Arus dalam rangkaian listrik melewati konduktor dari sumber tegangan ke beban, yaitu ke lampu dan perangkat. Dalam kebanyakan kasus, mereka digunakan sebagai konduktor kabel tembaga. Rangkaian mungkin berisi beberapa elemen dengan resistansi berbeda. Dalam suatu rangkaian instrumen, konduktor dapat dihubungkan secara paralel atau seri, dan ada juga tipe campuran.

Elemen rangkaian dengan hambatan disebut resistor, tegangan dari elemen ini adalah beda potensial antara ujung-ujung resistor. Sambungan listrik konduktor paralel dan seri dicirikan oleh prinsip operasi tunggal, yang menurutnya arus mengalir dari plus ke minus, dan potensinya menurun. Dalam rangkaian listrik, resistansi kabel diambil sebagai 0, karena resistansinya dapat diabaikan.

Sambungan paralel mengasumsikan bahwa elemen-elemen rangkaian dihubungkan ke sumber secara paralel dan dihidupkan secara bersamaan. Sambungan seri berarti bahwa konduktor resistansi dihubungkan dalam urutan yang ketat satu demi satu.

Saat menghitung, metode idealisasi digunakan, yang sangat menyederhanakan pemahaman. Faktanya, di rangkaian listrik potensinya berangsur-angsur berkurang saat bergerak melalui kabel dan elemen yang termasuk dalam sambungan paralel atau seri.

Sambungan seri konduktor

Skema koneksi serial berarti mereka dinyalakan dalam urutan tertentu, satu demi satu. Terlebih lagi, kekuatan mereka saat ini sama. Elemen-elemen ini menciptakan tekanan total di area tersebut. Muatan tidak terakumulasi di simpul rangkaian listrik, karena jika tidak perubahan tegangan dan arus akan diamati. Pada tegangan konstan, arus ditentukan oleh nilai resistansi rangkaian, oleh karena itu, kapan rangkaian sekuensial Resistansi berubah ketika satu beban berubah.

Kerugian dari skema ini adalah jika salah satu elemen gagal, elemen lainnya juga kehilangan kemampuan untuk berfungsi, karena rangkaian putus. Contohnya adalah karangan bunga yang tidak berfungsi jika salah satu bohlamnya padam. Ini perbedaan utama dari koneksi paralel dimana elemen-elemennya dapat berfungsi secara terpisah.

Rangkaian sekuensial mengasumsikan bahwa, karena sambungan konduktor satu tingkat, resistansinya sama di setiap titik dalam jaringan. Resistansi total sama dengan jumlah penurunan tegangan masing-masing elemen jaringan.

Pada tipe ini sambungan, bagian awal suatu penghantar dihubungkan ke ujung penghantar lainnya. Fitur Utama Sambungannya adalah semua penghantar berada pada satu kawat tanpa cabang, dan satu arus listrik mengalir melalui masing-masing penghantar tersebut. Namun tegangan totalnya sama dengan jumlah tegangan masing-masingnya. Anda juga dapat mempertimbangkan koneksi dari sudut pandang lain - semua konduktor digantikan oleh satu resistor yang setara, dan arus di dalamnya bertepatan dengan jumlah arus, yang melewati semua resistor. Tegangan kumulatif ekivalen adalah jumlah nilai tegangan pada setiap resistor. Ini adalah bagaimana perbedaan potensial pada resistor muncul.

Menggunakan koneksi serial berguna ketika Anda perlu menghidupkan dan mematikan secara khusus perangkat tertentu. Misalnya bel listrik hanya dapat berbunyi jika terdapat sambungan dengan sumber tegangan dan tombol. Aturan pertama menyatakan bahwa jika tidak ada arus pada setidaknya salah satu elemen rangkaian, maka tidak akan ada arus pada elemen lainnya. Oleh karena itu, jika ada arus pada satu penghantar, maka arus juga mengalir pada penghantar lainnya. Contoh lainnya adalah senter bertenaga baterai, yang hanya menyala jika ada baterai, bola lampu berfungsi, dan tombol ditekan.

Dalam beberapa kasus, rangkaian sekuensial tidak praktis. Di apartemen yang sistem pencahayaannya terdiri dari banyak lampu, sconce, lampu gantung, sebaiknya Anda tidak mengatur skema jenis ini, karena tidak perlu menyalakan dan mematikan lampu di semua ruangan secara bersamaan. Untuk tujuan ini lebih baik digunakan koneksi paralel untuk dapat menyalakan lampu di masing-masing ruangan.

