L’un des piliers sur lesquels reposent de nombreux concepts en électronique est le concept de connexion série et parallèle des conducteurs. Connaître les principales différences types spécifiés les connexions sont simplement nécessaires. Sans cela, il est impossible de comprendre et de lire un seul schéma.

Principes de base

Le courant électrique se déplace à travers un conducteur depuis une source vers un consommateur (charge). Le plus souvent, le câble en cuivre est choisi comme conducteur. Cela est dû à l’exigence imposée au conducteur : il doit libérer facilement les électrons.

Quelle que soit la méthode de connexion, le courant électrique passe du plus au moins. C'est dans cette direction que le potentiel diminue. Il convient de rappeler que le fil à travers lequel circule le courant a également une résistance. Mais sa signification est très minime. C'est pourquoi ils sont négligés. La résistance du conducteur est supposée nulle. Si un conducteur a une résistance, on l’appelle généralement une résistance.

Connexion parallèle

Dans ce cas, les éléments inclus dans la chaîne sont interconnectés par deux nœuds. Ils n'ont aucune connexion avec d'autres nœuds. Les sections du circuit avec une telle connexion sont généralement appelées branches. Le schéma de connexion parallèle est présenté dans la figure ci-dessous.

Pour le dire dans un langage plus compréhensible, dans ce cas, tous les conducteurs sont connectés à une extrémité dans un nœud et à l’autre extrémité dans le second. Cela conduit au fait que le courant électrique est divisé en tous les éléments. De ce fait, la conductivité de l'ensemble du circuit augmente.

Lors de la connexion des conducteurs dans un circuit de cette manière, la tension de chacun d'eux sera la même. Mais l’intensité du courant dans l’ensemble du circuit sera déterminée comme la somme des courants circulant à travers tous les éléments. En tenant compte de la loi d'Ohm, un modèle intéressant est obtenu grâce à des calculs mathématiques simples : l'inverse de la résistance totale de l'ensemble du circuit est déterminé comme la somme des inverses de la résistance de chacun élément individuel. Dans ce cas, seuls les éléments connectés en parallèle sont pris en compte.

Connexion série

Dans ce cas, tous les éléments de la chaîne sont connectés de telle manière qu’ils ne forment pas un seul nœud. À cette méthode il y a une connexion inconvénient majeur. Cela réside dans le fait que si l'un des conducteurs tombe en panne, tous les éléments suivants ne pourront pas fonctionner. Un exemple frappant Une telle situation est une guirlande ordinaire. Si l'une des ampoules grille, la guirlande entière cesse de fonctionner.

La connexion en série des éléments est différente en ce sens que l'intensité du courant dans tous les conducteurs est égale. Quant à la tension du circuit, elle est égale à la somme des tensions des éléments individuels.

Dans ce circuit, les conducteurs sont connectés au circuit un par un. Cela signifie que la résistance de l'ensemble du circuit sera constituée de résistances individuelles caractéristiques de chaque élément. Autrement dit, la résistance totale du circuit est égale à la somme des résistances de tous les conducteurs. La même dépendance peut être dérivée mathématiquement en utilisant la loi d'Ohm.

Régimes mixtes

Il existe des situations où sur un schéma, vous pouvez voir à la fois des connexions d'éléments en série et en parallèle. Dans ce cas, on parle d’un composé mixte. Le calcul de ces circuits est effectué séparément pour chaque groupe de conducteurs.

Ainsi, pour déterminer la résistance totale, il faut additionner la résistance des éléments connectés en parallèle et la résistance des éléments connectés en série. Dans ce cas, la connexion série est dominante. Autrement dit, il est calculé en premier. Et seulement après cela, la résistance des éléments connectés en parallèle est déterminée.

Connexion des LED

Connaissant les bases des deux types d'éléments de connexion dans un circuit, vous pouvez comprendre le principe de création de circuits pour divers appareils électriques. Regardons un exemple. dépend en grande partie de la tension de la source de courant.

