Последовательное и параллельное соединение лампочек схема: подробная инструкция схемы с выключателем

как правильно подключить лампы и светильники параллельно или последовательно

В быту чаще всего пользуются параллельным подключением лампочек, но иногда более выгодно последовательное соединение.

В связи с ростом популярности точечных светильников осветительных приборов в квартирах и частных домах стало больше.

При необходимости заменить лампочку проблем не возникает, сложнее добавить дополнительные источники света.

Если подобные работы выполняются самостоятельно, требуется умение определять преимущества каждого вида соединения и составлять схемы.

Особенности и характеристики схем подключения ламп

Способ и порядок подключения лампы зависит от ее вида. Методы, используемые для лампочек накаливания, не подойдут для галогенок, люминесцентных светильников или светодиодов.

Параллельной

При использовании схемы параллельного подключения источники света подключаются к фазе и нулю. Например, если нужно соединить 2 лампочки, скручиваются их питающие провода. Важно, чтобы сечение соответствовало нагрузке. Напряжение на всех светильниках одинаковое, они горят с яркостью, установленной производителем.  Перегорание отдельного элемента не влияет на функциональность остальных.

Справка! На практике при наличии нескольких источников света при параллельном соединении провода не скручиваются. Используется кабель, к которому подключаются все элементы.

Параллельное подключение может быть:

• лучевое – на каждый светильник отдельный кабель;
• шлейфное – фаза и ноль сначала идут на первый осветительный прибор, потом часть кабеля идет в остальные (кроме последнего, к которому подключаются две части).

При использовании параллельной лучевой модели перегорание одного элемента не мешает работе остальных. Перед тем, как выбрать шлейфную модель, необходимо учесть, что нарушение одного соединения выведет из строя элементы, расположенные после него. Но проблема решается быстро за счет легкого определения проблемного места.

При подключении галогенных источников с трансформатором необходимо учесть, что они присоединяются к вторичной обмотке преобразователя через клеммные колодки.

Главный недостаток люминесцентных ламп – мерцание. От него избавляет пускорегулирующая аппаратура, но она стоит дорого. Для снижения пульсации применяется специальная схема для двух светильников со сдвигом фазы на одном из них. Две лампочки соединяются параллельно, к одной подключается конденсатор, сдвигающий фазу.

Последовательной

Для последовательного соединения двух ламп в патронах с проводами 2 из них скручиваются, остальные присоединяются к фазе и нулю. При подключении к напряжению ток проходит через одну нить накала, потом попадает на другую и встречает ноль. Ток при этом не меняется, напряжение понижается (делится по пополам, если лампы две). При соединении таким способом трех источников света напряжение на каждом будет примерно 70 В, светиться они будут лишь чуть-чуть.

Сравнение достоинств и недостатков схем

Преимущества и недостатки последовательного подключения

Вид лампы	Преимущества	Недостатки
Накаливания, галогеновые, люминесцентные	Продлевается срок службы Снижается мерцание люминесцентных ламп	Падение напряжения При выходе из строя отдельного элемента остальные не работают У источников света должна быть одинаковая мощность
Светодиодная	Оптимальный вариант для обеспечения одинакового тока на всех источниках	Для большого количества лампочек требуется источник питания с большой мощности При выходе из строя отдельного элемента перестают работать остальные

Преимущества и недостатки параллельного подключения

Вид лампы	Преимущества	Недостатки
Накаливания галогеновые, люминесцентные	Возможно подключить к сети любое количество светильников по щлейфной схеме Перегорание отдельного элемента лучевой модели не влияет на работу остальных Накал полный на всех лампочках Можно подключить люстру с несколькими лампами Немного соединительных контактов	Повышение стоимости при использовании лучевой схемы за счет большого расхода кабеля и необходимости в клеммной колодке При щлейфной модели нарушение одного соединения мешает работе остальных
Светодиодная	Можно соединить некоторое количество диодов, если их суммарная мощность не превышает мощность источника питания При перегорании отдельного источника остальные работают	Схема не работает, если диоды подсоединяются через один резистор Конструкция громоздкая и дорогая из-за большого количества деталей При выходе из строя отдельного элемента на остальных увеличивается нагрузка

В какой схеме лампочки одинаковой мощности будут светить ярче и почему

При использовании последовательной схемы вольтаж снижается с увеличением количества элементов. Лампочки горят в полнакала или даже меньше, так как напряжение делится равномерно. Общая мощность при последовательном соединении 2-х элементов по 100 Вт ниже, чем у одного (уровень освещенности снижается).