Koneksi paralel konduktor

Dalam rangkaian paralel, konduktor adalah sekumpulan resistor, beberapa ujungnya dirangkai menjadi satu simpul, dan ujung lainnya menjadi simpul kedua. Diasumsikan bahwa tegangan pada sambungan jenis paralel adalah sama di semua bagian rangkaian. Bagian paralel dari rangkaian listrik disebut cabang dan melewati dua titik penghubung yang mempunyai tegangan yang sama; Tegangan ini sama dengan nilai pada masing-masing konduktor. Jumlah dari indikator kebalikan dari resistensi cabang juga merupakan kebalikan dari resistensi daerah terpisah rangkaian rangkaian paralel.

Untuk sambungan paralel dan seri, sistem penghitungan resistansi masing-masing konduktor berbeda. Dalam kasus rangkaian paralel, arus mengalir melalui cabang-cabang, yang meningkatkan konduktivitas rangkaian dan mengurangi hambatan total. Pada koneksi paralel beberapa resistor dengan nilai yang sama, hambatan total dari rangkaian listrik tersebut akan kurang dari satu resistor beberapa kali sama dengan angkanya.

Setiap cabang mempunyai satu resistor, dan arus listrik ketika mencapai titik percabangan terbagi dan menyimpang ke setiap resistor, nilai akhirnya sama dengan jumlah arus pada semua hambatan. Semua resistor diganti dengan satu resistor yang setara. Menerapkan hukum Ohm, nilai resistansi menjadi jelas - dalam rangkaian paralel, nilai yang berbanding terbalik dengan resistansi pada resistor dijumlahkan.

Dengan rangkaian ini, nilai arus berbanding terbalik dengan nilai hambatannya. Arus dalam resistor tidak saling berhubungan, jadi jika salah satu dari mereka dimatikan, ini tidak akan mempengaruhi yang lain. Oleh karena itu, rangkaian ini digunakan di banyak perangkat.

Saat mempertimbangkan kemungkinan penggunaan rangkaian paralel dalam kehidupan sehari-hari, disarankan untuk memperhatikan sistem pencahayaan apartemen. Semua lampu dan lampu gantung harus dihubungkan secara paralel; dalam hal ini, menyalakan dan mematikan salah satunya tidak mempengaruhi pengoperasian lampu lainnya. Jadi, dengan menambahkan sakelar untuk setiap bola lampu di cabang rangkaian, Anda dapat menyalakan dan mematikan lampu yang sesuai sesuai kebutuhan. Semua lampu lainnya beroperasi secara independen.

Semua peralatan listrik disambungkan secara paralel ke dalam jaringan listrik bertegangan 220 V, kemudian disambungkan. Artinya, semua perangkat terhubung terlepas dari koneksi perangkat lainnya.

Hukum hubungan seri dan paralel konduktor

Untuk pemahaman rinci tentang praktik kedua jenis koneksi, kami menyajikan rumus yang menjelaskan hukum jenis koneksi ini. Perhitungan daya untuk sambungan paralel dan seri berbeda.

Pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada semua penghantarnya sama:

Menurut hukum Ohm, jenis sambungan konduktor ini masuk kasus yang berbeda dijelaskan secara berbeda. Jadi, dalam kasus rangkaian seri, tegangannya sama satu sama lain:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Selain itu, tegangan total sama dengan jumlah tegangan masing-masing konduktor:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

Resistansi total rangkaian listrik dihitung sebagai jumlah resistensi aktif semua konduktor, berapapun jumlahnya.

Dalam kasus rangkaian paralel, tegangan total rangkaian serupa dengan tegangan masing-masing elemen:

Dan kuat arus listrik total dihitung sebagai penjumlahan arus-arus yang ada pada semua penghantar yang letaknya sejajar:

Untuk memastikan efisiensi maksimum jaringan listrik, perlu untuk memahami esensi dari kedua jenis koneksi dan menerapkannya dengan bijaksana, dengan menggunakan hukum dan memperhitungkan rasionalitas implementasi praktis.

Koneksi campuran konduktor

Konsisten dan rangkaian paralel Sambungan resistansi dapat digabungkan dalam satu rangkaian jika diperlukan. Misalnya, dimungkinkan untuk terhubung resistor paralel menurut urutan atau kelompoknya, jenis ini dianggap gabungan atau campuran.

Dalam hal ini, resistansi total dihitung dengan menjumlahkan nilai sambungan paralel dalam sistem dan sambungan seri. Pertama, perlu menghitung resistansi ekivalen resistor dalam rangkaian seri, dan kemudian elemen rangkaian paralel. Koneksi serial dianggap sebagai prioritas, dan sirkuit tipe gabungan ini sering digunakan peralatan Rumah Tangga dan perangkat.

Jadi, dengan mempertimbangkan jenis sambungan konduktor dalam rangkaian listrik dan berdasarkan hukum fungsinya, Anda dapat sepenuhnya memahami esensi organisasi sebagian besar rangkaian. peralatan listrik rumah tangga. Untuk sambungan paralel dan seri, perhitungan hambatan dan arusnya berbeda. Mengetahui prinsip perhitungan dan rumus, Anda dapat menggunakan setiap jenis organisasi sirkuit dengan kompeten untuk menghubungkan elemen secara optimal dan dengan efisiensi maksimum.