À basse tension secteur (jusqu'à 5 V), les LED sont connectées en série. Dans ce cas, un condensateur de type passe-passe et des résistances linéaires contribueront à réduire le niveau d'interférence électromagnétique. La conductivité des LED est augmentée grâce à l'utilisation de modulateurs du système.

Avec une tension secteur de 12 V, les connexions réseau en série et en parallèle peuvent être utilisées. En cas de connexion série, des alimentations à découpage sont utilisées. Si une chaîne de trois LED est assemblée, vous pouvez alors vous passer d'amplificateur. Mais si le circuit s'allume grande quantitééléments, alors un amplificateur est nécessaire.

Dans le deuxième cas, c'est-à-dire avec une connexion en parallèle, il faut utiliser deux résistances ouvertes et un amplificateur (avec débit au-dessus de 3 A). De plus, la première résistance est installée devant l'amplificateur et la seconde après.

À haute tension réseaux (220 V) ont recours à connexion série. Dans ce cas, des amplificateurs opérationnels et des alimentations abaisseurs sont également utilisés.

1. Trouvez la résistance équivalente des sections du circuit avec connexion parallèle des résistances. Figure 2. Connexion en série des résistances. Pour calculer la résistance de telles connexions, l'ensemble du circuit est divisé en sections simples, constituées de résistances connectées en parallèle ou en série.

Ce résultat découle du fait qu'aux points de branchement actuels (nœuds A et B) du circuit courant continu les frais ne peuvent pas s’accumuler. Ce résultat est valable pour n'importe quel nombre de conducteurs connectés en parallèle.

En figue. 1.9.3 montre un exemple d'un circuit aussi complexe et indique la séquence de calculs. Il convient de noter que tous les circuits complexes constitués de conducteurs de résistances différentes ne peuvent pas être calculés à l'aide de formules pour les connexions en série et en parallèle.

À connexion série conducteurs, l’intensité du courant dans tous les conducteurs est la même. Dans une connexion parallèle, la chute de tension entre les deux nœuds reliant les éléments du circuit est la même pour tous les éléments.

Autrement dit, plus la résistance de la résistance est grande, plus la tension chute à ses bornes. De ce fait, plusieurs résistances peuvent être connectées en un seul point (nœud électrique). Avec cette connexion, un courant distinct circulera à travers chaque résistance. L'intensité de ce courant sera inversement proportionnelle à la résistance de la résistance.

Ainsi, lors de la connexion en parallèle de résistances de résistances différentes, la résistance totale sera toujours inférieure à la valeur de la plus petite résistance individuelle. La tension entre les points A et B est à la fois la tension totale pour toute la section du circuit et la tension aux bornes de chaque résistance individuellement. Une connexion mixte est une section d'un circuit où certaines résistances sont connectées en série et d'autres en parallèle.

Le circuit est divisé en sections avec uniquement des connexions parallèles ou uniquement en série. Calculez la résistance totale pour chacun zone séparée. Calculez la résistance totale pour l’ensemble du circuit de connexion mixte. Il y a aussi plus façon rapide calcul résistance totale pour connexion mixte. Si les résistances sont connectées en série, additionnez-les.

Autrement dit, avec une connexion en série, les résistances seront connectées les unes après les autres. La figure 4 montre exemple le plus simple connexion mixte de résistances. Après avoir calculé les résistances équivalentes des résistances, le circuit est redessiné. On obtient généralement un circuit de résistances équivalentes connectées en série.4. Figure 5. Calcul de la résistance d'une section de circuit avec une connexion mixte de résistances.

En conséquence, vous apprendrez de zéro non seulement à développer propres appareils, mais aussi d'interfacer avec eux divers périphériques ! Un nœud est un point de branchement dans un circuit auquel au moins trois conducteurs sont connectés. La connexion en série de résistances est utilisée pour augmenter la résistance.

