Conexión en paralelo del circuito. Alimentación en conexión en serie. Resistencia del circuito combinado

La conexión en serie y en paralelo de conductores son métodos para conmutar un circuito eléctrico. Mediante estas abstracciones se pueden representar circuitos eléctricos de cualquier complejidad.

Definiciones

Hay dos formas de conectar conductores; es posible simplificar el cálculo de un circuito de complejidad arbitraria:

• El final del conductor anterior se conecta directamente al comienzo del siguiente; la conexión se llama serie. Se forma una cadena. Para encender el siguiente enlace, debe interrumpir el circuito eléctrico insertando un nuevo conductor allí.
• Los comienzos de los conductores están conectados por un punto, los extremos por otro, la conexión se llama paralela. A un ligamento se le suele llamar rama. Cada conductor individual forma una rama. Los puntos comunes se denominan nodos de la red eléctrica.

En la práctica, es más común una conexión mixta de conductores, algunos están conectados en serie y otros en paralelo. Debes dividir la cadena en segmentos simples y resolver el problema para cada uno por separado. Un circuito eléctrico arbitrariamente complejo se puede describir mediante una conexión en serie de conductores en paralelo. Así es como se hace en la práctica.

Uso de conexión en paralelo y en serie de conductores.

Términos aplicados a los circuitos eléctricos.

La teoría sirve como base para la formación de conocimientos sólidos; pocas personas saben en qué se diferencia el voltaje (diferencia de potencial) de la caída de voltaje. En términos de física, el circuito interno es la fuente de corriente; el que se encuentra afuera se llama circuito externo. La demarcación ayuda a describir correctamente la distribución del campo. La corriente sí funciona. En el caso más sencillo, la generación de calor sigue la ley de Joule-Lenz. Las partículas cargadas, que se mueven hacia un potencial más bajo, chocan con la red cristalina y liberan energía. Las resistencias se calientan.

Para asegurar el movimiento, es necesario mantener una diferencia de potencial en los extremos del conductor. Esto se llama voltaje de sección del circuito. Si simplemente coloca un conductor en un campo a lo largo de las líneas eléctricas, la corriente fluirá y tendrá una vida muy corta. El proceso terminará con el inicio del equilibrio. El campo externo será equilibrado por el propio campo de cargas, en sentido contrario. La corriente se detendrá. Para que el proceso sea continuo, se necesita una fuerza externa.

La fuente de corriente actúa como impulsor del movimiento del circuito eléctrico. Para mantener el potencial, el trabajo se realiza en el interior. Reacción química, como en una celda galvánica, fuerzas mecánicas: un generador hidroeléctrico. Las cargas dentro de la fuente se mueven en dirección opuesta al campo. En esto se está realizando el trabajo de fuerzas externas. Puede parafrasear las formulaciones anteriores y decir:

• La parte exterior del circuito, por donde se mueven las cargas, arrastradas por el campo.
• El interior de un circuito donde las cargas se mueven contra el voltaje.

El generador (fuente de corriente) está equipado con dos polos. El que tiene menos potencial se llama negativo y el otro se llama positivo. En el caso de la corriente alterna, los polos cambian continuamente de lugar. La dirección del movimiento de las cargas no es constante. La corriente fluye del polo positivo al polo negativo. El movimiento de cargas positivas va en dirección de potencial decreciente. De acuerdo con este hecho, se introduce el concepto de caída de potencial:

La caída de potencial de una sección de un circuito es la disminución del potencial dentro de la sección. Formalmente, esto es tensión. Para las ramas de un circuito paralelo ocurre lo mismo.

La caída de voltaje también significa algo más. El valor que caracteriza las pérdidas de calor es numéricamente igual al producto de la corriente y la resistencia activa de la sección. Para este caso se formulan las leyes de Ohm y Kirchhoff, que se analizan más adelante. En motores eléctricos y transformadores, la diferencia de potencial puede diferir significativamente de la caída de tensión. Este último caracteriza las pérdidas en la resistencia activa, mientras que el primero tiene en cuenta el pleno funcionamiento de la fuente actual.

Al resolver problemas físicos, para simplificar, el motor puede incluir un EMF, cuya dirección de acción es opuesta al efecto de la fuente de energía. Se tiene en cuenta el hecho de la pérdida de energía a través de la parte reactiva de la impedancia. Los cursos de física escolares y universitarios se distinguen por su aislamiento de la realidad. Por eso los estudiantes escuchan con la boca abierta los fenómenos que ocurren en la ingeniería eléctrica. En el período anterior a la era de la revolución industrial, se descubrieron las leyes básicas; un científico debe combinar el papel de teórico y experimentador talentoso. Los prefacios de las obras de Kirchhoff hablan abiertamente de esto (las obras de Georg Ohm no han sido traducidas al ruso). Los profesores literalmente atrajeron a la gente con conferencias adicionales, aderezadas con experimentos visuales y sorprendentes.

