когда вы привыкли к сетевому подключению, но позвольте мне показать вам, как передаются последовательные данные, чтобы вы также могли понять, почему это намного медленнее:

Рисунок 1. Передача данных через последовательный порт

Изображение выше дает вам представление о том, как передаются последовательные данные. Каждый пронумерованный цветной блок отправляется с ПК 1 на ПК 2. ПК 2 будет получать данные в том же порядке, в котором они были отправлены, другими словами, он будет получать сначала блок данных 1, а затем 2, вплоть до блока 7.Это довольно хорошее представление потока данных в последовательном кабеле. Последовательные порты передают данные последовательно по одной паре проводов (остальные провода используются для управления передачей).

По-другому вы можете думать об этом, как об однополосной дороге, где дорога достаточно широкая, чтобы вмещать только одну машину за раз (один блок данных за раз в нашем примере выше), поэтому вы можете представить, что дорога не может обрабатывать несколько авто в свое время.

Последовательный порт

Большинство новых компьютеров имеют два COM-порта по 9 контактов каждый; это штекерные разъемы DB-9.Старые компьютеры имели один штекерный разъем DB-9 и один штекер DB-25. 25-контактный штекер почти такой же, как 9-контактный, только больше.

Давайте посмотрим на последовательный порт, чтобы понять, о чем мы говорим:

Рисунок 2. Физический последовательный интерфейс — DB-9 (обычно COM1) и DB-25 (обычно COM2)

Для разъемов DB-9 и DB-25 используются разные распиновки, и мы рассмотрим их чуть позже. Давайте еще раз взглянем на COM-порты нового компьютера:

Рисунок 3.Последовательные порты (COM1 и COM2)

Обратите внимание на COM-порты, они оба разъема DB-9, DB-25 больше нет! Разъем над двумя синими COM-портами — это LPT или параллельный порт.

Последовательный порт компьютера может работать с разной скоростью, что позволяет нам подключать различные устройства, которые обмениваются данными с компьютером на разной скорости. В следующей таблице показаны скорости, с которыми могут работать последовательные порты большинства компьютеров, и сколько КБ / с они переводят:

Рисунок 4.Скорость последовательного порта (бит / сек) и скорость передачи данных

Теперь посмотрим на распиновку разъемов DB-9 и DB-25:

Рисунок 5. Распиновка последовательного COM-порта для последовательных интерфейсов DB-9 и DB-25

Кабель последовательной передачи данных

Все, что осталось, это распиновка, необходимая, чтобы позволить нам использовать последовательный кабель для прямого подключения. Для этого типа кабеля существует специальный термин, называемый «нуль-модемным» кабелем, что в основном означает, что вам нужно пересекать TX и RX.Потому что у вас могут быть разные конфигурации, например DB-9 в DB-9, DB-9 в DB-25 и DB-25 в DB-25, я создал разные таблицы, чтобы показать вам распиновку для каждого из них:

1) DB-9 — DB-9. Вы используете эту конфигурацию, когда вам нужен кабель с разъемом DB-9 на каждом конце:

Рисунок 6. Нуль-модемный кабель DB-9 — DB-9 (последовательный)

2) DB-9 — DB-25. Вы используете эту конфигурацию, когда вам нужен кабель с одним разъемом DB-9 и одним разъемом DB-25 на обоих концах:

Рисунок 7.Кабель нуль-модема DB-9 — DB-25 (последовательный)

3) DB-25 — DB-25. Вы используете эту конфигурацию, когда вам нужен кабель с разъемом DB-25 на каждом конце:

Рисунок 8. Кабель нуль-модема DB-25 — DB-25 (последовательный)

Ну, это почти все, что касается прямого последовательного подключения через нуль-модемный кабель.

Виды соединения проводников

Последовательное соединение

Параллельное соединение

Смешанное соединение

Мостовая схема

Как отличить параллельное соединение от последовательного

Последовательное соединение

Применение

Параллельное соединение

Применение

Работа тока

Мощность тока

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

Смешанное соединение проводников

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

Как различить эти два соединения?

Формулы для силы тока

Формулы для напряжения

Формулы для электрического сопротивления

Работа тока

Мощность тока

Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы?

Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников?

Задача на последовательное соединение проводников

Задача на соединение конденсаторов, параллельное и последовательное

Последовательное соединение

Применение

Параллельное соединение

Применение

Работа тока

Мощность тока

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

Смешанное соединение проводников

Теперь используем формулу расчета сопротивления:

примеры параллельного и последовательного соединения

Параллельное соединение

Для домашней разводки проводов

Для замены кабелей

Основы электротехники

Закон Ома

Законы Кирхгофа

Правила для различных соединений проводников

Законы последовательной цепи

Законы параллельного соединения проводников

Видео

Последовательное соединение проводников | Физика

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в у…

См. также

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное соединение проводников

Параллельное соединение проводников

Нужна помощь в учебе?

Последовательное и параллельное соединение светодиодов

Параллельное соединение

Пример расчета

Последовательное соединение

Пример расчета

Два важных момента

— Электрические цепи постоянного тока

Что такое последовательное и параллельное соединение — [Простое руководство]

Что произойдет, если один светодиод выйдет из строя при параллельном или последовательном подключении?

В чем разница между последовательной и параллельной связью?

Как работает последовательная связь?

Как работает параллельная связь?

Параллельные и последовательные кабели

Параллельные кабели

Последовательные кабели

Преимущества параллельной связи

Недостатки параллельной связи

Перекрестный разговор

Ограничения на высоких частотах и ​​длинных диапазонах

Штифты, чувствительные к повреждениям

Большой физический след

Дороже

Преимущества последовательной связи

Компактность и простота использования

Увеличенные вставки

Ограничения на высоких частотах и длинных диапазонах

Надежность на высоких частотах и на больших расстояниях