Tension parallèle

Comme vous pouvez le voir, calculez la résistance de deux résistances parallèles beaucoup plus pratique. Connexion parallèle Les résistances sont souvent utilisées dans les cas où une résistance de puissance plus élevée est nécessaire. Pour ce faire, on utilise généralement des résistances de même puissance et de même résistance.

Résistance totale Rtotal

Cette connexion de résistances est appelée série. On obtient ainsi que U = 60 V, soit une égalité inexistante Source CEM courant et sa tension. Nous allons maintenant allumer l'ampèremètre tour à tour dans chaque branche du circuit, en mémorisant les lectures de l'appareil. Par conséquent, lorsque les résistances sont connectées en parallèle, la tension aux bornes de la source de courant est égale à la chute de tension aux bornes de chaque résistance.

Cette dérivation du courant en branches parallèles est similaire à l’écoulement d’un liquide dans des tuyaux. Considérons maintenant à quoi sera égale la résistance totale d'un circuit externe composé de deux résistances connectées en parallèle.

Revenons au circuit représenté sur la Fig. 3, et voyons quelle sera la résistance équivalente de deux résistances connectées en parallèle. De même, pour chaque branche I1 = U1/R1, I2 = U2/R2, où I1 et I2 sont les courants dans les branches ; U1 et U2 - tension sur les branches ; R1 et R2 - résistances de branchement.

Cela signifie que la résistance totale du circuit sera toujours inférieure à celle de toute résistance connectée en parallèle. 2. Si ces sections comprennent des résistances connectées en série, calculez d'abord leur résistance. En appliquant la loi d'Ohm à une section du circuit, on peut prouver que impédance lorsqu'il est connecté en série, il est égal à la somme des résistances des conducteurs individuels.

Dans de nombreux circuits électriques, nous pouvons trouver des séries et . Un concepteur de circuits peut, par exemple, combiner plusieurs résistances avec des valeurs standards (série E) pour obtenir la résistance requise.

Connexion en série des résistances- Il s'agit d'une connexion dans laquelle le courant circulant à travers chaque résistance est le même, puisqu'il n'y a qu'un seul sens pour que le courant circule. Dans le même temps, la chute de tension sera proportionnelle à la résistance de chaque résistance du circuit série.

Connexion en série des résistances

Exemple 1

En utilisant la loi d'Ohm, il est nécessaire de calculer la résistance équivalente d'une série de résistances connectées en série (R1. R2, R3), ainsi que la chute de tension et la puissance pour chaque résistance :

Toutes les données peuvent être obtenues en utilisant la loi d'Ohm et sont présentées dans le tableau suivant pour une meilleure compréhension :

Exemple n°2

a) sans résistance R3 connectée

b) avec résistance R3 connectée

Comme vous pouvez le voir, la tension de sortie U sans résistance de charge R3 est de 6 volts, mais la même tension de sortie avec R3 connecté devient seulement 4 V. Ainsi, la charge connectée au diviseur de tension provoque une chute de tension supplémentaire. Cet effet La chute de tension peut être compensée en utilisant une résistance fixe installée à la place, avec laquelle vous pouvez ajuster la tension aux bornes de la charge.

Calculateur en ligne pour calculer la résistance des résistances connectées en série

Pour calculer rapidement la résistance totale de deux ou plusieurs résistances connectées en série, vous pouvez utiliser le calculateur en ligne suivant :

Résumer

Lorsque deux résistances ou plus sont connectées ensemble (la borne de l’une est connectée à la borne d’une autre résistance), il s’agit alors d’une connexion en série de résistances. Le courant circulant à travers les résistances a la même valeur, mais la chute de tension à leurs bornes n’est pas la même. Elle est déterminée par la résistance de chaque résistance, qui est calculée selon la loi d'Ohm (U = I * R).

La connexion en parallèle et en série de conducteurs est une méthode de commutation d'un circuit électrique. Des circuits électriques de toute complexité peuvent être représentés à l’aide de ces abstractions.