Leyes de Ohm y Kirchhoff aplicadas a la conexión en serie y en paralelo de conductores.

Las leyes de Ohm y Kirchhoff se utilizan para resolver problemas reales. El primero dedujo la igualdad de forma puramente empírica, experimentalmente; el segundo comenzó con un análisis matemático del problema y luego comprobó sus conjeturas con la práctica. Aquí hay alguna información para ayudar a resolver el problema:

Calcular la resistencia de elementos en conexión serie y paralelo.

El algoritmo para calcular circuitos reales es sencillo. Aquí hay algunos puntos sobre el tema en consideración:

1. Cuando se conectan en serie, las resistencias se suman; cuando se conectan en paralelo, las conductividades se suman:
   1. Para las resistencias, la ley se reescribe sin cambios. Con una conexión en paralelo, la resistencia final es igual al producto de las originales dividido por la cantidad total. En caso de secuencial, las denominaciones se suman.
   2. La inductancia actúa como una reactancia (j*ω*L) y se comporta como una resistencia ordinaria. En términos de escribir la fórmula, no es diferente. El matiz, para cualquier impedancia puramente imaginaria, es que es necesario multiplicar el resultado por el operador j, la frecuencia circular ω (2*Pi*f). Cuando los inductores se conectan en serie, los valores se suman; cuando los inductores se conectan en paralelo, los valores recíprocos se suman.
   3. La resistencia imaginaria de la capacitancia se escribe como: -j/ω*С. Es fácil darse cuenta: sumando los valores de una conexión en serie, obtenemos una fórmula exactamente igual a la de resistencias e inductancias en paralelo. En el caso de los condensadores ocurre lo contrario. Cuando se conectan en paralelo, los valores se suman; cuando se conectan en serie, se suman los valores recíprocos.

Las tesis pueden extenderse fácilmente a casos arbitrarios. La caída de voltaje entre dos diodos de silicio abiertos es igual a la suma. En la práctica es 1 voltio, el valor exacto depende del tipo de elemento semiconductor y de sus características. Las fuentes de alimentación se consideran de manera similar: cuando se conectan en serie, las clasificaciones se suman. El paralelo se encuentra a menudo en subestaciones donde los transformadores se colocan uno al lado del otro. La tensión será la misma (controlada por equipos), dividida entre los ramales. El coeficiente de transformación es estrictamente igual, lo que bloquea la aparición de efectos negativos.

A algunas personas les resulta difícil: se conectan en paralelo dos baterías de diferente potencia. El caso se describe mediante la segunda ley de Kirchhoff; la física no puede imaginar ninguna complejidad. Si las calificaciones de dos fuentes son desiguales, se toma la media aritmética, si se desprecia la resistencia interna de ambas. En caso contrario, las ecuaciones de Kirchhoff se resuelven para todos los contornos. Las corrientes desconocidas serán (tres en total), cuyo número total es igual al número de ecuaciones. Para una comprensión completa, se proporciona un dibujo.

Un ejemplo de resolución de las ecuaciones de Kirchhoff.

Miremos la imagen: según las condiciones del problema, la fuente E1 es más fuerte que E2. La dirección de las corrientes en el circuito la tomamos del sentido común. Pero si lo hubieran ingresado incorrectamente, luego de solucionar el problema, habría resultado uno con signo negativo. Entonces fue necesario cambiar de dirección. Obviamente, la corriente fluye en el circuito externo como se muestra en la figura. Componemos las ecuaciones de Kirchhoff para tres circuitos, esto es lo siguiente:

1. El trabajo de la primera fuente (fuerte) se gasta en crear una corriente en el circuito externo, superando la debilidad del vecino (corriente I2).
2. La segunda fuente no realiza un trabajo útil sobre la carga y pelea con la primera. No hay otra manera de decirlo.

Conectar baterías de diferentes clasificaciones en paralelo es definitivamente perjudicial. Lo que se observa en una subestación cuando se utilizan transformadores con diferentes relaciones de transmisión. Las corrientes de compensación no realizan ningún trabajo útil. Diferentes baterías conectadas en paralelo comenzarán a funcionar de manera efectiva cuando la fuerte baje al nivel de la débil.

Temas del codificador del Examen Estatal Unificado: conexión en paralelo y en serie de conductores, conexión mixta de conductores.

