Последовательное и параллельное соединение проводников

Способы соединения проводников

В электрических цепях проводники и приборы соединяют двумя основными способами — последовательно и параллельно. От способа соединения зависит, как распределяются сила тока и напряжение в цепи и каким будет общее сопротивление.

Последовательное соединение

При последовательном соединении проводники включены один за другим, так что ток проходит через них поочерёдно. Здесь нет разветвлений.

• Сила тока во всех проводниках одинакова: I = I1 = I2.
• Общее напряжение равно сумме напряжений: U = U1 + U2.
• Общее сопротивление равно сумме сопротивлений: R = R1 + R2.

Пример из жизни — гирлянда старого образца: если перегорает одна лампочка, гаснет вся цепь.

Параллельное соединение

При параллельном соединении начала всех проводников соединены в одной точке, а концы — в другой. Ток разветвляется по нескольким путям.

• Напряжение на всех проводниках одинаково: U = U1 = U2.
• Общая сила тока равна сумме токов в ветвях: I = I1 + I2.
• Величина, обратная общему сопротивлению, равна сумме обратных: 1/R = 1/R1 + 1/R2.

Так подключают приборы в квартире: каждый работает независимо при одном и том же напряжении сети.

Сравнительная таблица

Разбор примера

Два резистора по 6 ом соединены параллельно. Найдём общее сопротивление.

1/R = 1/6 + 1/6 = 2/6 = 1/3, значит R = 3 Ом

При параллельном соединении одинаковых резисторов общее сопротивление получается меньше каждого из них. Для двух разных резисторов удобна формула R = R1 · R2 / (R1 + R2).

Разбор последовательной цепи

Два резистора 4 ом и 6 ом соединены последовательно и подключены к напряжению 20 вольт. Найдём силу тока в цепи.

R = R1 + R2 = 4 + 6 = 10 Ом
I = U / R = 20 / 10 = 2 А

Этот ток одинаков для обоих резисторов, а напряжение распределяется так: на первом U1 = 2 · 4 = 8 В, на втором U2 = 2 · 6 = 12 В. Их сумма равна полному напряжению 20 вольт, что подтверждает правильность расчёта.

Где какое соединение применяют

Параллельное соединение используют в бытовой электросети, чтобы каждый прибор получал полное напряжение и работал независимо от других. Последовательное соединение применяют там, где нужно, чтобы устройства включались и выключались вместе, или для понижения напряжения на отдельном элементе.

Частые ошибки. При параллельном соединении нельзя складывать сами сопротивления — складывают обратные величины. После вычисления 1/R не забудьте взять обратную величину, чтобы получить R.

Кратко о главном

• При последовательном соединении ток одинаков, а напряжения и сопротивления складываются.
• При параллельном соединении напряжение одинаково, а токи складываются.
• Параллельное соединение уменьшает общее сопротивление цепи.
• Для расчётов используют закон Ома вместе с правилами соединения.