Définitions

Il existe deux manières de connecter les conducteurs ; il devient possible de simplifier le calcul d'un circuit de complexité arbitraire :

• La fin du conducteur précédent est connectée directement au début du suivant - la connexion est appelée série. Une chaîne se forme. Pour activer le lien suivant, vous devez couper le circuit électrique en y insérant un nouveau conducteur.
• Les débuts des conducteurs sont reliés par un point, les extrémités par un autre, la connexion est dite parallèle. Un ligament est généralement appelé une branche. Chaque conducteur individuel forme une branche. Les points communs sont appelés nœuds du réseau électrique.

En pratique, une connexion mixte de conducteurs est plus courante, certains sont connectés en série, d'autres en parallèle. Vous devez diviser la chaîne en segments simples et résoudre le problème pour chacun séparément. Un circuit électrique arbitrairement complexe peut être décrit par une connexion parallèle et série de conducteurs. C'est ainsi que cela se fait dans la pratique.

Utilisation de la connexion parallèle et série des conducteurs

Termes appliqués aux circuits électriques

La théorie sert de base à la formation de connaissances solides : peu de gens savent en quoi la tension (différence de potentiel) diffère de la chute de tension. En physique, le circuit interne est la source de courant ; celui situé à l’extérieur est appelé circuit externe. La démarcation permet de décrire correctement la répartition du terrain. Le courant fonctionne. Dans le cas le plus simple, la production de chaleur suit la loi Joule-Lenz. Les particules chargées, se déplaçant vers un potentiel inférieur, entrent en collision avec le réseau cristallin et libèrent de l'énergie. Les résistances chauffent.

Pour assurer le mouvement, il est nécessaire de maintenir une différence de potentiel aux extrémités du conducteur. C'est ce qu'on appelle la tension de section de circuit. Si vous placez simplement le conducteur sur le terrain le long les lignes électriques, le courant circulera, il sera de très courte durée. Le processus se terminera avec l’apparition de l’équilibre. Le champ extérieur sera équilibré propre champ charges dans des directions opposées. Le courant s'arrêtera. Pour que le processus devienne continu, une force extérieure est nécessaire.

La source de courant agit comme un tel entraînement pour le mouvement du circuit électrique. Pour conserver le potentiel, les travaux se font à l'intérieur. Réaction chimique, comme dans une cellule galvanique, forces mécaniques - générateur de centrale hydroélectrique. Les charges à l’intérieur de la source se déplacent dans la direction opposée au champ. Le travail de forces extérieures est en cours dans ce sens. Vous pouvez paraphraser les formulations ci-dessus et dire :

• La partie extérieure du circuit, où se déplacent les charges, emportées par le champ.
• L'intérieur d'un circuit où les charges se déplacent contre la tension.

Le générateur (source de courant) est équipé de deux pôles. Celui qui a le moins de potentiel est appelé négatif, l’autre est appelé positif. Quand courant alternatif les pôles changent continuellement de place. La direction du mouvement des charges n'est pas constante. Le courant circule du pôle positif vers le pôle négatif. Mouvement du positif les accusations arrivent dans le sens d’un potentiel décroissant. De ce fait, la notion de chute de potentiel est introduite :

La chute de potentiel d’une section d’un circuit est la diminution du potentiel à l’intérieur de la section. Formellement, c'est de la tension. Pour les succursales circuit parallèle le même.

La chute de tension signifie aussi autre chose. La valeur caractérisant les déperditions thermiques est numériquement égale au produit du courant et de la résistance active de la section. Les lois d'Ohm et de Kirchhoff, discutées ci-dessous, sont formulées pour ce cas. Dans les moteurs électriques et les transformateurs, la différence de potentiel peut différer considérablement de la chute de tension. Ce dernier caractérise les pertes sur résistance active, tandis que le premier prend en compte travail à plein temps source actuelle.