Hay dos formas principales de conectar conductores entre sí: esta es secuencial Y paralelo conexiones. Varias combinaciones de conexiones serie y paralelo dan como resultado mezclado conexión de conductores.

Exploraremos las propiedades de estos compuestos, pero primero necesitaremos información básica.

Llamamos conductor con resistencia. resistor y se representa de la siguiente manera (Fig. 1):

Arroz. 1. resistencia

voltaje de resistencia es la diferencia de potencial de un campo eléctrico estacionario entre los extremos de la resistencia. ¿Entre qué extremos exactamente? En general esto no es importante, pero suele ser conveniente hacer coincidir la diferencia de potencial con la dirección de la corriente.

La corriente en el circuito fluye desde el "más" de la fuente al "menos". En esta dirección disminuye el potencial del campo estacionario. Permítanos recordarle nuevamente por qué esto es así.

Deje que una carga positiva se mueva a lo largo del circuito de un punto a otro, pasando a través de una resistencia (Fig.2):

Arroz. 2.

El campo estacionario realiza en este caso un trabajo positivo.

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Por lo tanto, calculamos el voltaje a través de la resistencia como la diferencia de potencial en la dirección de la corriente: .

La resistencia de los cables suele ser insignificante; en los diagramas eléctricos se considera igual a cero. De la ley de Ohm se deduce que el potencial no cambia a lo largo del cable: después de todo, si y , entonces . (Figura 3):

Arroz. 3.

Así, a la hora de considerar circuitos eléctricos utilizamos una idealización que simplifica enormemente su estudio. Es decir, creemos que el potencial de un campo estacionario cambia solo cuando pasa a través de elementos individuales del circuito, y a lo largo de cada cable de conexión permanece sin cambios. En los circuitos reales, el potencial disminuye monótonamente al pasar del terminal positivo de la fuente al negativo.

Conexión en serie

Para conexión en serie conductores, el final de cada conductor se conecta al comienzo del siguiente conductor.

Consideremos dos resistencias conectadas en serie y conectadas a una fuente de voltaje constante (Fig. 4). Recuerde que el terminal positivo de la fuente está indicado por una línea más larga, por lo que la corriente en este circuito fluye en el sentido de las agujas del reloj.

Arroz. 4. Conexión en serie

Formulemos las propiedades básicas de una conexión en serie e ilustrémoslas con este sencillo ejemplo.

1. Cuando los conductores están conectados en serie, la intensidad de la corriente en ellos es la misma.
De hecho, la misma carga pasará por cualquier sección transversal de cualquier conductor en un segundo. Después de todo, las cargas no se acumulan en ninguna parte, no salen del circuito afuera y no ingresan al circuito desde el exterior.

2. El voltaje en una sección que consta de conductores conectados en serie es igual a la suma de los voltajes en cada conductor..

De hecho, el voltaje en el área es el trabajo del campo para transferir una unidad de carga de un punto a otro; El voltaje en una sección es el trabajo del campo para transferir una unidad de carga de un punto a otro. Sumados estos dos trabajos darán al campo el trabajo de transferir una unidad de carga de un punto a otro, es decir, el voltaje en todo el tramo:

También es posible de manera más formal, sin explicaciones verbales:

3. La resistencia de una sección formada por conductores conectados en serie es igual a la suma de las resistencias de cada conductor.

Sea la resistencia de la sección. Según la ley de Ohm tenemos:

que es lo que se requería.

Puede dar una explicación intuitiva de la regla para sumar resistencias utilizando un ejemplo particular. Sean conectados en serie dos conductores de la misma sustancia y con la misma sección transversal, pero con diferentes longitudes y.

Las resistencias de los conductores son iguales:

Estos dos conductores forman un solo conductor con longitud y resistencia.

Pero esto, repetimos, es sólo un ejemplo particular. Las resistencias también se suman en el caso más general, si los materiales de los conductores y sus secciones transversales también son diferentes.
La prueba de esto se da utilizando la ley de Ohm como se muestra arriba.
Nuestras pruebas de las propiedades de una conexión en serie, dadas para dos conductores, pueden trasladarse sin cambios significativos al caso de un número arbitrario de conductores.

Conexión paralela

En conexión paralela Conductores, sus inicios están conectados a un punto del circuito y sus extremos a otro punto.

Nuevamente consideramos dos resistencias, esta vez conectadas en paralelo (Fig. 5).

Arroz. 5. Conexión paralela

Las resistencias están conectadas a dos puntos: y. Estos puntos se llaman nodos o puntos de ramificación cadenas. Las secciones paralelas también se llaman sucursales; la sección de a (en la dirección de la corriente) se llama parte no ramificada cadenas.

