الدوائر الكهربائية الخطية غير المتفرعة والمتفرعة بإمداد واحد

إذا كان هناك عدد كبير من العناصر السلبية مع مصدر البريد. إلخ. ج.تشكل دائرة كهربائية ، ويمكن أن يتم ربطها بطرق مختلفة. هناك المخططات النموذجية التالية لمثل هذه الاتصالات.

الاتصال التسلسلي للعناصر هذا هو أبسط اتصال. مع هذا الاتصال ، يتدفق نفس التيار في جميع عناصر الدائرة. وفقًا لهذا المخطط ، يمكن توصيل جميع العناصر السلبية للدائرة ، وبعد ذلك ستكون الدائرة أحادية الدائرة غير متفرعة (الشكل 1. ، أ) ، أو يمكن أن يكون جزء فقط من عناصر الدائرة متعددة الدوائر متصل.

إذا تم توصيل عناصر n في سلسلة يتدفق فيها نفس التيار I ، فإن الجهد عند أطراف الدائرة سيكون مساويًا لمجموع قطرات الجهد في n من العناصر المتصلة في سلسلة ، أي

أو:

حيث Rek هي مقاومة الدائرة المكافئة.

لذلك ، فإن المقاومة المكافئة للعناصر السلبية المتصلة في سلسلة تساوي مجموع مقاومات هذه العناصر ... المخطط الكهربائي (الشكل.1 ، أ) يمكن تقديم دائرة مكافئة (الشكل 1 ، ب) ، تتكون من عنصر واحد مع مقاومة مكافئة Rek

أرز. 1 - مخطط التوصيل التسلسلي للعناصر الخطية (أ) والمخطط المكافئ له (ب)

عند حساب دائرة بعناصر متصلة في سلسلة بجهد معين لمصدر الطاقة ومقاومات العناصر ، يتم حساب التيار في الدائرة وفقًا لقانون أوم:

ينخفض ​​الجهد عبر العنصر k

لا يعتمد فقط على مقاومة هذا العنصر ، ولكن أيضًا على المقاومة المكافئة Rek ، أي على مقاومة العناصر الأخرى للدائرة. هذا هو عيب كبير في الاتصال التسلسلي للعناصر. في الحالة المحددة ، عندما تصبح مقاومة أي عنصر من عناصر الدائرة مساوية لما لا نهاية (دائرة مفتوحة) ، يصبح التيار في جميع عناصر الدائرة صفرًا.

نظرًا لأنه عند الاتصال في سلسلة ، يكون التيار في جميع عناصر الدائرة هو نفسه ، فإن نسبة انخفاض الجهد في العناصر تساوي نسبة مقاومة هذه العناصر:

اتصال متوازي للعناصر - هذا اتصال يتم فيه تطبيق نفس الجهد على جميع عناصر الدائرة. وفقًا لمخطط التوصيل المتوازي ، يمكن توصيل جميع العناصر السلبية للدائرة (الشكل 2 ، أ) أو جزء منها فقط. يشكل كل عنصر متصل متوازي فرعًا منفصلاً. لذلك ، فإن الدائرة ذات التوصيل المتوازي للعناصر الموضحة في الشكل. 2 ، أ ، على الرغم من أنها دائرة بسيطة (لأنها تحتوي على عقدتين فقط) ، إلا أنها متفرعة في نفس الوقت.

أرز. 2 - مخطط التوصيل المتوازي للعناصر الخطية (أ) والمخطط المكافئ له (ب)

في كل فرع متوازي ، التيار

حيث Gk هي موصلية الفرع k.

من قانون كيرشوف الأول

أو

حيث Gec هو ناقل الدائرة المكافئ.

لذلك ، عندما تكون العناصر السلبية متصلة بالتوازي ، فإن مواصلتها المكافئة تساوي مجموع موصلية هذه العناصر ... يكون التوصيل المكافئ دائمًا أكبر من توصيل أي جزء من الفروع المتوازية. الموصلية المكافئة GEK تتوافق مع المقاومة المكافئة Rek = 1 / Gek.