При параллельном соединении двух светильников на каждый подается 220 В, они работают в полный накал. Общая мощность увеличивается в 2 раза (уровень освещенности повышается).

Применение обеих схем в быту

Самые популярные изделия с последовательным соединением – гирлянды.

Эту модель можно использовать и для других целей:

• сделать дешевую подсветку в длинном коридоре;
• сэкономить на покупке лампочек из-за частого перегорания подключением дополнительной;
• продлить срок эксплуатации источников света (если вместо одной на 60 Вт подключить 2 по 100 Вт).

Справка! Опытные электрики данное свойство используют для определения фаз в трехфазной сети.

В мастерских и гаражах мощные лампы накаливания или галогенки используют для обогрева. Два элемента по 1кВт соединяют последовательно и помещают в металлическую емкость, которую устанавливают на кирпич. Температура такого обогревателя примерно 60оС. Но следует учесть минус – лампы перегорают очень скоро.

Параллельная схема используется в помещениях любого назначения (в подсветке, люстрах), на улицах. Она позволяет включать отдельные источники света независимо от работы остальных, достаточно подключить несколько выключателей. Обычно не только светильники, но и все электроприборы в жилых домах соединяются параллельно и подключаются к бытовой сети на 220 В.

Для подключения светодиодных светильников часто используется смешанная модель. Создается несколько последовательных цепочек, которые между собой соединяются параллельно.

Частые ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Неграмотный специалист чаще всего вместо фазы вводит в выключатель ноль. Светильники могут работать, но в выключенном состоянии они будут под напряжением, что опасно при необходимости заменить лампы.

По неопытности заводят в выключатель и фазу, и ноль.

Важно! Ноль всегда уходит на осветительный прибор.

Третья ошибка – присоединение питающего провода на отвод вместо общего контакта. В результате работает только часть люстры.

Случается, что нулевой провод осветительного прибора подключается не к нулю в коробке, а к фазе.

Чтобы избежать ошибок с выключателем, следует внимательно отнестись к проводам. Желательно перед установкой выключателя промаркировать их, чтобы в процессе монтажа соединить одноименные.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Фазировка выполняется при необходимости параллельно подключить к источнику питания 2 трехфазных ввода. Путать фазы нельзя, чтобы не создалось межфазное короткое замыкание.

Используются 2 лампы накаливания с последовательным соединением. Один конец провода подключается к фазе, вторым нужно коснуться остальных жил. Если фазы одинаковые, лампочки не горят.

Важно! Не стоит подобным образом экспериментировать с одной лампочкой – она в сети 380 В сразу перегорит. Последовательное соединение двух элементов снижает напряжение в 2 раза.

Основные выводы

Некоторые владельцы городских квартир проводят ремонт самостоятельно. В процессе требуется монтаж новой электропроводки. Для проведения этой работы необходимо ориентироваться в основах электрики и уметь определять оптимальные варианты подключения, учитывающие особенности интерьера и предпочтения членов семьи.

Хотя большинства электроприборов в жилых помещениях подключаются параллельно, знания о том, как подключить лампочки последовательно, тоже не помешают. Они помогут, если появится желание устроить дешевую систему освещения в стиле лофт или сэкономить на покупках.

При самостоятельном выполнении работ важно обладать знаниями о видах проводов, кабелей, выключателей, способах их соединения, сферах использования. Если не ни знаний, ни опыта, подключение лампочек лучше доверить специалисту.