Ahora formulemos las propiedades de una conexión en paralelo y demostrémoslas para el caso de dos resistencias que se muestran arriba.

1. El voltaje en cada rama es el mismo e igual al voltaje en la parte no ramificada del circuito.
De hecho, ambos voltajes a través de las resistencias son iguales a la diferencia de potencial entre los puntos de conexión:

Este hecho es la manifestación más clara de la potencialidad de un campo eléctrico estacionario de cargas en movimiento.

2. La intensidad de la corriente en la parte no ramificada del circuito es igual a la suma de las intensidades de la corriente en cada rama.
Supongamos, por ejemplo, que una carga llega a un punto desde una sección no ramificada durante un período de tiempo. Durante el mismo tiempo, la carga sale del punto hacia la resistencia y la carga sale de la resistencia.

Está claro que. De lo contrario, la carga se acumularía en un punto, cambiando el potencial de este punto, lo cual es imposible (después de todo, la corriente es constante, el campo de cargas en movimiento es estacionario y el potencial de cada punto del circuito no cambia). con el tiempo). Entonces tenemos:

que es lo que se requería.

3. El valor recíproco de la resistencia de una sección de una conexión en paralelo es igual a la suma de los valores recíprocos de las resistencias de las ramas.
Sea la resistencia de la sección ramificada. El voltaje en la sección es igual a; la corriente que circula por esta sección es igual a . Es por eso:

Reduciendo por , obtenemos:

(1)

que es lo que se requería.

Como en el caso de una conexión en serie, esta regla se puede explicar mediante un ejemplo particular sin recurrir a la ley de Ohm.
Conecte en paralelo conductores de la misma sustancia con longitudes idénticas pero secciones transversales diferentes. Entonces esta conexión se puede considerar como un conductor de la misma longitud, pero con una sección transversal. Tenemos:

Las demostraciones anteriores de las propiedades de una conexión en paralelo se pueden transferir sin cambios significativos al caso de cualquier número de conductores.

De la relación (1) puedes encontrar:

(2)

Desafortunadamente, en el caso general de conductores conectados en paralelo, un análogo compacto de la fórmula (2) no funciona y hay que contentarse con la relación

(3)

Sin embargo, se puede extraer una conclusión útil de la fórmula (3). Es decir, dejemos que las resistencias de todas las resistencias sean iguales e iguales. Entonces:

Vemos que la resistencia de una sección de conductores idénticos conectados en paralelo es varias veces menor que la resistencia de un conductor.

Compuesto mixto

Conexión mixta Los conductores, como su nombre indica, pueden ser un conjunto de cualquier combinación de conexiones en serie y en paralelo, y estas conexiones pueden incluir tanto resistencias individuales como secciones compuestas más complejas.

El cálculo de una conexión mixta se basa en las propiedades ya conocidas de las conexiones en serie y en paralelo. No hay nada nuevo aquí: sólo hay que dividir cuidadosamente este circuito en secciones más simples conectadas en serie o en paralelo.

Consideremos un ejemplo de conexión mixta de conductores (Fig. 6).

Arroz. 6. Compuesto mixto

Sea V, Om, Om, Om, Om, Om. Encontremos la intensidad de la corriente en el circuito y en cada una de las resistencias.

Nuestro circuito consta de dos secciones conectadas en serie y. Resistencia de la sección:

Ohm.

La sección es una conexión en paralelo: dos resistencias conectadas en serie y conectadas en paralelo a una resistencia. Entonces:

Ohm.

Resistencia del circuito:

Ohm.

Ahora encontramos la intensidad actual en el circuito:

Para encontrar la corriente en cada resistencia, calculemos el voltaje en ambas secciones:

(Tenga en cuenta de paso que la suma de estos voltajes es igual a V, es decir, el voltaje en el circuito, como debería ser con una conexión en serie).

Ambas resistencias están energizadas, entonces:

(En total tenemos A, como debería ser con una conexión en paralelo).

La corriente en las resistencias es la misma, ya que están conectadas en serie:

Por lo tanto, la corriente A fluye a través de la resistencia.

Hola.

Hoy consideraremos la conexión en serie y en paralelo de resistencias. El tema es muy interesante y relevante para nuestra vida cotidiana. Como regla general, es con este tema que comienza cualquier objeto. De lo contrario, lo primero es lo primero.