Pelajaran ini membahas hubungan paralel konduktor. Diagram sambungan semacam itu digambarkan, dan ekspresi untuk menghitung kekuatan arus dalam rangkaian tersebut ditampilkan. Konsep resistansi ekivalen juga diperkenalkan dan nilainya ditemukan untuk kasus sambungan paralel.

Ada berbagai jenis sambungan konduktor. Mereka bisa paralel, berurutan, dan campuran. Pada pelajaran ini Kita akan melihat hubungan paralel konduktor dan konsep resistansi ekivalen.

Sambungan paralel penghantar adalah sambungan yang bagian awal dan akhir penghantar dihubungkan bersama. Dalam diagram, koneksi tersebut ditunjukkan sebagai berikut (Gbr. 1):

Beras. 1. Koneksi paralel tiga resistor

Gambar tersebut menunjukkan tiga resistor (perangkat berdasarkan resistansi konduktor) dengan resistansi R1, R2, R3. Seperti yang Anda lihat, awal mula konduktor ini terhubung di titik A, ujungnya di titik B, dan letaknya sejajar satu sama lain. Juga di sirkuit mungkin ada lagi konduktor terhubung paralel.

Sekarang perhatikan diagram berikut (Gbr. 2):

Beras. 2. Skema untuk mempelajari kekuatan arus ketika menghubungkan konduktor secara paralel

Kami mengambil dua lampu (1a, 1b) sebagai elemen rangkaian. Mereka juga memiliki hambatannya sendiri, sehingga kita dapat menganggapnya setara dengan resistor. Kedua lampu ini dihubungkan secara paralel, keduanya dihubungkan di titik A dan B. Setiap lampu mempunyai ammeternya masing-masing yang dihubungkan: A 1 dan A 2. Ada juga ammeter A 3, yang mengukur arus di seluruh rangkaian. Rangkaian ini juga mencakup sumber listrik (3) dan kunci (4).

Setelah menutup kunci, kami akan memantau pembacaan amperemeter. Ammeter A 1 akan menunjukkan arus sebesar I 1 pada lampu 1a, ammeter A 2 akan menunjukkan arus sebesar I 2 pada lampu 1b. Sedangkan untuk amperemeter A 3 akan menunjukkan kuat arus yang sama dengan jumlah arus pada masing-masing rangkaian yang dihubungkan secara paralel: I = I 1 + I 2. Artinya, jika kita menjumlahkan pembacaan amperemeter A 1 dan A 2, kita mendapatkan pembacaan amperemeter A 3.

Perlu dicatat bahwa jika salah satu lampu padam, lampu kedua akan terus bekerja. Dalam hal ini, seluruh arus akan melewati lampu kedua ini. Ini sangat nyaman. Misalnya peralatan listrik di rumah kita dihubungkan secara paralel dengan rangkaian. Dan jika salah satu dari mereka gagal, sisanya tetap berfungsi.

Beras. 3. Diagram mencari hambatan pengganti pada sambungan paralel

Dalam diagram gambar. 3 kita menyisakan satu ammeter (2), tetapi menambahkan voltmeter (5) ke rangkaian listrik untuk mengukur tegangan. Titik A dan B sama untuk lampu pertama (1a) dan lampu kedua (1b), yang berarti voltmeter mengukur tegangan pada masing-masing lampu ini (U 1 dan U 2) dan di seluruh rangkaian (U). Maka U = U 1 = U 2.

Resistansi ekivalen adalah resistansi yang dapat menggantikan semua elemen yang termasuk dalam suatu rangkaian tertentu. Mari kita lihat apa jadinya dalam koneksi paralel. Dari hukum Ohm kita dapat memperoleh bahwa:

Dalam rumus ini R - resistensi setara, R 1 dan R 2 - hambatan masing-masing bola lampu, U = U 1 = U 2 - tegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter (5). Dalam hal ini, kita menggunakan fakta bahwa jumlah arus di setiap rangkaian sama dengan kekuatan arus total (I = I 1 + I 2). Dari sini kita dapat memperoleh rumus hambatan ekuivalen:

Jika dalam suatu rangkaian terdapat lebih banyak elemen yang dihubungkan secara paralel, maka suku-sukunya juga akan lebih banyak. Maka Anda harus mengingat cara mengerjakan pecahan sederhana.

Perlu dicatat bahwa dengan koneksi paralel, resistansi setara akan cukup kecil. Oleh karena itu, kekuatan saat ini akan cukup besar. Ini harus diperhitungkan saat mencolokkan ke stopkontak. jumlah besar peralatan listrik. Lagi pula, kekuatan arus akan meningkat, yang dapat menyebabkan kabel menjadi terlalu panas dan kebakaran.