Предыдущая

Лампы и светильникиКак сделать плавное включение лампы накаливания

Следующая

Лампы и светильникиХарактеристики, классификация и преимущества энергосберегающих ламп

теория, формулы, подключение и расчет силы тока

Практически каждому, кто занимался электрикой, приходилось решать вопрос параллельного и последовательного соединения элементов схемы. Некоторые решают проблемы параллельного и последовательного соединения проводников методом «тыка», для многих «несгораемая» гирлянда является необъяснимой, но привычной аксиомой. Тем не менее, все эти и многие другие подобные вопросы легко решаются методом, предложенным еще в самом начале XIX века немецким физиком Георгом Омом.

Законы, открытые им, действуют и поныне, а понять их сможет практически каждый.

• Основные электрические величины цепи
• Взаимная зависимость электрических величин
• Схемы с несколькими проводниками
  • Параллельное соединение проводников
  • Последовательное соединение
  • Смешанное соединение
  • Ответ на задачу о елочной гирлянде

Основные электрические величины цепи

Для того чтобы выяснить, как то или иное соединение проводников повлияет на характеристики схемы, необходимо определиться с величинами, которые характеризуют любую электрическую цепь. Вот основные из них:

• Электрическое напряжение, согласно научному определению, это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи. Измеряется в вольтах (В). Между клеммами бытовой розетки, к примеру, оно равно 220 В, на батарейке вольтметр покажет 1,5 В, а зарядное устройство вашего планшета или смартфона выдает 5 В. Напряжение бывает переменным и постоянным, но в нашем случае это несущественно.
• Электрический ток – упорядоченное движение электронов в электрической цепи. Ближайшая аналогия – ток воды в трубопроводе. Измеряется в амперах (А). Если цепь не замкнута, ток существовать не может.
• Электрическое сопротивление. Величина измеряется в омах (Ом) и характеризует способность проводника или электрической цепи сопротивляться прохождению электрического тока. Если продолжить аналогию с водопроводом, то новая гладкая труба будет иметь маленькое сопротивление, забитая ржавчиной и шлаками – высокое.
• Электрическая мощность. Эта величина характеризует скорость преобразования электрической энергии в любую другую и измеряется в ваттах (Вт). Кипятильник в 1000 Вт вскипятит воду быстрее стоваттного, мощная лампа светит ярче и т.д.

Взаимная зависимость электрических величин

Теперь необходимо определиться, как все вышеперечисленные величины зависят одна от другой. Правила зависимости несложны и сводятся к двум основным формулам:

• I=U/R.
• P=I*U.

Здесь I – ток в цепи в амперах, U – напряжение, подводимое к цепи в вольтах, R – сопротивление цепи в омах, P – электрическая мощность цепи в ваттах.

Предположим, перед нами простейшая электрическая цепь, состоящая из источника питания с напряжением U и проводника с сопротивлением R (нагрузки).

Поскольку цепь замкнута, через нее течет ток I. Какой величины он будет? Исходя из вышеприведенной формулы 1, для его вычисления нам нужно знать напряжение, развиваемое источником питания, и сопротивление нагрузки. Если мы возьмем, к примеру, паяльник с сопротивлением спирали 100 Ом и подключим его к осветительной розетке с напряжением 220 В, то ток через паяльник будет составлять:

220 / 100 = 2,2 А.

Какова мощность этого паяльника? Воспользуемся формулой 2:

2,2 * 220 = 484 Вт.

Хороший получился паяльник, мощный, скорее всего, двуручный. Точно так же, оперируя этими двумя формулами и преобразуя их, можно узнать ток через мощность и напряжение, напряжение через ток и сопротивление и т. д. Сколько, к примеру, потребляет лампочка мощностью 60 Вт в вашей настольной лампе:

60 / 220 = 0,27 А или 270 мА.

Сопротивление спирали лампы в рабочем режиме:

220 / 0,27 = 815 Ом.

Схемы с несколькими проводниками

Все рассмотренные выше случаи являются простыми – один источник, одна нагрузка. Но на практике нагрузок может быть несколько, и соединены они бывают тоже по-разному. Существует три типа соединения нагрузки:

1. Параллельное.
2. Последовательное.
3. Смешанное.