Primero, averigüemos por qué hay "resistencia". Sinónimos de esta definición pueden ser: carga o resistencia. Dado que estamos hablando de una red eléctrica, se deduce que la corriente fluye a través de los cables. No importa qué tan bien fluya la corriente a través de los cables y no importa de qué materiales estén hechos, una especie de fuerza de fricción sigue actuando sobre la corriente. Es decir, la corriente encuentra cierta resistencia y, dependiendo del material, la sección transversal y la longitud del cable, esta resistencia es más fuerte o más débil. Así, en ruso se adoptó el término "resistencia", que denota un determinado elemento del circuito que crea un obstáculo tangible al paso de la corriente, y luego apareció el término popular "carga", es decir, un elemento de carga, y el término "resistencia" proviene del idioma inglés. Hemos entendido los conceptos, ahora podemos empezar a practicar. Quizás comencemos con una conexión paralela de resistencias simplemente porque las usamos en casi todas partes.

Conexión en paralelo de resistencias.

Con una conexión en paralelo, todas las resistencias están conectadas con sus inicios a un punto de la fuente de alimentación y sus extremos a otro. No vayamos muy lejos, pero miremos a nuestro alrededor. Un secador de pelo, plancha, lavadora, tostadora, microondas y cualquier otro aparato eléctrico tienen un enchufe con dos extremos de trabajo y un extremo de protección (conexión a tierra). El voltaje en el tomacorriente es nuestra fuente de energía. No importa cuántos aparatos eléctricos conectemos a la red, los conectamos todos en paralelo a una sola fuente de alimentación. Dibujemos un diagrama para que quede más claro.

No importa cuántos consumidores se sumen a este esquema, absolutamente nada cambia. Un extremo del aparato eléctrico está conectado al bus cero y el otro a la fase. Ahora transformemos un poco el diagrama:

Ahora tenemos tres resistencias:

Hierro 2,2 kW – R1 (22 ohmios);

Estufa 3,5 kW – R2 (14 Ohmios);

Bombilla 100 W – R3 (484 Ohmios).

Estos son los valores reales de la resistencia de estos consumidores a la corriente eléctrica. Conectamos a nuestros consumidores uno por uno a la red, ¿y qué pasa con el medidor? Así es, empieza a contar más rápido el dinero de nuestra cartera. Ahora recordamos la ley de Ohm, que establece que la intensidad de la corriente es inversamente proporcional a la resistencia y entendemos que cuanto menor es la resistencia, mayor es la intensidad de la corriente. Para que sea aún más fácil entender lo que está sucediendo, imagine una sala de conciertos con tres salidas de diferentes tamaños y una multitud de gente. Cuanto más se abra la puerta, más personas podrán pasar a través de ella al mismo tiempo, y cuantas más puertas se abran, más aumentará el rendimiento. Bueno, pasemos ahora a las fórmulas.

Se aplica el mismo voltaje a cada resistencia: 220 voltios.

Del diagrama y de la práctica vemos que las corrientes suman una corriente común, por lo tanto, obtenemos la siguiente ecuación:

Si observas de cerca la ecuación, notarás que la parte superior de la ecuación no cambia y se puede tomar como una sola, obteniendo la siguiente fórmula:

También existe una fórmula privada para calcular dos resistencias conectadas en paralelo:

Bueno, hagamos el cálculo en la práctica.

Y obtenemos una resistencia total de 8.407 Ohmios.

En el artículo anterior lo miré y comprobémoslo.

La potencia del circuito será:

Calculamos nuestras potencias: 2000+3500+100=5600, que es casi igual a 5757, un error tan grande se debe a que redondeé los valores de resistencia a números enteros.

¿Qué conclusiones se pueden sacar? Como puedes ver, la resistencia total (también llamada equivalente) siempre será menor que la resistencia más pequeña del circuito. En nuestro caso, se trata de una placa con una resistencia de 14 ohmios y un equivalente de 8,4 ohmios. Esto es comprensible. ¿Recuerdas el ejemplo de las puertas de la sala de conciertos? La resistencia se puede llamar ancho de banda. Por tanto, el número total de personas (electrones) que abandonan la sala será mayor que el rendimiento de cada puerta individual. Es decir, la cantidad de corriente aumenta. Es decir, para la corriente, cada una de las resistencias será una puerta más por la que podrá circular.

Conexión en serie de resistencias.

En una conexión en serie, el extremo de una resistencia está conectado a otra. Un ejemplo típico de este tipo de conexión es la guirnalda de Año Nuevo.