Dalam pelajaran berikutnya kita akan melihat jenis koneksi konduktor lainnya - serial.

Referensi

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fisika 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosin.
2. Peryshkin A.V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fisika 8. - M.: Pencerahan.

1. Fisika().
2. Tugas Super().
3. Portal internet Nado5.ru().

Pekerjaan rumah

1. Halaman 114-117: soal no.1-6. Peryshkin A.V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Bisakah lebih dari tiga konduktor dihubungkan secara paralel?
3. Apa jadinya jika salah satu dari dua lampu yang dirangkai paralel padam?
4. Jika suatu penghantar lain dihubungkan secara paralel pada suatu rangkaian, apakah hambatan ekuivalen penghantar tersebut akan selalu berkurang?

Topik kodifier Ujian Negara Bersatu: sambungan konduktor paralel dan seri, sambungan konduktor campuran.

Ada dua cara utama untuk menghubungkan konduktor satu sama lain - ini adalah berurutan Dan paralel koneksi. Berbagai kombinasi koneksi serial dan paralel menghasilkan campur aduk sambungan konduktor.

Kita akan mengeksplorasi sifat-sifat senyawa ini, tapi pertama-tama kita memerlukan beberapa informasi latar belakang.

Kami menyebut konduktor dengan hambatan penghambat dan digambarkan sebagai berikut (Gbr. 1):

Beras. 1. Resistor

Tegangan resistor adalah beda potensial benda stasioner medan listrik antara ujung resistor. Tepatnya di antara ujung mana? Secara umum, hal ini tidak penting, tetapi biasanya akan lebih mudah jika beda potensial dicocokkan dengan arah arus.

Arus dalam rangkaian mengalir dari sumber “plus” ke “minus”. Dalam arah ini, potensi medan stasioner berkurang. Izinkan kami mengingatkan Anda lagi mengapa demikian.

Biarkan muatan positif bergerak sepanjang rangkaian dari titik ke titik, melewati sebuah resistor (Gbr. 2):

Beras. 2.

Dalam hal ini, bidang stasioner dibuat pekerjaan yang positif.

Sejak class="tex" alt="q > 0"> и class="tex" alt="SEBUAH > 0"> , то и !} class="tex" alt="\varphi_a - \varphi_b > 0"> !}, yaitu class="tex" alt="\varphi_a > \varphi_b"> !}.

Oleh karena itu, kami menghitung tegangan pada resistor sebagai beda potensial dalam arah arus: .

Resistansi kabel timah biasanya dapat diabaikan; pada diagram kelistrikan itu dianggap sama dengan nol. Dari hukum Ohm maka potensial tidak berubah sepanjang kawat: lagipula, jika dan , maka . (Gbr. 3):

Beras. 3.

Jadi, ketika mempertimbangkan rangkaian listrik, kami menggunakan idealisasi yang sangat menyederhanakan studinya. Yaitu, kami percaya akan hal itu potensi medan stasioner hanya berubah ketika melewati masing-masing elemen rangkaian, dan sepanjang setiap kabel penghubung tetap tidak berubah. Dalam rangkaian nyata, potensial berkurang secara monoton ketika berpindah dari terminal positif sumber ke terminal negatif.

Koneksi serial

Pada koneksi serial konduktor, ujung masing-masing konduktor dihubungkan ke awal konduktor berikutnya.

Pertimbangkan dua resistor dan , dihubungkan secara seri dan dihubungkan ke sumber tegangan searah(Gbr. 4). Ingatlah bahwa terminal positif sumber ditunjukkan dengan garis yang lebih panjang, sehingga arus pada rangkaian ini mengalir searah jarum jam.

Beras. 4. Koneksi serial

Mari kita rumuskan sifat dasar koneksi serial dan mengilustrasikannya dengan contoh sederhana ini.

1. Ketika konduktor dihubungkan secara seri, kuat arus di dalamnya adalah sama.
Faktanya, muatan yang sama akan melewati setiap penampang konduktor dalam satu detik. Lagi pula, muatan tidak menumpuk di mana pun, tidak meninggalkan sirkuit di luar dan tidak masuk ke sirkuit dari luar.

2. Tegangan pada suatu bagian yang terdiri dari penghantar-penghantar yang dihubungkan seri sama dengan jumlah tegangan pada masing-masing penghantar.

Memang, tegangan dalam luasan adalah kerja medan untuk mentransfer satuan muatan dari titik ke titik; tegangan pada suatu penampang adalah kerja medan untuk memindahkan suatu satuan muatan dari titik ke titik. Jika dijumlahkan, kedua usaha ini akan memberikan kerja lapangan untuk mentransfer satuan muatan dari titik ke titik, yaitu tegangan di seluruh bagian:

Bisa juga secara lebih formal, tanpa penjelasan verbal apa pun:

3. Resistansi suatu bagian yang terdiri dari konduktor-konduktor yang dirangkai seri sama dengan jumlah resistansi masing-masing konduktor.