Параллельное соединение проводников

В люстре 3 лампы, каждая по 60 Вт. Сколько потребляет люстра? Верно, 180 Вт. Быстренько подсчитываем сначала ток через люстру:

180 / 220 = 0,818 А.

А затем и ее сопротивление:

220 / 0,818 = 269 Ом.

Перед этим мы вычисляли сопротивление одной лампы (815 Ом) и ток через нее (270 мА). Сопротивление же люстры оказалось втрое ниже, а ток – втрое выше. А теперь пора взглянуть на схему трехрожкового светильника.

Схема люстры с тремя лампами

Все лампы в нем соединены параллельно и подключены к сети. Получается, при параллельном соединении трех ламп общее сопротивление нагрузки уменьшилось втрое? В нашем случае – да, но он частный – все лампы имеют одинаковые сопротивление и мощность. Если каждая из нагрузок будет иметь свое сопротивление, то для подсчета общего значения простого деления на количество нагрузок мало. Но и тут есть выход из положения – достаточно воспользоваться вот этой формулой:

1/Rобщ. = 1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn.

Для удобства использования формулу можно легко преобразовать:

Rобщ. = (R1*R2*… Rn) / (R1+R2+ … Rn).

Здесь Rобщ. – общее сопротивление цепи при параллельном включении нагрузки. R1 … Rn – сопротивления каждой нагрузки.

Почему увеличился ток, когда вы включили параллельно три лампы вместо одной, понять несложно – ведь он зависит от напряжения (оно осталось неизменным), деленного на сопротивление (оно уменьшилось). Очевидно, что и мощность при параллельном соединении увеличится пропорционально увеличению тока.

Последовательное соединение

Теперь настала пора выяснить, как изменятся параметры цепи, если проводники (в нашем случае лампы) соединить последовательно.

Последовательно соединенная нагрузка

Расчет сопротивления при последовательном соединении проводников исключительно прост:

Rобщ. = R1 + R2.

Те же три шестидесятиваттные лампы, соединенные последовательно, составят уже 2445 Ом (см. расчеты выше). Какими будут последствия увеличения сопротивления цепи? Согласно формулам 1 и 2 становится вполне понятно, что мощность и сила тока при последовательном соединении проводников упадет. Но почему теперь все лампы горят тускло? Это одно из самых интересных свойств последовательного подключения проводников, которое очень широко используется. Взглянем на гирлянду из трех знакомых нам, но последовательно соединенных ламп.

Последовательное соединение трех ламп в гирлянду

Общее напряжение, приложенное ко всей цепи, так и осталось 220 В. Но оно поделилось между каждой из ламп пропорционально их сопротивлению! Поскольку лампы у нас одинаковой мощности и сопротивления, то напряжение поделилось поровну: U1 = U2 = U3 = U/3. То есть на каждую из ламп подается теперь втрое меньшее напряжение, вот почему они светятся так тускло. Возьмете больше ламп – яркость их упадет еще больше. Как рассчитать падение напряжения на каждой из ламп, если все они имеют различные сопротивления? Для этого достаточно четырех формул, приведенных выше. Алгоритм расчета будет следующим:

1. Измеряете сопротивление каждой из ламп.
2. Рассчитываете общее сопротивление цепи.
3. По общим напряжению и сопротивлению рассчитываете ток в цепи.
4. По общему току и сопротивлению ламп вычисляете падение напряжения на каждой из них.

Хотите закрепить полученные знания? Решите простую задачу, не заглядывая в ответ в конце:

В вашем распоряжении есть 15 однотипных миниатюрных лампочек, рассчитанных на напряжение 13,5 В. Можно ли из них сделать елочную гирлянду, подключаемую к обычной розетке, и если можно, то как?

Смешанное соединение

С параллельным и последовательным соединением проводников вы, конечно, без труда разобрались. Но как быть, если перед вами оказалась примерно такая схема?