Lors de la résolution de problèmes physiques, par souci de simplification, le moteur peut inclure une FEM dont le sens d'action est opposé à l'effet de la source d'alimentation. Le fait de perte d'énergie à travers la partie réactive de l'impédance est pris en compte. Les cours de physique scolaires et universitaires se distinguent par leur isolement de la réalité. C'est pourquoi les étudiants écoutent bouche bée les phénomènes qui se déroulent dans le domaine de l'électrotechnique. Dans la période précédant l'ère de la révolution industrielle, les principales lois ont été découvertes : un scientifique doit combiner le rôle d'un théoricien et d'un expérimentateur talentueux. Les préfaces des œuvres de Kirchhoff en parlent ouvertement (les œuvres de Georg Ohm n'ont pas été traduites en russe). Les professeurs ont littéralement attiré les gens avec des conférences supplémentaires, agrémentées d'expériences visuelles étonnantes.

Lois d'Ohm et de Kirchhoff appliquées à la connexion en série et en parallèle des conducteurs

Les lois d’Ohm et de Kirchhoff sont utilisées pour résoudre des problèmes réels. Le premier a déduit l'égalité de manière purement empirique - expérimentalement - le second a commencé par une analyse mathématique du problème, puis a testé ses suppositions par la pratique. Voici quelques informations pour vous aider à résoudre le problème :

Calculer la résistance des éléments en série et en parallèle

Algorithme de calcul circuits réels simple Voici quelques points concernant le sujet à l’étude :

1. Lorsqu'elles sont connectées en série, les résistances sont additionnées ; lorsqu'elles sont connectées en parallèle, les conductivités sont additionnées :
   1. Pour les résistances, la loi est réécrite sous forme inchangée. Avec une connexion parallèle, la résistance finale est égale au produit de celles d'origine divisé par le montant total. En cas de séquentiel, les dénominations sont additionnées.
   2. L'inductance se démarque réactance(j*ω*L), se comporte comme une résistance ordinaire. En termes d’écriture de la formule, ce n’est pas différent. La nuance, pour toute impédance purement imaginaire, c'est qu'il faut multiplier le résultat par l'opérateur j, la fréquence circulaire ω (2*Pi*f). Lorsque les inductances sont connectées en série, les valeurs sont additionnées ; lorsque les inductances sont connectées en parallèle, les valeurs réciproques sont additionnées.
   3. La résistance imaginaire de la capacité s'écrit : -j/ω*С. C'est facile à remarquer : en additionnant les valeurs d'une connexion en série, nous obtenons une formule exactement comme pour les résistances et inductances dans une connexion en parallèle. Pour les condensateurs, c’est le contraire. Lorsqu'elles sont connectées en parallèle, les valeurs sont ajoutées ; lorsqu'elles sont connectées en série, les valeurs réciproques sont ajoutées.

Les thèses peuvent facilement être étendues à des cas arbitraires. La chute de tension aux bornes de deux diodes au silicium ouvertes est égale à la somme. En pratique c'est 1 volt, la valeur exacte dépend du type élément semi-conducteur, caractéristiques. Les alimentations sont considérées de la même manière : lorsqu'elles sont connectées en série, les valeurs nominales s'additionnent. Le parallèle se retrouve souvent dans les sous-stations où les transformateurs sont placés côte à côte. La tension sera la même (contrôlée par l'équipement), répartie entre les branches. Le coefficient de transformation est strictement égal, bloquant l’apparition d’effets négatifs.

Certaines personnes ont du mal : deux batteries de calibres différents sont connectées en parallèle. Le cas est décrit par la deuxième loi de Kirchhoff ; la physique ne peut imaginer aucune complexité. Si les valeurs de deux sources sont inégales, la moyenne arithmétique est prise, si l'on néglige résistance interne les deux. DANS sinon Les équations de Kirchhoff sont résolues pour tous les contours. Les courants inconnus seront (trois au total), dont le nombre total est égal au nombre d'équations. Pour une compréhension complète, un dessin a été fourni.

