Điện trở mắc nối tiếp và song song – Điện Cơ Bắc Ninh

Qua bài viết này bạn sẽ biết :

• Định nghĩa thuật ngữ điện trở tương đương
• Tính điện trở tương đương của các điện trở mắc nối tiếp
• Tính điện trở tương đương của các điện trở mắc song song

Trong Dòng điện và Điện trở, chúng tôi đã miêu tả thuật ngữ ‘ điện trở ’ và lý giải phong cách thiết kế cơ bản của điện trở. Về cơ bản, một điện trở số lượng giới hạn dòng điện tích trong mạch và là một thiết bị ohmic ( kiểu thiết bị có mục tiêu chung là cản trở dòng điện ) .
U = I.R

Hầu hết các mạch có nhiều hơn một điện trở. Nếu một số điện trở được nối với nhau và kết nối với một pin, thì dòng điện do pin cung cấp phụ thuộc vào điện trở tương đương của mạch.

Điện trở tương đương của một tổ hợp các điện trở phụ thuộc vào cả các giá trị riêng lẻ của chúng và cách chúng được kết nối. Sự kết hợp đơn giản nhất của các điện trở là kết nối nối tiếp và song song (Hình 1). Trong  mạch nối tiếp , dòng điện đầu ra của điện trở thứ nhất chạy vào đầu vào của điện trở thứ hai; do đó, dòng điện trong mỗi điện trở là như nhau. Trong một  mạch song song, tất cả các dây dẫn điện trở ở một phía của điện trở được nối với nhau và tất cả các dây dẫn ở phía bên kia được nối với nhau. Trong trường hợp cấu hình song song, mỗi điện trở có cùng điện thế giảm trên nó và dòng điện qua mỗi điện trở có thể khác nhau, tùy thuộc vào điện trở. Tổng của các dòng điện riêng lẻ bằng dòng điện chạy vào các kết nối song song.

Hình 1  (a) Đối với mắc nối tiếp các điện trở, cường độ dòng điện trong mỗi điện trở là như nhau. 
(b) Khi mắc song song các điện trở, hiệu điện thế trên mỗi điện trở như nhau.

Điện trở mắc nối tiếp

Điện trở mắc nối tiếp như thế nào?

Điện trở được cho là mắc tiếp nối đuôi nhau bất kể khi nào dòng điện chạy qua những điện trở một cách tuần tự. Xét hình 2, cho thấy ba điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau với hiệu điện thế đặt vào bằng Uab. Vì chỉ có một đường đi cho những điện tích chạy qua nên cường độ dòng điện qua mỗi điện trở là như nhau. Điện trở tương tự của một bộ điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau bằng tổng đại số của những điện trở riêng không liên quan gì đến nhau .