Смешанное соединение проводников

Как определить общее сопротивление цепи? Для этого вам понадобится разбить схему на несколько участков. Вышеприведенная конструкция достаточно проста и участков будет два – R1 и R2,R3. Сначала вы рассчитываете общее сопротивление параллельно соединенных элементов R2,R3 и находите Rобщ.23. Затем вычисляете общее сопротивление всей цепи, состоящей из R1 и Rобщ.23, соединенных последовательно:

• Rобщ.23 = (R2*R3) / (R2+R3).
• Rцепи = R1 + Rобщ.23.

Задача решена, все очень просто. А теперь вопрос несколько сложнее.

Сложное смешанное соединение сопротивлений

Как быть тут? Точно так же, просто нужно проявить некоторую фантазию. Резисторы R2, R4, R5 соединены последовательно. Рассчитываем их общее сопротивление:

Rобщ.245 = R2+R4+R5.

Теперь параллельно к Rобщ.245 подключаем R3:

Rобщ.2345 = (R3* Rобщ.245) / (R3+ Rобщ.245).

Ну а дальше все очевидно, поскольку остались R1, R6 и найденное нами Rобщ.2345, соединенные последовательно:

Rцепи = R1+ Rобщ.2345+R6.

Вот и все!

Ответ на задачу о елочной гирлянде

Лампы имеют рабочее напряжение всего 13.5 В, а в розетке 220 В, поэтому их нужно включать последовательно.

Поскольку лампы однотипные, напряжение сети разделится между ними поровну и на каждой лампочке окажется 220 / 15 = 14,6 В. Лампы рассчитаны на напряжение 13,5 В, поэтому такая гирлянда хоть и заработает, но очень быстро перегорит. Чтобы реализовать задумку, вам понадобится минимум 220 / 13,5 = 17, а лучше 18-19 лампочек.

Схема елочной гирлянды из миниатюрных ламп накаливания

Головоломка с последовательной и параллельной лампочкой

В схеме ниже у нас есть одна лампочка и блок питания. (В этой статье мы будем предполагать, что источник питания идеален, обеспечивая постоянное напряжение без внутреннего сопротивления. Мы также будем предполагать, что лампочки являются идеальными омическими устройствами с фиксированным сопротивлением).

Допустим, лампочка красиво светится и потребляет энергию, подаренную буквой P .

Если мы хотим добавить вторую лампочку, у нас есть два варианта. Мы можем подключить лампы параллельно или последовательно. Что происходит с потребляемой мощностью?

Слева лампы соединены параллельно. Каждый испытывает одинаковый потенциал от источника питания. Каждая лампочка светится с той же интенсивностью, что и отдельная лампочка. Потребляемая мощность составляет 2P .

Справа лампы соединены последовательно. Через обе лампочки протекает тот же ток, что и через одну лампочку, и напряжение на каждой лампочке падает вдвое. Так как мощность равна ^{В 2} /Р, то при половинном напряжении каждая лампочка потребляет (светится) с четвертью яркость одной лампочки. Однако их два, поэтому общая потребляемая мощность составляет P/2 .

Какая от этого польза? Что ж, он позволяет регулировать потребляемую мощность (яркость) конфигурации, и во времена ламп накаливания это помогало продлить срок службы лампочек.

Мы не хотим перенастраивать цепь каждый раз, когда хотим изменить одну из двух конфигураций, поэтому проблема в том, можем ли мы сделать это с помощью переключателя?

Реклама:

Задача

Ваша задача, если вы решите принять ее, состоит в том, чтобы подключить лампы с помощью одного переключателя DPDT (двухполюсный, двухпозиционный) таким образом, чтобы переключение переключателя переключало между включенными лампочками. соединены последовательно или параллельно.

Решение

Возможное решение:

Когда переключатель находится в верхнем положении, упрощенная схема цепи показана внизу слева. Лампочки стоят параллельно. Когда переключатель находится в положении «вниз», схема аналогична схеме справа. Обратите внимание, что одна из клемм переключателя даже не подключена и остается плавающей в этом решении!

