Mi a különbség a soros és a párhuzamos áramkörök között?

Az áramköri topológia egy lenyűgöző és meglepően hozzáférhető fogalomcsalád. Ma megvizsgáljuk a soros és párhuzamos áramkörök közötti különbséget.

Mi az a soros áramkör? Sőt, mi az a párhuzamos áramkör? Még akkor is, ha fogalmad sincs róla, már most elmondhatjuk, hogy valószínűleg mindkét típusú áramkört használod életed minden egyes napján.

A soros áramkörök és a párhuzamos áramkörök közötti különbség megértése: Definíció és kulcsfogalmak

A lehető legegyszerűbb kifejezésekkel: soros áramkör áramot kínál egy ideális út át a labirintuson. Párhuzamos áramkörök, másrészt úgy vannak beállítva, hogy vannak két vagy több út keresztül az áramkörön, hogy az áram kövesse. Az ilyen típusú áramkörök "párhuzamosnak" minősülnek, mivel az áram elágazási útja önmagával párhuzamosan halad, miközben egyszerre halad át mindkét hurkon.

Az áram viselkedését egy párhuzamos áramkörben, amikor az áramkörön áthalad, nagymértékben meghatározza az a tény, hogy an Az elektromos áram a legalacsonyabb feszültségű területeket keresi az adott rendszerben, és ezeket a területeket bármilyen módon elfoglalja.

Ez nem ilyen egyszerű, de örülni fog, ha megtudja, hogy valójában csak néhány egyéb szabályról van szó. Mi határozza meg pontosan az áram legkisebb ellenállású útját?

Összefüggő: Hogyan ellenőrizzük a feszültséget multiméterrel

sorozat vs. Párhuzamos áramkörök: mi folyik itt Toledóban?

Ennek a jelenségnek a megjelenítéséhez néhány kulcsfontosságú szót fogunk felidézni, amelyeket szem előtt kell tartani:

• Jelenlegi: Forrásból nyert és vezetékkel megkötött elektromos energia.
• Forrás: Honnan jön az áram? Egy akkumulátor? Egy villámcsapás?
• Vezeték: Bármi, ami elég vezető ahhoz, hogy áramot vonjon a forrásából. Az okostelefon töltőkábelében található rézhuzal az elektromos vezeték egyik példája, amely a számítógépből vagy egy blokktöltőből a töltést igénylő akkumulátorhoz vezeti az áramot.
• Zárt áramkör: Zárt elektromos hálózat, amelyben az áramnak közvetlen visszaútja van a forráshoz, teljes, folyamatos és megszakítás nélküli hurkot képezve.
• Feszültség: Az egységenkénti potenciális energia mértéke, amikor az áramkör bármely két pontját összehasonlítjuk egymással. Ez az a mechanizmus, amellyel az áram átjut az áramkörön; a túlfeszültség a rendszer egyik részében alacsonyabb feszültségű pontokra áramlik, folyamatosan egyensúlyt keresve.
• Ellenállás: Bármilyen tényező, amely gátolja a feszültségkompenzációt és az áramlást. A szilikon egy példa az elektronikában általánosan használt, rendkívül ellenálló, szigetelő anyagra. Ellenálló anyagot használnak arra, hogy az elektromos áram áramlását az egész áramkörben irányítsák, és megakadályozzák, hogy a vezetékből kiszabaduljon.

Amikor egy elektromos áramot vizualizálunk, az elektronok atomról atomra történő átvitelével foglalkozunk a vezeték mentén. Egy objektum akkor válik pozitív vagy negatív töltésűvé, ha több elektron lóg körülötte, mint proton, amely nem hagyja el magától az atomot.

Az elektronok az elektromosság pénzneme. Ez az elektrontranszfer szerves része annak, ahogyan a vezeték minden atomja áramot továbbít.

Hogyan haladnak át az elektronok soros és párhuzamos áramkörökön?

Gondoljon arra, hogy ezek az elektronok a csatorna sínjein lovagolnak, mintha apró autók lennének, amelyek egy miniatűr szuper-autópályán haladnak.

Egy zárt, teljes áramkörben az elektromosság a vezetékét követi oda, ahol végül „süllyed” – azaz az áram számára elérhető legalacsonyabb feszültség pontja, az a hely, ahol fizikailag a legnagyobb kényszert fogja érezni megy. Az elektromosság szépen és folyamatosan halad át a zárt rendszeren, a teljes megőrzött feszültsége természetesen eloszlik a rendszerben, egy meghatározott kvantumállapotot feltéve.

Egy párhuzamos áramkörben ahelyett, hogy újra és újra ezen az egyetlen, hurkos úton haladnának, „rámpák” vannak. és "off-rámpák", hozzáférési csomópontok, amelyek alternatív festői útvonalat kínálnak az áramlatnak két vagy több párhuzamos ágon keresztül. Az egyszerű hurkolt állapot most sokkal eltérően oszlik el az áramkörben.