Hình 2 (a) Ba điện trở mắc nối tiếp vào nguồn điện áp. 
(b) Đoạn mạch ban đầu được rút gọn thành điện trở tương đương và một nguồn hiệu điện thế.Trong hình 2, dòng điện đến từ nguồn hiệu điện thế chạy qua mỗi điện trở, do đó dòng điện qua mỗi điện trở là như nhau. Cường độ dòng điện qua đoạn mạch nhờ vào vào hiệu điện thế do nguồn điện cung ứng và cảm kháng của những biến trở. Đối với mỗi điện trở, một sự sụt giảm thế năng xảy ra bằng với sự mất mát của thế năng khi có dòng điện chạy qua mỗi điện trở. Theo định luật Ohm, điện thế giảm U trên một điện trở khi dòng điện chạy qua nó được tính bằng phương trình :
U = I.R
, trong đó :
I là dòng điện tính bằng ampe ( A ) và R là điện trở tính bằng ohm ( Ω ) .
Vì nguồn năng lượng được bảo toàn và hiệu điện thế bằng thế năng trên mỗi lần tích điện nên tổng của hiệu điện thế đặt vào mạch của nguồn và điện thế giảm qua những điện trở riêng không liên quan gì đến nhau quanh một vòng phải bằng không :
Định luật vòng lặp KirchhoffPhương trình này thường được gọi là định luật vòng lặp Kirchhoff, tất cả chúng ta sẽ xem xét cụ thể hơn ở phần sau của chương này. Đối với hình 2, tổng của điện thế rơi của mỗi điện trở và điện áp do nguồn điện áp cung ứng phải bằng 0 :
Dựa vào hình 2 ta sẽ giải được phương trình krichoff như trên và kết luận rằng I toàn mạch bằng U/R toàn mạch.
Vì dòng điện qua mỗi thành phần là như nhau, nên sự bình đẳng hoàn toàn có thể được đơn giản hóa thành một điện trở tương tự, chỉ là tổng những điện trở của những điện trở riêng không liên quan gì đến nhau .
Bất kỳ số lượng điện trở nào hoàn toàn có thể được mắc tiếp nối đuôi nhau. Nếu N những điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau thì điện trở tương tự là :
Phương trình tính R tương đương với N số lượng điện trởMột tác dụng của những thành phần được liên kết trong một mạch tiếp nối đuôi nhau là nếu điều gì đó xảy ra với một thành phần, nó sẽ ảnh hưởng tác động đến toàn bộ những thành phần khác. Ví dụ, nếu một số ít bóng đèn được mắc tiếp nối đuôi nhau và một bóng đèn bị cháy, toàn bộ những bóng đèn khác sẽ tối .

Công thức tính toán công suất tiêu hao trên từng điện trở hoặc khả năng chịu tải của điện trở đó

Trong mạch tiếp nối đuôi nhau, điện trở tương tự là tổng đại số của những điện trở. Dòng điện qua mạch hoàn toàn có thể được tìm thấy từ định luật Ôm và bằng hiệu điện thế chia cho điện trở tương tự. Điện thế giảm trên mỗi điện trở hoàn toàn có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng định luật Ohm. Công suất tiêu tốn của mỗi điện trở hoàn toàn có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng P = I2. Rvà tổng hiệu suất tiêu tốn bởi những điện trở bằng tổng hiệu suất tiêu tán của mỗi điện trở .

Tại sao lại cần mắc nối tiếp nhiều điện trở làm gì?

Có 1 số ít nguyên do tại sao tất cả chúng ta sẽ sử dụng nhiều điện trở thay vì chỉ một điện trở có điện trở bằng điện trở tương tự của mạch. Có lẽ không có sẵn một điện trở có size thiết yếu, hoặc tất cả chúng ta cần tản nhiệt tỏa ra, hoặc tất cả chúng ta muốn giảm thiểu ngân sách của điện trở. Mỗi điện trở hoàn toàn có thể có giá từ vài trăm đến vài chục ngàn, nhưng khi nhân với hàng nghìn đơn vị chức năng, việc tiết kiệm ngân sách và chi phí ngân sách hoàn toàn có thể đáng kể .

Điện trở mắc song song

Điện trở mắc song song như thế nào?

Hình 4 miêu tả những điện trở mắc song song, mắc vào nguồn điện áp. Các điện trở mắc song song khi một đầu của toàn bộ những điện trở được nối với nhau bằng một dây liên tục có điện trở không đáng kể và đầu kia của tổng thể những điện trở cũng được nối với nhau qua một dây liên tục có điện trở không đáng kể. Điện thế giảm trên mỗi điện trở là như nhau. Dòng điện qua mỗi điện trở hoàn toàn có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng định luật Ohm I = U / R, trong đó hiệu điện thế không đổi trên mỗi điện trở. Ví dụ, đèn pha, radio và những mạng lưới hệ thống khác của xe hơi được nối dây song song, để mỗi mạng lưới hệ thống con sử dụng hàng loạt điện áp của nguồn và hoàn toàn có thể hoạt động giải trí trọn vẹn độc lập. Điều này cũng đúng với mạng lưới hệ thống dây điện trong ngôi nhà của bạn hoặc bất kể tòa nhà nào .
Hình 4  (a) Hai điện trở mắc song song vào một nguồn hiệu điện thế. 
(b) Đoạn mạch song song được rút gọn bằng điện trở tương đương và một nguồn hiệu điện thế.