Это не единственное решение. Возможно, вы придумали другие (и/или размышления). Вот еще пара возможных решений:

Взаимно лампочки можно заменить батарейками (и питание превратить в выходные разъемы), и можно сделать блок питания на два напряжения (например, коробку, которая может выдавать 12 В или Выходы 24 В по щелчку переключателя с использованием двух аккумуляторов 12 В).

Изображение: Ky0n Cheng

Applications

Комбинируя вышеприведенные принципы конфигурации с одной лампой, параллельной и последовательной конфигураций, поскольку каждая из них представляет разную мощность, мы можем создать устройство с резистивной нагрузкой с несколькими настройками.

Вместо лампочек представьте, что это два одинаковых элемента в плите или обогревателе. Когда оба элемента выключены, тепло не выделяется. При питании одного элемента устройство будет генерировать P Вт. Если оба работают последовательно, они будут генерировать P/2 Вт, а если оба работают параллельно, они будут генерировать 2P Вт.

Позволяет выбрать четыре настройки: Выкл., Низкий, Средний, Высокий .

Этого можно добиться, используя всего два переключателя, один SPDT и один SPST (которые также имеют четыре конфигурации)!

Вот настройки:

Переключатель №1	Переключатель №2	Питание	Конфигурация	Выход
Вверх	Вверх (выкл)	0	–	ВЫКЛ
Вниз	Вверх (выкл.)	P/2	Серия	НИЗКИЙ
Вниз	Вниз (на)	P	Один элемент	СРЕДНЯЯ
Вверх	Вниз (вкл)	2P	Параллельно	ВЫСОКИЙ

Довольно эффективно!

«Смотрите, я могу сделать три» *

* «Десять яблок сверху» — Доктор Сьюз

Как насчет трех ламп, подключенных последовательно или параллельно с выключателем? При параллельном подключении трех выход будет 3P . При последовательном подключении трех выход будет P/3 . Какая конфигурация коммутатора потребуется для этого?

С помощью четырехполюсного переключателя Double-Throw (фактически два DPDT физически подключены), это можно сделать следующим образом:

Однако есть гораздо более элегантное решение, использующее только переключатель DPST (Double-Pole Single-Throw) . Вы можете решить это?

Решение

В чем разница между последовательными и параллельными цепями?

О нет! Почему у вас не горят рождественские огни? О, вы думали, что будет забавно выдернуть одну из лампочек, а теперь все пошло прахом! Если вы один из тех несчастных, которым удалось полностью отключить свет, не расстраивайтесь, вы не одиноки. Каждый год во всем мире гаснут миллионы огней ради одного важного урока — показать вам разницу между последовательными и параллельными цепями!

Сначала основы

Прежде чем мы углубимся в разницу между последовательными и параллельными схемами, давайте рассмотрим некоторые основные термины, которые мы будем использовать.

• Текущий. У электричества есть работа, и когда электроны текут по цепи, это работает ток.
• Цепь. Если это замкнутый непрерывный путь, то по нему будет течь электричество. На этом пути электричество может делать массу удивительных вещей, например, питать ваш смартфон или отправлять людей в космос!
• Сопротивление. Это то, с чем сталкивается электричество, когда течет по физическому материалу, будь то медный провод или старый добрый резистор. Сопротивление ограничивает поток электрического тока.

Ниже вы найдете изображение простой схемы, включающей батарею, выключатель и лампочку.

Простейшая схема питания лампочки от батарейки.

Сезон сериала

Давайте вернемся к нашим рождественским гирляндам, чтобы понять, как именно работает цепь, соединенная последовательно. Скажем, у вас есть цепочка огней, соединенных один за другим. Если вы посмотрите на это в схеме, это будет выглядеть примерно так:

Ваши рождественские огни последовательно, обратите внимание, что все огни подключены друг к другу. (Источник изображения)

Когда мы включим нашу гирлянду в розетку, что произойдет с током? Давайте следовать потоку:

• Включение. Когда мы включаем рождественские гирлянды, из розетки начинает течь ток.
• Течет. Затем он перемещается по медной проволоке и через нашу рождественскую гирлянду, заставляя их ярко светиться.
• Возвращение домой. Когда наш поток достигает конца нашей цепочки огней, он направляется к земле, чтобы немного отдохнуть, и так цикл продолжается.