Biarkan menjadi perlawanan dari bagian tersebut. Menurut hukum Ohm kita mempunyai:

itulah yang diperlukan.

Dapat diberikan secara intuitif penjelasan yang jelas aturan untuk menambahkan resistensi menggunakan satu contoh tertentu. Misalkan dua konduktor dari bahan yang sama dan luas penampang yang sama dihubungkan secara seri, tetapi dengan panjang dan yang berbeda.

Resistansi konduktor adalah sama:

Kedua konduktor ini membentuk satu konduktor dengan panjang dan hambatan

Namun kami ulangi, ini hanyalah contoh khusus. Resistansi juga akan bertambah dalam kasus yang paling umum - jika bahan konduktor dan penampangnya juga berbeda.
Buktinya diberikan dengan menggunakan hukum Ohm seperti yang ditunjukkan di atas.
Bukti kami tentang sifat-sifat sambungan seri, yang diberikan untuk dua konduktor, dapat ditransfer tanpa perubahan signifikan pada kasus jumlah konduktor yang berubah-ubah.

Koneksi paralel

Pada koneksi paralel konduktor, bagian awalnya terhubung ke satu titik dalam rangkaian, dan ujungnya ke titik lain.

Sekali lagi kita perhatikan dua resistor, kali ini dihubungkan secara paralel (Gbr. 5).

Beras. 5. Koneksi paralel

Resistor dihubungkan ke dua titik: dan. Poin-poin ini disebut node atau titik percabangan rantai. Bagian paralel disebut juga cabang; bagian dari ke (searah arus) disebut bagian yang tidak bercabang rantai.

Sekarang mari kita rumuskan sifat-sifat sambungan paralel dan buktikan untuk kasus dua resistor yang ditunjukkan di atas.

1. Tegangan pada masing-masing cabang sama dan sama dengan tegangan pada bagian rangkaian yang tidak bercabang.
Faktanya, kedua tegangan pada resistor sama dengan beda potensial antara titik sambungan:

Fakta ini merupakan manifestasi paling jelas dari potensi medan listrik stasioner dari muatan yang bergerak.

2. Kuat arus pada bagian rangkaian yang tidak bercabang sama dengan jumlah kuat arus pada setiap cabang.
Misalkan, suatu muatan tiba pada suatu titik dari bagian yang tidak bercabang selama periode waktu tertentu. Dalam waktu yang sama, muatan meninggalkan titik menuju resistor, dan muatan meninggalkan resistor.

Jelas bahwa. Jika tidak, muatan akan terakumulasi pada suatu titik, mengubah potensial suatu titik tertentu, yang tidak mungkin dilakukan (bagaimanapun juga, arusnya konstan, medan muatan yang bergerak tidak bergerak, dan potensial setiap titik dalam rangkaian tidak berubah. dengan waktu). Lalu kita punya:

itulah yang diperlukan.

3. Nilai kebalikan dari resistansi suatu bagian sambungan paralel sama dengan jumlah nilai kebalikan dari resistansi cabang-cabangnya.
Biarlah resistensi dari bagian bercabang. Tegangan pada bagian tersebut sama dengan ; arus yang mengalir melalui bagian ini sama dengan . Itu sebabnya:

Mengurangi sebesar , kita mendapatkan:

(1)

itulah yang diperlukan.

Seperti halnya koneksi serial, penjelasannya dapat diberikan aturan ini menggunakan contoh tertentu, tanpa menggunakan hukum Ohm.
Biarkan konduktor dari bahan yang sama dengan panjang yang sama tetapi penampang yang berbeda dan dihubungkan secara paralel. Maka sambungan ini dapat dianggap sebagai konduktor dengan panjang yang sama, tetapi dengan luas penampang. Kami memiliki:

Bukti di atas tentang sifat-sifat sambungan paralel dapat ditransfer tanpa perubahan signifikan pada sejumlah konduktor.

Dari relasi (1) Anda dapat menemukan:

(2)

Sayangnya, dalam kasus umum konduktor yang terhubung paralel, analog kompak dari rumus (2) tidak berfungsi, dan kita harus puas dengan relasinya.

(3)

Namun demikian, satu kesimpulan berguna dapat diambil dari rumus (3). Yaitu, biarkan resistansi semua resistor sama dan sama. Kemudian:

Kita melihat bahwa resistansi suatu bagian konduktor identik yang dihubungkan secara paralel beberapa kali lebih kecil daripada resistansi satu konduktor.

Senyawa campuran

Koneksi campuran konduktor, seperti namanya, dapat berupa kumpulan kombinasi sambungan serial dan paralel, dan sambungan ini dapat mencakup resistor individual dan bagian komposit yang lebih kompleks.

