Электроника:Постоянный ток/Комбинированные последовательно-параллельные схемы/Что такое последовательно-параллельная цепь

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Что такое последовательно-параллельная цепь[1]

В простых последовательных схемах все компоненты соединены встык последовательно друг за другом, образуя для прохождения тока в цепи единственный путь без ответвлений:

Рис. 1. Простая последовательная цепь.
Рис. 1. Простая последовательная цепь.

В простых параллельных схемах все подключённые компоненты расположены между одними и теми же двумя наборами электрически общих точек, создавая несколько возможных путей для прохождения тока от одного вывода источника питания к другому:

Рис. 2. Простая параллельная цепь.
Рис. 2. Простая параллельная цепь.

Правила, касающиеся последовательных и параллельных цепей

Для каждой из этих двух базовых конфигураций мы определили наборы принципов, которые выполняются для напряжения, сопротивления и силы тока в этих простейших разновидностях электрических цепей.

Последовательные цепи:

  • Общее напряжение цепи – суммируем напряжения отдельных элементов.
  • Через все элементы проходит одинаковый по силе ток.
  • Общее сопротивление цепи – сумма сопротивлений отдельных элементов.

Параллельные цепи:

  • Все элементы имеют одинаковое по величине напряжение.
  • Силы тока в параллельных ветках складываются и дают в сумме силу общего тока в цепи.
  • Уменьшенные сопротивления равны уменьшенному общему сопротивлению. Математически это выражается в том, что сумма величин, обратных отдельным сопротивлениям равна величине, обратной общему сопротивлению.

Последовательно-параллельные схемы

Однако, если элементы цепи в одних частях схемы соединены последовательно и параллельно в других, мы уже не можем применять единый набор правил для каждого участка. Вместо этого придётся определить, какие участки комбинированной схемы представляют собой последовательные цепи, а какие - параллельные, после чего следует выборочно применять правила для последовательных или параллельных подключений в зависимости от того, к какому типу относится тот или иной участок. Возьмём, к примеру, вот такую схему:

Рис. 3. Комбинированная последовательно-параллельная схема.
Рис. 3. Комбинированная последовательно-параллельная схема.

Рис. 4. Таблица значений для элементов последовательно-параллельной цепи.
Рис. 4. Таблица значений для элементов последовательно-параллельной цепи.

Эта схема не является ни простой последовательной, ни простой параллельной цепью. Скорее, она содержит признаки обеих разновидностей. Ток, исходящий из нижнего вывода батареи, разделяется, чтобы пройти через резисторы R3 и R4, затем снова воссоединяется, затем снова разделяется, дабы пройти через резисторы R1 и R2, затем снова воссоединяется, чтобы в конечном итоге вернуться в верхний вывод источника питания. В данном примере более одного пути для прохождения тока (значит, это не простая последовательная цепь), при этом имеется более двух наборов электрически общих точек (значит, это не простая параллельная цепь).

Поскольку данная схема представляет собой комбинацию как последовательной, так и параллельной, мы не можем просто взять и применить «табличные метод» для вычисления напряжения, силы тока и сопротивления, как это делали раньше, когда цепи чётко относились к тому или иному типу. Например, если бы вышеприведенная схема была простой последовательной, мы могли бы просто сложить значения R1–R4, чтобы получить общее сопротивление, затем вычислить общую силу тока (которая также была бы равна силе тока, проходящей через каждый элемент), после чего осталось бы вычислить все напряжения. Аналогичным образом, если бы вышеуказанная схема была простой параллельной, мы могли бы сначала просто вычислить силу тока в каждой ветке ответвления, сложить эти значения и получить общую силу тока всей цепи, а затем вычислить общее сопротивление, зная полное напряжение и общую силу тока. Однако решение для комбинированной последовательно-параллельной схемы будет более сложным.

«Табличный метод» по-прежнему поможет нам работать с различными значениями для последовательно-параллельных комбинированных схем, но теперь придётся соблюдать повышенную аккуратность, поскольку для каких-то частей таблицы будем применять правила для последовательных цепей, а для других частей таблицы – параллельных. Закон Ома, конечно же, всё так же работает для определения значений в любом вертикальном столбце таблицы.

Если мы сможем определить, какие участки схемы являются последовательными, а какие – параллельными, мы можем анализировать их поэтапно, отдельно работая с каждым участком по очереди, используя соответствующие правила для определения напряжения, силы тока и сопротивления. Остальная часть этого раздела посвящена демонстрации того, как именно это делается.

Итог

  • Правила для последовательных и параллельных цепей применяются выборочно к схемам, содержащим оба типа соединений.

См.также

Внешние ссылки