Неважно, какие компоненты вы поместите в последовательную цепь, вы можете смешивать и сочетать конденсаторы, резисторы, светодиоды и кучу рождественских гирлянд вместе, и ток все равно будет течь от одной части к другой. .

Вот тут-то и падают рождественские огни. Что произойдет, если вы выдернете одну из этих лампочек в своей гирлянде? Если ваши огни похожи на наши, то они все выключены! Почему это? Подумайте об этом, если ток течет от света к свету, и вы нарушаете эту связь, то вы отсекаете путь, по которому пытается течь электричество. это называется обрыв цепи .

Ток и сопротивление в серии

Существует фундаментальный закон Вселенной, который следует помнить о том, как работают ток и сопротивление в последовательной цепи:

Чем большую работу (сопротивление) совершает последовательная цепь, тем больше уменьшается ее ток.

Логично, правда? Чем больше сопротивления вы добавляете в цепь, например, рождественские гирлянды или даже резистор, тем больше работы должна выполнять ваша цепь. Допустим, вы возьмете схему, которую мы представили в начале этого блога, с одной лампочкой. Теперь, что произойдет, если вы добавите еще один источник света в эту цепь? Будут ли обе лампочки светить одинаково ярко? Неа. Когда вы подключите эту вторую лампочку, обе станут одинаково тусклыми, потому что вы добавили больше сопротивления в свою цепь, что уменьшает протекание тока.

Добавление еще одной лампочки последовательно уменьшает текущий , потому что у нашей батареи теперь больше работы!

Но как узнать, какое сопротивление у вас в последовательной цепи? Вы просто складываете все различные значения сопротивления вместе. Например, в схеме ниже у нас есть два резистора по 10 кОм каждый. Чтобы получить общее сопротивление в этой цепи, просто сложите все числа вместе. Это 10 кОм + 10 кОм, что составляет 20 кОм общего сопротивления.

Объединить наши резисторы в последовательную цепь очень просто, просто соедините их вместе.

И каким будет ток в этой цепи при таком сопротивлении? Вот как вы можете это понять.

• Используя наш надежный треугольник закона Ома, мы получаем уравнение, которое нам нужно использовать: I = V/R, или ток = напряжение, деленное на сопротивление.
• Подставив известные нам числа, получим I = 10В/20к. Через нашу цепь протекает ток 0,5 миллиампер (мА)!
• Что, если мы вытащим один из резисторов? Теперь наше уравнение: I = 10 В/10 кОм, и мы увеличили ток до 1 миллиампер (мА), уменьшив сопротивление.

Параллельная работа

Было бы здорово, если бы вы вытащили одну лампочку из своей цепочки рождественских гирлянд, а остальные остались гореть? Если бы все ваши рождественские гирлянды были подключены параллельно, то они бы вели себя именно так!

В параллельной цепи представьте, что ваша цепочка огней соединена вместе. Но вместо того, чтобы подключать каждую лампочку одну за другой, все они подключаются отдельно, в свои цепи, как на изображении ниже. Как видите, у каждой лампочки есть своя мини-схема, отдельная от другой, но все они работают вместе как часть более крупной схемы.

Теперь ваши рождественские гирлянды подключены параллельно, обратите внимание, что у каждой лампочки есть собственная цепь. (Источник изображения)

Но как протекает ток в такой цепи? Он не просто идет по одному пути; он следует за всеми ими одновременно! Вот почему это потрясающе. Представьте, что вы выдергиваете одну из лампочек в цепи такого типа. Вместо того, чтобы останавливать всю работу вашего рождественского света, остальная часть цепи будет продолжать течь, потому что каждый свет не зависит от света до или после него в качестве источника электричества.

Параллельный ток и сопротивление

Когда цепь соединена параллельно, ток и сопротивление начинают делать странные вещи, которых вы, возможно, не ожидаете, вот что вам нужно запомнить:

В параллельных цепях, когда вы увеличиваете сопротивление, вы также увеличиваете ток, но в результате ваше сопротивление уменьшается вдвое.