Perhitungan sambungan campuran didasarkan pada sifat-sifat sambungan serial dan paralel yang telah diketahui. Tidak ada yang baru di sini: Anda hanya perlu memotongnya dengan hati-hati diagram ini menjadi bagian-bagian yang lebih sederhana yang dihubungkan secara seri atau paralel.

Mari kita perhatikan contoh sambungan campuran konduktor (Gbr. 6).

Beras. 6. Senyawa campuran

Misalkan V, Om, Om, Om, Om, Om. Mari kita cari kekuatan arus pada rangkaian dan pada masing-masing resistor.

Sirkuit kami terdiri dari dua bagian yang dihubungkan secara seri dan. Resistensi bagian:

Ohm.

Bagian tersebut adalah sambungan paralel: dua buah resistor dihubungkan secara seri dan dihubungkan secara paralel pada sebuah resistor. Kemudian:

Ohm.

Resistansi sirkuit:

Ohm.

Sekarang kita mencari kuat arus pada rangkaian:

Untuk mengetahui arus pada setiap resistor, mari kita hitung tegangan pada kedua bagian:

(Perhatikan secara sepintas bahwa jumlah tegangan ini sama dengan V, yaitu tegangan dalam rangkaian, sebagaimana seharusnya dengan sambungan seri.)

Kedua resistor diberi energi, jadi:

(Totalnya kita punya A, sebagaimana seharusnya dengan koneksi paralel.)

Kuat arus pada resistor adalah sama, karena dihubungkan secara seri:

Oleh karena itu, arus A mengalir melalui resistor.

Salah satu pilar yang menjadi landasan banyak konsep elektronika adalah konsep sambungan konduktor serial dan paralel. Anda hanya perlu mengetahui perbedaan utama antara jenis koneksi ini. Tanpa ini, mustahil untuk memahami dan membaca satu diagram pun.

Prinsip dasar

Arus listrik mengalir melalui suatu penghantar dari sumber ke konsumen (beban). Paling sering, kabel tembaga dipilih sebagai konduktor. Hal ini disebabkan oleh persyaratan yang dikenakan pada konduktor: ia harus melepaskan elektron dengan mudah.

Terlepas dari metode koneksinya, arus listrik bergerak dari plus ke minus. Ke arah inilah potensinya menurun. Perlu diingat bahwa kawat yang dilalui arus juga memiliki hambatan. Namun signifikansinya sangat kecil. Itu sebabnya mereka diabaikan. Resistansi konduktor diasumsikan nol. Jika suatu penghantar mempunyai hambatan, biasanya disebut resistor.

Koneksi paralel

DI DALAM dalam hal ini Elemen-elemen yang termasuk dalam rantai tersebut dihubungkan oleh dua simpul. Mereka tidak memiliki koneksi dengan node lain. Bagian rangkaian yang memiliki sambungan seperti itu biasanya disebut cabang. Diagram koneksi paralel ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Lebih tepatnya dalam bahasa yang jelas, maka dalam hal ini semua konduktor dihubungkan pada satu ujung di satu simpul, dan di ujung lainnya - di simpul kedua. Hal ini mengarah pada fakta bahwa arus listrik terbagi menjadi semua elemen. Karena ini, konduktivitas seluruh rangkaian meningkat.

Saat menghubungkan konduktor dalam suatu rangkaian dengan cara ini, tegangan masing-masing konduktor akan sama. Tetapi kuat arus seluruh rangkaian akan ditentukan sebagai jumlah arus yang mengalir melalui semua elemen. Dengan mempertimbangkan hukum Ohm, pola menarik diperoleh melalui perhitungan matematis sederhana: kebalikan dari resistansi total seluruh rangkaian ditentukan sebagai jumlah dari kebalikan dari resistansi masing-masing rangkaian. elemen individu. Dalam hal ini, hanya elemen yang terhubung secara paralel yang diperhitungkan.

Koneksi serial

Dalam hal ini, semua elemen rantai dihubungkan sedemikian rupa sehingga tidak membentuk satu simpul. Pada metode ini koneksi memiliki satu kelemahan signifikan. Itu terletak pada kenyataan bahwa jika salah satu konduktor gagal, semua elemen berikutnya tidak akan dapat berfungsi. Contoh mencolok dari situasi seperti ini adalah karangan bunga biasa. Jika salah satu bola lampu padam, seluruh karangan bunga akan berhenti bekerja.

Sambungan seri elemen berbeda karena kuat arus di semua konduktor adalah sama. Adapun tegangan rangkaian sama dengan jumlah tegangan masing-masing elemen.

