Практически все проводники обладают свойством создавать препятствие для течения электрического тока, известное как электрическое сопротивление, измеряемое в омах. Довольно часто в различных схемах требуется отрегулировать ток и напряжение. С этой целью в электронике широко применяются резисторы, обладающие точным значением сопротивления. Однако сопротивление при параллельном и последовательном соединении резисторов дает разные результаты, поэтому в каждом случае требуется своя методика расчетов. Стабильные и точные параметры этих элементов обеспечивают дальнейшую надежную эксплуатацию всей электрической схемы.
Схема последовательного соединения
При последовательном соединении выполняется подключение каждого последующего резистора к предыдущему элементу. В результате, образуется непрерывная цепь, без каких-либо разветвлений. Значение тока будет одинаковым в каждой точке этой цепи: Iобщ = I1 = I2. Напряжение U1 и U2, наоборот, будет отличаться в разных точках.
Работа по переносу заряда через всю цепь будет состоять из суммы работ по переносу заряда в каждом резисторе, то есть: Uобщ = U1 + U2. В соответствии с законом Ома, напряжение U равно произведению тока и сопротивления, то есть IR.
Поэтому в окончательном виде напряжение или работа будет выглядеть следующим образом: IR = IR1 + IR2. В этой формуле значение R является общим сопротивлением цепи. На основании этой формулы можно сделать вывод, что в точках подключения резисторов начинает падать напряжение: Rобщ = R1 + R2 + …. Rn. Отсюда следует, что при увеличении количества подключенных элементов, растет и падение напряжения.
Таким образом, общее значение сопротивления при последовательном соединении составляет сумму всех последовательно соединенных сопротивлений. Данный вывод действует для любых участков цепи, где имеется рассматриваемый вид соединения.
Параллельное соединение резисторов
Для того чтобы резисторы были соединены параллельно, необходимо в одной точке соединить их начала, а в другой точке – концы. Таким образом, можно соединить сколько угодно резисторов. Следует учесть, что электрический ток, протекающий между точками соединения, будет равномерно распределяться по каждой ветке.
Значение напряжения на всех резисторах будет одинаковым: U = U1 = U2. Электрические заряды, проходящие через каждый резистор за определенную единицу времени, в сумме составят величину заряда, проходящего через весь блок резисторов. В связи с этим общий ток будет представлять собой: Iобщ = I1 + I2. Используя закон Ома, все полученные данные примут следующий вид: U/R = U/R + U/R.
После всех последующих преобразований формула примет окончательный вид:
Отсюда следует вывод, что при увеличении количества резисторов, соединяемых параллельно, возрастает и количество путей, по которым протекает электрический ток. В результате, общее сопротивление цепи уменьшается. Данное положение касается не только резисторов, но и других участков цепи, где имеется хотя-бы какое-то сопротивление.
Таким образом, сопротивление при параллельном и последовательном соединении резисторов, будет иметь совершенно разное значение. В первом случае оно будет уменьшаться, а во втором увеличиваться. Кроме того, существует величина, обратная сопротивлению, которая известна как проводимость. То есть при параллельном соединении складываются проводимости рассматриваемых участков, а при последовательном значения их сопротивлений.
Разница в сопротивлении широко используется на практике в повседневной жизни. Последовательное подключение предохранителя защищает всю цепь, поскольку при его перегорании происходит полное отключение. Параллельное соединение применяется в люстрах. Если сгорит одна лампочка, остальные продолжают работать, поскольку напряжение остается без изменений.