ثم الدائرة المكافئة الموضحة في الشكل. 2 ، أ ، سيكون بالشكل الموضح في الشكل. 2 ، ب. يمكن تحديد التيار في الجزء غير الممنوح من الدائرة مع التوصيل المتوازي للعناصر من هذه الدائرة وفقًا لقانون أوم:

لذلك ، إذا كان جهد الإمداد ثابتًا ، فعند زيادة عدد العناصر المتصلة بالتوازي (مما يؤدي إلى زيادة الموصلية المكافئة) ، يزداد التيار في الجزء غير الممنوح من الدائرة (تيار إمداد الطاقة).

من الصيغة

يمكن ملاحظة أن التيار في كل فرع يعتمد فقط على تصرف هذا الفرع ولا يعتمد على تصرف الفروع الأخرى. يعد استقلال أوضاع الفروع المتوازية عن بعضها البعض ميزة مهمة للاتصال المتوازي للعناصر السلبية. في التركيبات الصناعية ، يتم استخدام التوصيل المتوازي للمستقبلات الكهربائية في معظم الحالات. أوضح مثال على ذلك هو إدراج المصابيح الكهربائية للإضاءة.

نظرًا لأنه في اتصال متوازي يتم تطبيق نفس الجهد على جميع العناصر ويتناسب التيار في كل فرع مع توصيل هذا الفرع ، فإن نسبة التيارات في الفروع المتوازية تساوي نسبة موصلية هذه الفروع ، أو متناسبة عكسيًا إلى نسبة مقاومتهم:

الاتصال المختلط للعناصر هو مزيج من الوصلات المتسلسلة والمتوازية. يمكن أن تحتوي هذه السلسلة على عدد مختلف من العقد والفروع. يظهر مثال على اتصال مختلط في الرسم التخطيطي (الشكل 3 ، أ)

أرز. 3. مخطط التوصيل المختلط للعناصر الخطية (أ) والمخططات المكافئة لها (ب ، ج).

لحساب مثل هذه الدائرة ، من الضروري تحديد المقاومات المكافئة على التوالي لتلك الأجزاء من الدائرة التي هي فقط سلسلة أو اتصال متوازي فقط. في الدائرة المدروسة ، يوجد اتصال متسلسل للعناصر بمقاومات R1 و R2 واتصال موازٍ للعناصر بمقاومات R3 و R4. باستخدام العلاقات التي تم الحصول عليها مسبقًا بين معلمات عناصر الدائرة مع تسلسلها واتصالها المتوازي ، يمكن استبدال الدائرة الكهربائية الحقيقية على التوالي بدوائر مكافئة.

المقاومة المكافئة للعناصر المتصلة في سلسلة

المقاومة المكافئة للعناصر المتصلة المتوازية R3 و R4

تظهر في الشكل دائرة مكافئة بمقاومات العناصر R12 و R34. 3 ، ب. بالنسبة لهذه السلسلة من توصيلات R12 و R34 ، تكون المقاومة المكافئة

وتظهر الدائرة المكافئة المقابلة في الشكل. 2 ، ب. لنجد التيار في هذه الدائرة:

هذه هي تيار العرض والتيار في العنصرين R1 و R2 من الدائرة الحقيقية.لحساب التيارين I3 و I4 ، حدد الجهد في قسم الدائرة بالمقاومة R34 (الشكل 3 ، ب):

ثم يمكن العثور على التيارين I3 و I4 وفقًا لقانون أوم:

بطريقة مماثلة ، يمكنك حساب عدد من الدوائر الكهربائية الأخرى ذات التوصيل المختلط للعناصر السلبية.

للدوائر المعقدة التي تحتوي على عدد كبير من الدوائر ومصادر البريد. إلخ. ج.لا يمكن إجراء مثل هذا التحويل المكافئ دائمًا. يتم حسابها بطرق أخرى.