Pada rangkaian ini, konduktor dihubungkan ke rangkaian satu per satu. Ini berarti bahwa resistansi seluruh rangkaian akan terdiri dari resistansi individu yang merupakan karakteristik setiap elemen. Yaitu resistensi total rangkaian sama dengan jumlah resistansi semua konduktor. Ketergantungan yang sama dapat diturunkan secara matematis menggunakan hukum Ohm.

Skema campuran

Ada situasi ketika dalam satu diagram Anda dapat melihat koneksi elemen secara serial dan paralel. Dalam hal ini, mereka berbicara tentang senyawa campuran. Perhitungan rangkaian tersebut dilakukan secara terpisah untuk setiap kelompok konduktor.

Jadi, untuk menentukan hambatan total, perlu dijumlahkan hambatan elemen yang dirangkai paralel dan hambatan elemen yang dirangkai seri. Dalam hal ini, koneksi serial lebih dominan. Artinya, dihitung terlebih dahulu. Dan hanya setelah itu resistansi elemen dengan koneksi paralel ditentukan.

Menghubungkan LED

Dengan mengetahui dasar-dasar kedua jenis elemen penghubung dalam suatu rangkaian, Anda dapat memahami prinsip pembuatan rangkaian untuk berbagai peralatan listrik. Mari kita lihat sebuah contoh. sangat bergantung pada tegangan sumber arus.

Pada tegangan listrik rendah (hingga 5 V), LED dihubungkan secara seri. Dalam hal ini, kapasitor tipe pass dan resistor linier akan membantu mengurangi tingkat interferensi elektromagnetik. Konduktivitas LED ditingkatkan melalui penggunaan modulator sistem.

Dengan tegangan listrik 12 V, koneksi jaringan serial dan paralel dapat digunakan. Dalam hal penggunaan koneksi serial blok impuls nutrisi. Jika rangkaian tiga LED dirakit, maka Anda dapat melakukannya tanpa amplifier. Tetapi jika rangkaian mencakup lebih banyak elemen, maka diperlukan penguat.

Dalam kasus kedua, yaitu dengan koneksi paralel, perlu menggunakan dua resistor terbuka dan amplifier (dengan keluaran di atas 3 A). Selain itu, resistor pertama dipasang di depan amplifier, dan yang kedua - setelahnya.

Pada tegangan tinggi jaringan (220 V) menggunakan koneksi serial. Dalam hal ini, mereka juga menggunakannya penguat operasional dan pasokan listrik step-down.

Semua spesies yang diketahui konduktor memiliki sifat-sifat tertentu, antara lain hambatan listrik. Kualitas ini telah diterapkan pada resistor, yang merupakan elemen rangkaian dengan resistansi yang diatur secara tepat. Mereka memungkinkan Anda untuk menyesuaikan arus dan tegangan dengan akurasi tinggi dalam diagram. Semua penolakan tersebut memiliki kualitas masing-masing. Misalnya, daya untuk sambungan paralel dan seri resistor akan berbeda. Oleh karena itu, dalam praktiknya, berbagai metode perhitungan sering digunakan sehingga dapat memperoleh hasil yang akurat.

Sifat dan karakteristik teknis resistor

Seperti yang telah disebutkan, resistor pada rangkaian dan rangkaian listrik menjalankan fungsi pengaturan. Untuk tujuan ini digunakan hukum Ohm yang dinyatakan dengan rumus: I = U/R. Jadi, dengan penurunan resistansi, terjadi peningkatan arus yang nyata. Dan sebaliknya, semakin tinggi resistansinya, semakin rendah arusnya. Berkat properti ini, resistor telah ditemukan aplikasi yang luas di bidang teknik elektro. Atas dasar ini, dibuatlah pembagi arus yang digunakan dalam desain perangkat listrik.

Selain fungsi pengaturan arus, resistor digunakan pada rangkaian pembagi tegangan. Dalam hal ini, hukum Ohm akan terlihat sedikit berbeda: U = I x R. Artinya, dengan meningkatnya resistansi, tegangan juga meningkat. Seluruh pengoperasian perangkat yang dirancang untuk membagi tegangan didasarkan pada prinsip ini. Untuk pembagi arus, sambungan paralel resistor digunakan, dan untuk sambungan serial.

Pada diagram, resistor ditampilkan dalam bentuk persegi panjang berukuran 10x4 mm. Simbol R digunakan untuk penunjukan, yang dapat dilengkapi dengan nilai pangkat suatu elemen tertentu. Untuk daya di atas 2 W, penunjukannya dibuat dengan menggunakan angka romawi. Prasasti yang sesuai ditempatkan pada diagram di dekat ikon resistor. Tenaga juga termasuk dalam komposisi yang diterapkan pada badan elemen. Satuan hambatan adalah ohm (1 ohm), kilohm (1000 ohm) dan megaohm (1.000.000 ohm). Kisaran resistor berkisar dari pecahan ohm hingga beberapa ratus megaohm. Teknologi modern memungkinkan untuk menghasilkan elemen-elemen ini dengan nilai resistansi yang cukup akurat.