Por lo que sabemos gracias a un curso de física escolar, por un circuito cerrado sólo circula una corriente. Entonces lo que tenemos es:

Bombilla de 200 vatios – R1 (242 ohmios)

Bombilla de 100 vatios – R2 (484 ohmios)

Bombilla de 50 vatios – R3 (968 ohmios)

Volvamos de nuevo a la alegoría e imaginemos una sala de conciertos, pero solo que esta vez habrá un largo pasillo del que saldrán tres puertas. Ahora las (personas) actuales sólo tienen un camino para ir secuencialmente de una puerta a otra. Para solucionar este problema tendremos que partir de la tensión. Partiendo de que la suma de la fuente de alimentación es igual a la suma de las caídas de tensión en las resistencias, obtenemos la siguiente fórmula:

De esto se desprende:

Dividiendo ambos lados de la ecuación por un valor común, llegamos a la conclusión de que con una conexión en serie, para obtener la resistencia equivalente del circuito, debemos sumar todas las resistencias de este circuito:

Comprobemos. R=242+484+968=1694 Ohmios

Como puede ver, el equilibrio de poder es casi igual. Y ahora atención a una característica que una vez más revelará el concepto de “resistencia”. Tenga en cuenta que tendremos la mayor potencia en la bombilla más débil:

Parecería que todo debería ser al revés, una bombilla más potente debería brillar más. Volvamos a nuestra alegoría. ¿Dónde crees que será más fuerte la aglomeración cerca de la puerta ancha o cerca de la estrecha? ¿Dónde hará más calor? Por supuesto, habrá una aglomeración cerca de la puerta estrecha, y donde haya una aglomeración, hará calor, porque la gente intentará abrirse camino más rápido. En una corriente, el papel de las personas lo desempeñan los electrones. Ésta es la paradoja que surge cuando se conectan resistencias de diferentes valores en un circuito en serie, y por eso se intenta utilizar las mismas bombillas en las guirnaldas. Ahora, conociendo los principios de conexión en serie de resistencias, puedes calcular cualquier guirnalda. Por ejemplo, tienes las lámparas de coche de 12 voltios. Sabiendo que el voltaje total es igual a la suma de las caídas de voltaje, solo necesitamos dividir 220 voltios entre 12 voltios y obtenemos 18,3 lámparas. Es decir, si toma 18 o 19 lámparas idénticas de 12 voltios y las conecta en serie, se pueden encender a 220 voltios y no se quemarán.

resumámoslo

Con una conexión paralela de resistencias, la resistencia equivalente disminuye (la sala de conciertos se vacía tres veces más rápido; en términos generales, la gente se dispersa a lo largo de tres pasillos), y con una conexión en serie, la resistencia aumenta (no importa cuánta gente quiera salir de la sala más rápido, tendrán que hacerlo sólo a lo largo de un corredor y cuanto más estrecho sea el corredor, más resistencia creará).

A la hora de resolver problemas, se acostumbra transformar el circuito para que sea lo más sencillo posible. Para ello se utilizan transformaciones equivalentes. Equivalentes son aquellas transformaciones de una parte de un circuito eléctrico en las que las corrientes y tensiones en la parte no transformada permanecen sin cambios.

Hay cuatro tipos principales de conexiones de conductores: serie, paralelo, mixta y puente.

Conexión en serie

Conexión en serie- Se trata de una conexión en la que la intensidad de la corriente en todo el circuito es la misma. Un ejemplo sorprendente de conexión en serie es una vieja guirnalda de árbol de Navidad. Allí las bombillas están conectadas en serie, una tras otra. Ahora imagina que una bombilla se funde, el circuito se rompe y el resto de las bombillas se apagan. La falla de un elemento provoca el apagado de todos los demás; esta es una desventaja importante de una conexión en serie.

Cuando se conectan en serie, se suman las resistencias de los elementos.

Conexión paralela

Conexión paralela- se trata de una conexión en la que el voltaje en los extremos de la sección del circuito es el mismo. La conexión en paralelo es la más común, principalmente porque todos los elementos están bajo el mismo voltaje, la corriente se distribuye de manera diferente y cuando uno de los elementos sale, todos los demás siguen funcionando.

En una conexión en paralelo, la resistencia equivalente se encuentra como:

En el caso de dos resistencias conectadas en paralelo

En el caso de tres resistencias conectadas en paralelo:

Compuesto mixto

Compuesto mixto– una conexión, que es una colección de conexiones en serie y en paralelo. Para encontrar la resistencia equivalente, es necesario "colapsar" el circuito transformando alternativamente las secciones del circuito en paralelo y en serie.

Primero, encontremos la resistencia equivalente para la sección paralela del circuito y luego agreguemos la resistencia restante R 3 . Debe entenderse que después de la conversión, la resistencia equivalente R 1 R 2 y la resistencia R 3 se conectan en serie.