Подождите, что? Это звучит безумно! Но подумайте об этом в отношении ваших рождественских огней. По мере того, как вы добавляете в свою схему больше разноцветных огней, вам нужно потреблять больше тока для питания всех этих огней, верно? Итак, начинает происходить волшебная вещь: чем больше света вы добавляете, тем выше поднимается ваш ток, но этот увеличенный ток оказывает противоположное влияние на ваше сопротивление.

Это может быть сложно понять, поэтому давайте рассмотрим простой пример. Проверьте схему ниже:

Здесь у нас есть параллельная цепь с двумя резисторами 10k и батареей 10V.

Здесь у нас есть источник батареи 10 В и два резистора 10 кОм, которые подключены параллельно. Теперь, поскольку у каждого резистора своя схема, нам нужно выяснить, какой ток будет потреблять каждый из них:

• Возвращаясь к нашему треугольнику закона Ома, мы знаем, что нужно использовать уравнение I = V/R, или ток равен напряжению, деленному на сопротивление.
• Подставив наши числа, мы получим I = 10 В/10 кОм, что соответствует 1 мА. Но это только одна из двух резисторных цепей; теперь нам нужно удвоить ток, чтобы получить общее значение для всей цепи, которое составляет 2 мА.
• Теперь, что происходит с нашим сопротивлением в два ампера? Мы можем использовать закон Ома, чтобы выяснить это с R = V / I, что дает R = 10 В / 2 мА = 5 кОм. Поскольку мы удвоили ток, наши первоначальные резисторы на 10 кОм теперь создают только половину сопротивления!

Да, все это довольно безумно, не так ли? Это просто один из законов Вселенной.

Как на самом деле работают ваши рождественские огни

Так как же на самом деле работают эти твои рождественские гирлянды? Вот подсказка — они не являются ни 100% последовательностями, ни 100% параллельными, они оба! Эти умные инженеры-эльфы решили, что самый эффективный способ заставить ваши рождественские гирлянды работать — это соединить несколько рядов гирлянд параллельно. Посмотрите на изображение ниже, чтобы понять, что мы имеем в виду:

Многие современные рождественские гирлянды соединены последовательно/параллельно. (Источник изображения)

Вот почему этот последовательный/параллельный гибрид хорош: если вы выдернете один свет, выключится только одна его часть, а не все. Это связано с тем, что вы затронули только одну из последовательных цепей в большей параллельной цепи. Но почему эльфы-инженеры просто не сделали все лампочки параллельными? Для этого потребуется тонна проводов, и Санта должен следить за своими производственными затратами, как и мы!

Но подождите, вы, наверное, помните тот год, когда у вас перегорела лампочка, но остальные продолжали работать, что там произошло? Вы можете поблагодарить этот маленький фокус на так называемой 9-ке.0005 шунт . Это маленькое устройство позволяет току продолжать движение по цепи даже после того, как лампочка погаснет. Как же так? Давайте подробнее рассмотрим одну из ваших рождественских гирлянд ниже:

. Шунтирующий провод обеспечивает подачу электроэнергии даже после того, как перегорел свет. (Источник изображения)

Видите тот провод, который обмотан вокруг нижней части фонаря? Это шунт, и на нем есть покрытие, которое предотвращает протекание через него электричества, пока свет работает правильно. Но когда провод в верхней части перегорает, повышение температуры расплавляет покрытие шунтирующего провода, позволяя электричеству продолжать проходить от одной клеммы к другой, и поэтому ваши рождественские гирлянды продолжают работать!

Дар щедрости

Вот тебе подарок на год! Теперь у вас есть новые знания о разнице между цепями, соединенными последовательно и параллельно, и о том, как они работают вместе, чтобы ваши рождественские гирлянды сияли ярко.

Цепи, соединенные последовательно, проще всего понять, поскольку ток течет в одном непрерывном плавном направлении. И чем больше работы у вас будет последовательная цепь, тем больше будет уменьшаться ваш ток.