Un exemple de résolution des équations de Kirchhoff

Regardons l'image : selon les conditions du problème, la source E1 est plus forte que E2. Nous prenons la direction des courants dans le circuit par le bon sens. Mais s'ils l'avaient mal saisi, après avoir résolu le problème, on aurait obtenu un signe négatif. Il a alors fallu changer de direction. Évidemment, le courant circule dans le circuit externe comme le montre la figure. On compose les équations de Kirchhoff pour trois circuits, voici ce qui suit :

1. Le travail de la première source (forte) est consacré à la création d'un courant dans le circuit externe, surmontant la faiblesse du voisin (courant I2).
2. La deuxième source ne s'engage pas travail utile sous charge, aux prises avec le premier. Il n'y a pas d'autre façon de le dire.

Connecter en parallèle des batteries de calibres différents est certainement nocif. Ce qui est observé dans une sous-station lors de l'utilisation de transformateurs avec différents rapports de transmission. Les courants d’égalisation ne font aucun travail utile. Différentes batteries connectées en parallèle commenceront à fonctionner efficacement lorsque la plus forte descendra au niveau de la plus faible.

Contenu:

Tous les circuits électriques utilisent des résistances, qui sont des éléments avec une valeur de résistance définie avec précision. Grâce aux qualités spécifiques de ces appareils, il devient possible d'ajuster la tension et le courant dans n'importe quelle partie du circuit. Ces propriétés sont à la base du travail de presque tous appareils électroniques et l'équipement. Ainsi, la tension lors de la connexion des résistances en parallèle et en série sera différente. Par conséquent, chaque type de connexion ne peut être utilisé que sous certaines conditions, de sorte que l'un ou l'autre schéma électrique pourrait remplir pleinement ses fonctions.

Tension série

Dans une connexion en série, deux ou plusieurs résistances sont connectées dans un circuit commun de telle sorte que chacune d'elles soit en contact avec un autre appareil en un seul point. Autrement dit, la fin de la première résistance est reliée au début de la seconde, et la fin de la seconde au début de la troisième, etc.

Une caractéristique de ce circuit est que la même valeur traverse toutes les résistances connectées. courant électrique. À mesure que le nombre d'éléments dans la section du circuit considérée augmente, la circulation du courant électrique devient de plus en plus difficile. Cela est dû à une augmentation de la résistance totale des résistances lorsqu'elles sont connectées en série. Cette propriété se traduit par la formule : Rtot = R1 + R2.

La répartition de tension, conformément à la loi d'Ohm, est réalisée pour chaque résistance selon la formule : V Rn = I Rn x R n. Ainsi, à mesure que la résistance de la résistance augmente, la tension qui tombe à ses bornes augmente également.

Tension parallèle

Dans une connexion parallèle, allumer les résistances dans circuit électrique est effectué de telle manière que tous les éléments de résistance soient connectés les uns aux autres par les deux contacts à la fois. Un point, représentant un nœud électrique, peut connecter plusieurs résistances simultanément.

Cette connexion implique la circulation d'un courant distinct dans chaque résistance. La force de ce courant est inversement proportionnelle. Il en résulte une augmentation de la conductivité globale d'une section donnée du circuit, avec une diminution générale de la résistance. Dans le cas d'une connexion en parallèle de résistances de résistances différentes, la valeur de la résistance totale dans cette section sera toujours inférieure à la plus petite résistance d'une seule résistance.

Dans le diagramme présenté, la tension entre les points A et B représente non seulement la tension totale pour toute la section, mais également la tension fournie à chaque résistance individuelle. Ainsi, en cas de connexion en parallèle, la tension appliquée à toutes les résistances sera la même.

En conséquence, la tension entre les connexions parallèles et série sera différente dans chaque cas. Grâce à cette propriété, il y a réelle opportunité ajustez cette valeur sur n’importe quelle section de la chaîne.