Entonces, eso deja la conexión de conductores más interesante y compleja.

Circuito puente

El diagrama de conexión del puente se muestra en la siguiente figura.

Para colapsar el circuito del puente, uno de los triángulos del puente se reemplaza por una estrella equivalente.

Y encuentre las resistencias R 1, R 2 y R 3.

La corriente en un circuito eléctrico pasa a través de conductores desde la fuente de voltaje hasta la carga, es decir, hasta lámparas y dispositivos. En la mayoría de los casos, se utilizan cables de cobre como conductores. El circuito puede contener varios elementos con diferentes resistencias. En un circuito de instrumentos, los conductores pueden conectarse en paralelo o en serie, y también pueden ser de tipos mixtos.

Un elemento de circuito con resistencia se llama resistencia; el voltaje de este elemento es la diferencia de potencial entre los extremos de la resistencia. Las conexiones eléctricas de conductores en paralelo y en serie se caracterizan por un único principio de funcionamiento, según el cual la corriente fluye de más a menos y el potencial disminuye en consecuencia. En los circuitos eléctricos, la resistencia del cableado se toma como 0, ya que es insignificante.

Una conexión en paralelo supone que los elementos del circuito están conectados a la fuente en paralelo y se encienden simultáneamente. La conexión en serie significa que los conductores de resistencia están conectados en estricta secuencia uno tras otro.

Al calcular se utiliza el método de idealización, lo que simplifica enormemente la comprensión. De hecho, en los circuitos eléctricos, el potencial disminuye gradualmente a medida que avanza por el cableado y elementos que se incluyen en una conexión en paralelo o en serie.

Conexión en serie de conductores.

El esquema de conexión en serie significa que se encienden en una secuencia determinada, uno tras otro. Además, la fuerza actual en todos ellos es igual. Estos elementos crean un estrés total en la zona. Las cargas no se acumulan en los nodos del circuito eléctrico, ya que de lo contrario se observaría un cambio de voltaje y corriente. Con un voltaje constante, la corriente está determinada por el valor de la resistencia del circuito, por lo que en un circuito en serie, la resistencia cambia si cambia una carga.

La desventaja de este esquema es el hecho de que si un elemento falla, los demás también pierden su capacidad de funcionar, ya que el circuito se rompe. Un ejemplo sería una guirnalda que no funciona si se funde una bombilla. Ésta es una diferencia clave con respecto a una conexión en paralelo, en la que los elementos pueden funcionar por separado.

El circuito secuencial supone que, debido a la conexión de un solo nivel de los conductores, su resistencia es igual en cualquier punto de la red. La resistencia total es igual a la suma de la reducción de voltaje de los elementos individuales de la red.

En este tipo de conexión, el comienzo de un conductor se conecta al final de otro. La característica clave de la conexión es que todos los conductores están en un cable sin ramificaciones y a través de cada uno de ellos fluye una corriente eléctrica. Sin embargo, el voltaje total es igual a la suma de los voltajes de cada uno. También puede ver la conexión desde otro punto de vista: todos los conductores se reemplazan por una resistencia equivalente y la corriente que circula por ella coincide con la corriente total que pasa a través de todas las resistencias. El voltaje acumulativo equivalente es la suma de los valores de voltaje en cada resistencia. Así es como aparece la diferencia de potencial entre la resistencia.

El uso de una conexión en cadena es útil cuando necesita encender y apagar específicamente un dispositivo específico. Por ejemplo, un timbre eléctrico sólo puede sonar cuando hay una conexión a una fuente de voltaje y un botón. La primera regla establece que si no hay corriente en al menos uno de los elementos del circuito, tampoco habrá corriente en el resto. En consecuencia, si hay corriente en un conductor, también la habrá en los demás. Otro ejemplo sería una linterna que funciona con baterías, que solo se enciende si hay una batería, una bombilla que funcione y un botón presionado.

En algunos casos, un circuito secuencial no resulta práctico. En un apartamento donde el sistema de iluminación consta de muchas lámparas, apliques, candelabros, no es necesario organizar un esquema de este tipo, ya que no es necesario encender y apagar la iluminación en todas las habitaciones al mismo tiempo. Para ello es mejor utilizar una conexión en paralelo para poder encender la luz en habitaciones individuales.

Conexión en paralelo de conductores.