Cường độ dòng điện chạy từ nguồn điện áp trên hình 4 phụ thuộc vào hiệu điện thế do nguồn điện áp cung cấp và điện trở tương đương của đoạn mạch. Trong trường hợp này, dòng điện chạy từ nguồn điện áp và đi vào một đường giao nhau, hoặc nút, nơi mạch tách chảy qua các điện trở R1 và R2. Khi điện tích chảy từ pin, một số đi qua điện trở R1 và một số chảy qua điện trở R2. Tổng các dòng điện chạy vào một đường giao nhau phải bằng tổng các dòng điện chảy ra khỏi đường giao nhau:

quy tắc đường giao nhau của KirchhoffPhương trình này được gọi là quy tắc đường giao nhau của Kirchhoff và sẽ được bàn luận chi tiết cụ thể trong phần tiếp theo. Trong Hình 4, quy tắc đường giao nhau đưa ra I = I1 + I2. Có hai vòng trong mạch này, dẫn đến những phương trình U = I1. R1 và I1. R1 = I2. R2 Lưu ý rằng điện áp trên những điện trở mắc song song giống nhau ( U = U1 = U2 ) và dòng điện là chất xúc tác :
quy tắc đường giao nhau của KirchhoffTổng quát cho bất kể số lượng N điện trở nào, điện trở tương tự Req của liên kết song song có tương quan đến những điện trở riêng không liên quan gì đến nhau bằng :
Mối quan hệ này dẫn đến một điện trở tương tự Req nhỏ hơn điện trở nhỏ nhất trong số những điện trở riêng không liên quan gì đến nhau. Khi những điện trở được liên kết song song, nhiều dòng điện chạy từ nguồn hơn sẽ chạy cho bất kể điện trở nào trong số chúng riêng không liên quan gì đến nhau, do đó, tổng trở thấp hơn .

Cách để phân tích một mạch trở song song

(a) Sử dụng tổng trở của sự kết hợp song song của các điện trở .
(Lưu ý rằng trong các phép tính này, mỗi câu trả lời trung gian được hiển thị với một chữ số phụ.)

( b ) Dòng điện do nguồn phân phối hoàn toàn có thể được tìm thấy theo định luật Ôm, thay thế sửa chữa Req cho tổng trở .

(c) Các dòng điện riêng lẻ có thể dễ dàng tính được từ định luật Ohm , vì mỗi điện trở nhận được điện áp đầy đủ. Tổng dòng điện là tổng của các dòng điện riêng lẻ :.

( d ) Công suất tiêu tốn bởi mỗi điện trở hoàn toàn có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng bất kể phương trình nào tương quan đến hiệu suất với dòng điện, điện áp và điện trở, vì cả ba đều đã biết. Hãy để chúng tôi sử dụng Pi = U2 / Ri, vì mỗi điện trở có điện áp không thiếu .
( e ) Tổng hiệu suất cũng hoàn toàn có thể được tính theo nhiều cách, sử dụng P = U.I.

Ý nghĩa của việc kết hợp 2 mạch nối tiếp và song song

Nếu một yếu tố có sự tích hợp của chuỗi và song song, như trong ví dụ này, nó hoàn toàn có thể được giảm bớt theo từng bước bằng cách sử dụng kế hoạch xử lý yếu tố trước đó và bằng cách xem xét những nhóm riêng không liên quan gì đến nhau của chuỗi hoặc liên kết song song. Khi tìm kiếm Req một liên kết song song, đối ứng phải được cẩn trọng. Ngoài ra, những đơn vị chức năng và hiệu quả số phải hài hòa và hợp lý. Ví dụ, điện trở tiếp nối đuôi nhau tương tự phải lớn hơn, trong khi điện trở song song tương tự phải nhỏ hơn. Công suất phải lớn hơn cho cùng một thiết bị song song so với tiếp nối đuôi nhau, v.v.

Share this:

• Twitter
• Facebook

Like this:

Like

Loading …