Sériové a paralelné obvody sú dva hlavné spôsoby, akými sú elektrické súčiastky prepojené. Každý typ mení tok prúdu, rozdelenie napätia, výpočet odporu a reakciu obvodu na poruchu. Poznanie týchto rozdielov pomáha jasne vysvetliť správanie obvodov. Tento článok poskytuje informácie o ich pravidlách, použití, limitoch a bežných chybách.
Základné obvodové spojenia
Sériové a paralelné obvody sú dva hlavné spôsoby, akými sú komponenty prepojené v elektrických systémoch. V sériovom obvode sú súčiastky spojené v jednej súvislej ceste. V paralelnom obvode sú komponenty prepojené medzi tými istými dvoma bodmi, čo vytvára viac ako jednu cestu pre tok prúdu.
Tieto typy obvodov sú základom mnohých elektrických a elektronických systémov. Ovplyvňujú, ako prúd prúdi, ako sa delí napätie, ako sa mení celkový odpor a čo sa stane, ak jedna časť prestane fungovať.
Tok prúdu v sériovom obvode
Sériový obvod má len jednu cestu, ktorou môže viesť elektrický prúd. Keďže existuje len jedna cesta, rovnaký prúd prechádza každým komponentom v obvode. Napätie zdroja sa delí medzi pripojené komponenty, takže každá súčiastka dostane časť celkového napätia.
Ak je cesta obvodu prerušená v ktoromkoľvek bode, celý obvod prestane fungovať, pretože prúd nemôže uzavrieť slučku.
Prúdové cesty v paralelnom obvode
Paralelný obvod má viac než jednu cestu, ktorou môže prúd ísť. Každá vetva je pripojená cez tie isté dva body, takže každá vetva dostáva rovnaké napätie zo zdroja. Celkový prúd zo zdroja sa rozdeľuje medzi vetvy podľa odporu v každej ceste.
Ak je jedna vetva otvorená alebo prestane fungovať, ostatné vetvy môžu pokračovať v prevádzke.
Rozdiely medzi sériovými a paralelnými obvodmi
| Funkcia | Sériový okruh | Paralelný obvod |
|---|---|---|
| Aktuálna cesta | Jedna cesta | Viacnásobné cesty |
| Súčasné | To isté platí pre všetky komponenty | Rozdelené medzi vetvy |
| Napätie | Rozdelené podľa komponentov | To isté platí pre každú vetvu |
| Celkový odpor | Dáva to zmysel | Klesá, keď sa pridávajú ďalšie vetvy |
| Efekt zlyhania | Jedna brzda zastaví celý okruh | Jedno zlyhanie vetvy zvyčajne postihne len túto vetvu |
Pravidlá pre odpor, napätie a prúd
Sériové a paralelné obvody platia odlišnými pravidlami pre prúd, napätie a odpor. Tieto pravidlá pomáhajú vysvetliť, ako sa zdieľajú elektrické hodnoty a ako sa počítajú celkové hodnoty.
Pravidlá na okruhu série
V sériovom obvode zostáva prúd rovnaký cez všetky komponenty. Celkové napätie je súčet napäťových úpadkov na každej súčiastke a celkový odpor je súčet všetkých odporov komponentov.
• Prúd je rovnaký vo všetkých zložkách
• Celkové napätie je súčet všetkých napäťových poklesov
• Celkový odpor je súčtom všetkých odporov
Vzorec odporu v sérii:
Rt = R1 + R2 + R3 + ...
Pravidlá v paralelnom okruhu
V paralelnom obvode je napätie rovnaké na každej vetve. Celkový prúd je súčtom prúdov vo všetkých vetvách a celkový odpor sa určuje pomocou recipročného vzorca.