Parameter penting dari sebuah resistor adalah simpangan resistansi. Ini diukur sebagai persentase dari nilai nominal. Deret standar deviasi merepresentasikan nilai dalam bentuk: + 20, + 10, + 5, + 2, + 1% dan seterusnya hingga nilainya + 0,001%.

Kekuatan resistor sangat penting. Selama pengoperasian, arus listrik melewati masing-masingnya, menyebabkan pemanasan. Jika nilai disipasi daya yang diizinkan melebihi norma, hal ini akan menyebabkan kegagalan resistor. Perlu diingat bahwa selama proses pemanasan, resistansi elemen berubah. Oleh karena itu, jika perangkat beroperasi pada rentang suhu yang luas, nilai khusus yang disebut koefisien resistansi suhu akan digunakan.

Untuk menghubungkan resistor dalam rangkaian, tiga metode koneksi berbeda digunakan - paralel, seri, dan campuran. Setiap metode memiliki kualitas tersendiri, yang memungkinkan elemen-elemen ini digunakan untuk berbagai tujuan.

Sambungan listrik secara seri

Ketika resistor dihubungkan secara seri, arus listrik melewati setiap hambatan secara bergantian. Nilai arus pada titik mana pun dalam rangkaian akan sama. Fakta ini ditentukan dengan menggunakan hukum Ohm. Jika Anda menjumlahkan semua hambatan yang ditunjukkan pada diagram, Anda mendapatkan hasil sebagai berikut: R = 200+100+51+39 = 390 Ohm.

Mengingat tegangan pada rangkaian adalah 100 V, maka arusnya adalah I = U/R = 100/390 = 0,256 A. Berdasarkan data yang diperoleh, Anda dapat menghitung daya resistor untuk sambungan seri dengan menggunakan rumus berikut: P = I 2 x R = 0,256 2 x 390 = 25,55 W.

• P 1 = Saya 2 x R 1 = 0,256 2 x 200 = 13,11 W;
• P 2 = Saya 2 x R 2 = 0,256 2 x 100 = 6,55 W;
• P 3 = Saya 2 x R 3 = 0,256 2 x 51 = 3,34 W;
• P 4 = Saya 2 x R 4 = 0,256 2 x 39 = 2,55 W.

Jika daya yang diterima dijumlahkan, maka P totalnya adalah: P = 13,11 + 6,55 + 3,34 + 2,55 = 25,55 W.

Daya dengan koneksi paralel

Dengan sambungan paralel, semua bagian awal resistor dihubungkan ke satu simpul rangkaian, dan ujung-ujungnya ke simpul lainnya. Dalam hal ini, arus bercabang, dan mulai mengalir melalui setiap elemen. Menurut hukum Ohm, arus akan berbanding terbalik dengan semua resistansi yang terhubung, dan nilai tegangan pada semua resistor akan sama.

Sebelum menghitung arus, perlu menghitung masuknya semua resistor menggunakan rumus berikut:

• 1/R = 1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 +1/R 4 = 1/200+1/100+1/51+1/39 = 0,005+0,01+0,0196+ 0,0256 = 0,06024 1 /Ohm.
• Karena hambatan adalah besaran yang berbanding terbalik dengan konduktivitas, maka nilainya adalah: R = 1/0,06024 = 16,6 Ohm.
• Dengan menggunakan nilai tegangan 100 V, hukum Ohm menghitung arus: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
• Mengetahui kuat arus, maka daya resistor yang dirangkai paralel ditentukan sebagai berikut: P = I 2 x R = 6,024 2 x 16,6 = 602,3 W.
• Kuat arus tiap resistor dihitung dengan rumus: I 1 = U/R 1 = 100/200 = 0,5A; Saya 2 = U/R 2 = 100/100 = 1A; Saya 3 = U/R 3 = 100/51 = 1,96A; Saya 4 = U/R 4 = 100/39 = 2,56A. Dengan menggunakan contoh resistansi ini, kita dapat melihat pola bahwa ketika resistansi menurun, arus meningkat.

Ada rumus lain yang memungkinkan Anda menghitung daya saat menghubungkan resistor secara paralel: P 1 = U 2 / R 1 = 100 2 / 200 = 50 W; P 2 = kamu 2 /R 2 = 100 2 /100 = 100 W; P 3 = kamu 2 /R 3 = 100 2 /51 = 195,9 W; P 4 = U 2 / R 4 = 100 2 / 39 = 256,4 W. Dengan menjumlahkan daya masing-masing resistor, Anda mendapatkan daya totalnya: P = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 = 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 W.

Dengan demikian, daya untuk sambungan seri dan paralel resistor ditentukan dengan cara yang berbeda, yang dengannya Anda bisa mendapatkan hasil paling akurat.