En un circuito paralelo, los conductores son un conjunto de resistencias, algunos extremos de los cuales están ensamblados en un nodo y los otros extremos en un segundo nodo. Se supone que el voltaje en el tipo de conexión en paralelo es el mismo en todas las secciones del circuito. Las secciones paralelas de un circuito eléctrico se denominan ramas y pasan entre dos nodos de conexión que tienen el mismo voltaje. Este voltaje es igual al valor en cada conductor. La suma de los indicadores inversos de las resistencias de las ramas es también la inversa con respecto a la resistencia de una sección individual del circuito del circuito paralelo.

Para conexiones en paralelo y en serie, el sistema para calcular la resistencia de los conductores individuales es diferente. En el caso de un circuito en paralelo, la corriente fluye a través de las ramas, lo que aumenta la conductividad del circuito y reduce la resistencia total. Cuando se conectan en paralelo varias resistencias con valores similares, la resistencia total de dicho circuito eléctrico será menor que una resistencia un número de veces igual a .

Cada rama tiene una resistencia, y la corriente eléctrica, cuando llega al punto de bifurcación, se divide y diverge hacia cada resistencia, su valor final es igual a la suma de las corrientes en todas las resistencias. Todas las resistencias se reemplazan por una resistencia equivalente. Al aplicar la ley de Ohm, el valor de la resistencia se vuelve claro: en un circuito paralelo, se suman los valores inversos a las resistencias de las resistencias.

Con este circuito, el valor actual es inversamente proporcional al valor de resistencia. Las corrientes en las resistencias no están interconectadas, por lo que si se apaga una de ellas, esto no afectará de ninguna manera a las demás. Por este motivo, este circuito se utiliza en muchos dispositivos.

Al considerar las posibilidades de utilizar un circuito paralelo en la vida cotidiana, es recomendable tener en cuenta el sistema de iluminación del apartamento. Todas las lámparas y candelabros deben estar conectados en paralelo; en este caso, encender y apagar una de ellas no afecta el funcionamiento de las lámparas restantes. Por lo tanto, al agregar un interruptor para cada bombilla en una rama del circuito, puede encender y apagar la luz correspondiente según sea necesario. Todas las demás lámparas funcionan de forma independiente.

Todos los aparatos eléctricos se conectan en paralelo a una red eléctrica con un voltaje de 220 V y luego se conectan a ella. Es decir, todos los dispositivos están conectados independientemente de la conexión de otros dispositivos.

Leyes de conexión en serie y paralelo de conductores.

Para una comprensión detallada en la práctica de ambos tipos de conexiones, presentamos fórmulas que explican las leyes de estos tipos de conexiones. Los cálculos de potencia para conexiones en paralelo y en serie son diferentes.

En un circuito en serie existe la misma corriente en todos los conductores:

Según la ley de Ohm, estos tipos de conexiones de conductores se explican de forma diferente en distintos casos. Entonces, en el caso de un circuito en serie, los voltajes son iguales entre sí:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Además, la tensión total es igual a la suma de las tensiones de los conductores individuales:

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

La resistencia total de un circuito eléctrico se calcula como la suma de las resistencias activas de todos los conductores, independientemente de su número.

En el caso de un circuito en paralelo, el voltaje total del circuito es similar al voltaje de los elementos individuales:

Y la intensidad total de la corriente eléctrica se calcula como la suma de las corrientes que existen en todos los conductores ubicados en paralelo:

Para garantizar la máxima eficiencia de las redes eléctricas, es necesario comprender la esencia de ambos tipos de conexiones y aplicarlas de manera conveniente, utilizando las leyes y calculando la racionalidad de la implementación práctica.

Conexión mixta de conductores.

Los circuitos de resistencia en serie y en paralelo se pueden combinar en un circuito eléctrico si es necesario. Por ejemplo, se permite conectar resistencias en paralelo en serie o en un grupo de resistencias; este tipo se considera combinado o mixto.

En este caso, la resistencia total se calcula sumando los valores para la conexión en paralelo en el sistema y para la conexión en serie. Primero, es necesario calcular las resistencias equivalentes de las resistencias en un circuito en serie y luego los elementos de un circuito en paralelo. La conexión en serie se considera una prioridad y los circuitos de este tipo combinado se utilizan a menudo en electrodomésticos y electrodomésticos.

Entonces, considerando los tipos de conexiones de conductores en los circuitos eléctricos y basándose en las leyes de su funcionamiento, se puede comprender completamente la esencia de la organización de los circuitos de la mayoría de los electrodomésticos. Para conexiones en paralelo y en serie, el cálculo de la resistencia y la corriente es diferente. Conociendo los principios de cálculo y las fórmulas, podrá utilizar de manera competente cada tipo de organización de circuito para conectar elementos de la manera óptima y con la máxima eficiencia.