Összefüggő: DIY elektronikai projektötletek mérnökhallgatóknak

Párhuzamos feszültség: Kirchhoff áramköri törvényei

Láttunk párhuzamos áramköröket, amelyek bizonyos mértékig hasonlítanak elágazó erekre. A teljes hálózat támogatja a véráramlást minden vénán és kapillárison keresztül, elérve a test minden zugát, amelyhez a rendszer kapcsolódik.

Gustav Kirchhoff német fizikus volt az egyik első, aki matematikailag formalizálta az áramkör-elemzést. Képes volt leegyszerűsíteni az elektromosság viselkedését egy áramkörben, két fizikai törvény segítségével, amelyek kéz a kézben járnak.

Bármely áramkörön áthaladó áram fizikailag megfelel ezeknek a törvényeknek, függetlenül attól, hogy mi történik:

1. A csomópontba vagy egy elágazó áramkör metszéspontjába áramló energia nagyjából megegyezik az onnan kiáramló energiával, megőrizve a rendszer nettó teljes töltését.
2. A nettó elektromos potenciálkülönbségek összegének a teljes rendszerben nullával kell egyenlőnek lennie. A tápelemek, mint például az akkumulátorcellák, hozzájárulnak ehhez az összeghez, energiát fogyasztó alkatrészekhez, például ellenállásokhoz vagy olyan berendezésekhez, mint a villanykörték.

Mindkettő tisztázza, hogy pontosan mi szabályozza az áram viselkedését egy adott áramkörön keresztül. Ez a második pont azonban különösen érdekes.

Lényegében ez a második törvény azt állítja, hogy minden elektronnak, amely áthalad az áramkörön, pontosan annyi energiát kell nyernie, amennyit útközben veszít. Ha valamelyik követelmény nem teljesül, a figyelembe vett út nem járható út az áram természetes átáramlásához.

Összefüggő: Alacsony költségvetésű barkácsoló elektronikai projektek kezdőknek

Példák soros és párhuzamos áramkörökre

A leggyakoribb példa a párhuzamos feszültség vs. sorozatban: Karácsonyi fények. Konkrétan a modern vonósok vs. vintage fények.

Eredetileg a karácsonyi fényeket sorozatban, egyirányú százszorszép izzóláncként fűzték fel; ha az egyik izzó meghibásodik, az egész kialszik, a kiégett izzó előtt és utána is. Az áramkör most megszakadt, és gyakorlatilag megszakadt.

Sajnálatos az állapot, de ne hagyd, hogy ez az első példa elrontsa helyetted az áramköröket. Még mindig sok olyan körülmény van, amikor a soros áramkörök a megfelelő típusú áramkört választani:

• Egyszerű szerkezetek, amelyek csak egy készüléket vezérelnek – például a kis LED-lámpák egyes játékokban
• Zseblámpa, vagy bármilyen más egyszerű eszköz, amelyet egy kapcsolóval működtethetünk
• Biztosíték, amely megvéd egy nagyméretű készüléket, például egy mosógépet a túláramtól; soros áramkörben vannak összekötve, így a sorozat megszakad a biztosíték kioldásakor

Ezzel szemben a párhuzamos áramkörök úgy vannak kialakítva, hogy bármilyen körülmények között működjenek. A modern karácsonyi fények párhuzamos áramkört használnak, hogy megakadályozzák például a fent említett sajnálatos ünnepi katasztrófát. Még ha csak egy izzó marad állva, akkor is tud világítani.

A párhuzamos áramkörök egyéb gyakori példái a következők:

• Az autó fényszórói párhuzamosan vannak bekötve, így az egyik oldal akkor is működőképes marad, ha a másik oldal meghibásodik
• A kereskedelmi hangszórórendszerek ugyanezen okból párhuzamos áramköröket használnak
• Az utcai lámpák párhuzamos feszültségre támaszkodnak, hogy az utca nagy részét megvilágítsák

Sem a párhuzamos áramkörök, sem a soros áramkörök nem tekinthetők „jobbnak” vagy „rosszabbnak”, mint a másik – mindkettő hihetetlenül hasznos a maga módján különböző körülmények között. Ha tudja, mit kell elérnie a tervezett áramkörrel, akkor a kerítés azon oldala, amelyhez tartozik, teljesen nyilvánvaló legyen.

Összefüggő: Mi az a multiméter és hol használható?

Az áramkörök alapjai: Párhuzamos és soros áramkörök, és miért számít mindkettő

Az elektromosság veszélyes. Az áramkörök működésének megértése az egyik módja annak, hogy biztonságban tudjon lenni, függetlenül attól, hogy mibe kerül.

A jó hír: ha képes vagy megérteni ezeket a fogalmakat és más fogalmakat ezen a területen, akkor fel lesz fegyverkezve és készen állsz mindennel, amit tudnod kell ahhoz, hogy a projekted ne süljön el tested, mint egy csirke aranyrög. Vedd el valakitől, aki ott volt.

Mi a különbség az AC és a DC között, és hogyan lehet átalakítani őket?

Összezavarta az AC és DC tápellátás? Olvasson tovább, hogy megtudja a különbségeket, és hogyan alakítható át az AC és DC.

Olvassa el a következőt

A szerzőről