• Napätie je rovnaké na každej vetve
• Celkový prúd je súčtom všetkých prúdov vetvy
• Celkový odpor sa určuje pomocou recipročného vzorca
Vzorec pre paralelný odpor:
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
Bežné použitie sériových a paralelných obvodov
Sériové a paralelné obvody možno lepšie pochopiť skúmaním, kde sa ktorý typ spojenia bežne používa. Sériový obvod vzniká, keď sú komponenty spojené v jednej súvislej ceste, zatiaľ čo paralelný obvod vzniká, keď sú komponenty spojené v samostatných vetvách.
Baterka je bežným príkladom sériového obvodu, pretože jej časti sú spojené v jednej slučke. Staršie dekoratívne svetelné reťazce tiež často používali sériové spojenia, takže jedna zlyhaná žiarovka mohla zastaviť celý reťazec. Domáca elektroinštalácia je bežným príkladom paralelného obvodu, pretože svetlá a ďalšie zariadenia sú pripojené na samostatných vetvách. Mnohé automobilové a elektronické obvody tiež používajú paralelné vetvy.
Sily a limity sériových a paralelných obvodov
| Typ obvodu | Výhody | Obmedzenia |
|---|---|---|
| Sériový okruh | Jednoduché pripojenie, jednoduché na vybudovanie, rovnaký prúd cez všetky komponenty, užitočné pre základné obvodové cesty | Jedna porucha zastaví celý obvod. Napätie je rozdelené medzi komponenty; pridaním ďalších záťaží sa zvyšuje celkový odpor |
| Paralelný obvod | Rovnaké napätie na každej vetve, lepšia spojitosť, vetvy môžu pracovať nezávisle, užitočné pre väčšie obvodové systémy | Vyžaduje to viac zapojenia, môže byť ťažšie analyzovateľné, pridanie ďalších vetiev zvyšuje celkový dopyt po prúde |
Bežné chyby v sériových a paralelných obvodoch
| Bežná chyba | Prečo sa to deje | Ako to opraviť |
|---|---|---|
| Za predpokladu, že prúd je vždy rovnaký | Pravidlá pre sériové a paralelné obvody sú pomiešané | Použite pravidlo rovnakého prúdu len pre cesty sérií |
| Za predpokladu, že napätie vždy delí | Tieto dva typy obvodov sú zamieňané | Pamätajte, že napätie sa delí sériovo, ale zostáva rovnaké cez paralelné vetvy |
| Použitím nesprávneho vzorca odporu | Typ obvodu je nesprávne identifikovaný | Pridajte odpory v sérii a použite recipročný vzorec paralelne |
| Čítanie tvaru kresby namiesto spojovacích bodov | Rozloženie sa mylne považuje za reálnu cestu obvodu | Sledujte uzly a vetvy, nielen tvar kresby |
| Ignorovanie správania chýb | Odozva obvodu sa nekontroluje po prerušení alebo otvorenej ceste | Skontrolujte, či jedna brzda zastaví celý okruh alebo ovplyvní len jednu vetvu |
Záver
Sériové a paralelné obvody fungujú odlišne, pretože ich dráhy sú odlišné. Sériový obvod má jednu cestu, zatiaľ čo paralelný obvod má samostatné vetvy. To mení správanie prúdu, napätia a odporu, a tiež ovplyvňuje, čo sa stane, keď časť zlyhá. Najprv kontrolou typu obvodu a následným použitím správnych pravidiel je možné výsledky obvodu pochopiť presnejšie a znížiť sa celkové bežné chyby.
Často kladené otázky [FAQ]
Čo je výkon v obvode?
Výkon je rýchlosť, akou elektrický obvod spotrebúva elektrickú energiu.
Čo sa stane, keď sa do série pridajú ďalšie komponenty?
Celkový odpor rastie, takže prúd klesá.
Čo sa stane, keď sa paralelne pridajú ďalšie vetvy?
Celkový odpor klesá, takže celkový prúd rastie.
Čo je to zmiešaný okruh?
Zmiešaný obvod má sériové aj paralelné časti.
10,5 Ako sa meria prúd?
Prúd sa meria sériovo s dráhou obvodu.
Ako sa meria napätie?
Napätie sa meria na súčiastke alebo vetve.
