Kāda ir atšķirība starp sērijveida un paralēlajām shēmām?

Ķēdes topoloģija ir aizraujoša un pārsteidzoši pieejama jēdzienu saime. Šodien mēs izpētīsim atšķirību starp sērijas un paralēlajām shēmām.

Kas ir virknes ķēde? Turklāt, kas ir paralēlā ķēde? Pat ja jums nav ne mazākās nojausmas, mēs jau varam jums teikt, ka jūs, iespējams, izmantojat abu veidu ķēdes katru savas dzīves dienu.

Izpratne par atšķirību starp sērijas ķēdi un paralēlo ķēdi: definīcija un galvenie jēdzieni

Pēc iespējas vienkāršāk sakot: sērijas ķēde piedāvā elektrības strāvu viens ideāls ceļš caur labirintu. Paralēlas ķēdes, no otras puses, ir konfigurēti tā, lai būtu divi vai vairāki ceļi caur ķēdi, lai sekotu strāvai. Šāda veida ķēdes tiek uzskatītas par "paralēlām", jo strāvas atzarojuma ceļš iet kopā ar sevi, kad tā iet caur abām cilpām vienlaikus.

Strāvas uzvedību paralēlā ķēdē, kad tā iet caur ķēdi, lielā mērā nosaka fakts, ka an elektriskā strāva meklēs zemākā sprieguma zonas dotajā sistēmā, aizņemot šīs zonas, cik vien iespējams.

Tas nav gluži tik vienkārši, taču jūs priecāsities uzzināt, ka šeit patiešām ir ietverti tikai daži citi noteikumi. Kas tieši nosaka strāvas mazākās pretestības ceļu?

Saistīts: Kā pārbaudīt spriegumu ar multimetru

Sērija vs. Paralēlās shēmas: kas šeit notiek Toledo?

Lai vizualizētu šo parādību, mēs izsauksim dažus galvenos vārdu krājuma vārdus, kas jāpatur prātā:

• Pašreizējais: elektriskā enerģija, kas iegūta no avota un saistīta ar vadu.
• Avots: No kurienes nāk elektrība? Akumulators? Zibens spēriens?
• Cauruļvads: jebkas, kas ir pietiekami vadošs, lai no tā avota piesaistītu elektrību uz priekšu. Vara vads viedtālruņa uzlādes kabelī ir viens no elektrības vada piemēriem, kas vada strāvu no datora vai bloka lādētāja uz akumulatoru, kuram nepieciešama uzlāde.
• Slēgtā ķēde: Slēgts elektrotīkls, kurā strāvai ir tiešs ceļš atpakaļ uz avotu, veidojot pilnīgu, nepārtrauktu un nepārtrauktu cilpu.
• spriegums: potenciālās enerģijas mērs uz vienu vienību, salīdzinot jebkurus divus ķēdes punktus. Šis ir mehānisms, ar kura palīdzību strāva atrod ceļu caur ķēdi; pārspriegums vienā sistēmas daļā plūst uz zemāka sprieguma punktiem, pastāvīgi meklējot līdzsvaru.
• Pretestība: Jebkurš faktors, kas kavē sprieguma kompensāciju un plūsmu. Silikons ir viens no piemēriem ļoti izturīgam, izolējošam materiālam, ko parasti izmanto elektronikā. Izturīgs materiāls tiek izmantots, lai virzītu elektrības plūsmu visā ķēdē un neļautu tai izkļūt no cauruļvada.

Vizualizējot elektrisko strāvu, mēs saskaramies ar elektronu pārnešanu no atoma uz atomu pa vadu. Objekts kļūst pozitīvi vai negatīvi lādēts, ja tam apkārt karājas vairāk elektronu nekā protonu, kas paši neatstāj atomu.

Elektroni ir elektrības valūta. Šī elektronu pārnešana ir neatņemama tā, kā katrs vada atoms pārraida strāvu.

Kā elektroni iziet cauri sērijveida un paralēlajām shēmām?

Padomājiet par visiem šiem elektroniem, kas brauc pa cauruļvada sliedēm, it kā tie būtu mazi auto, kas brauc pa miniatūru superšoseju.

Slēgtā, pilnīgā ķēdē elektrība seko savam kanālam tur, kur tā galu galā "nogrims", tas ir, strāvai pieejamā zemākā sprieguma punkts, vieta, kur tā fiziski jutīsies visvairāk spiesta aiziet. Elektrība kārtīgi un nepārtraukti iet cauri slēgtajai sistēmai, tās kopējais saglabātais spriegums dabiski sadalās visā sistēmā, pieņemot noteiktu kvantu stāvokli.

Paralēlā ķēdē tā vietā, lai atkal un atkal brauktu pa šo vienu, vienīgo, cilpveida ceļu, ir "uzbrauktuves". un "nobrauktuves", piekļuves krustojumi, kas piedāvā pašreizējam alternatīvu ainavisku maršrutu caur diviem vai vairākiem paralēliem atzariem. Vienkāršais cilpas stāvoklis tagad visā ķēdē izplatās daudz savādāk.

Saistīts: DIY elektronikas projektu idejas inženierzinātņu studentiem

Spriegums paralēli: Kirhhofa ķēžu likumi

Mēs esam redzējuši paralēlas ķēdes, kas zināmā mērā atgādina sazarotus asinsvadus. Viss tīkls atbalsta asins plūsmu caur katru vēnu un kapilāru, sasniedzot katru ķermeņa stūri, ar kuru sistēma ir savienota.

Vācu fiziķis Gustavs Kirhhofs bija viens no pirmajiem, kas matemātiski formalizēja ķēdes analīzi. Viņš spēja vienkāršot elektrības uzvedību ķēdē, izmantojot divus fiziskos likumus, kas iet roku rokā.

Strāva, kas plūst caur jebkuru ķēdi, fiziski ievēro šos likumus neatkarīgi no tā:

1. Enerģija, kas ieplūst mezglā vai sazarojošās ķēdes krustpunktā, ir vienāda ar enerģiju, kas izplūst no tā, saglabājot sistēmas kopējo kopējo lādiņu.
2. Kopējai tīro potenciālo elektrisko atšķirību summai visā sistēmā jābūt vienādai ar nulli. Barošanas komponenti, piemēram, akumulatoru elementi, veido šo summu, ievadot enerģiju patērējošos komponentus, piemēram, rezistorus vai ierīces, piemēram, spuldzes.

Abi no tiem precizē, kas tieši regulē strāvas uzvedību jebkurā noteiktā ķēdē. Tomēr šis otrais punkts ir īpaši interesants.

Būtībā šis otrais likums apgalvo, ka katram elektronam, kas iet caur ķēdi, jāiegūst tieši tik daudz enerģijas, cik tas zaudē ceļā. Ja kāda no prasībām netiek izpildīta, aplūkotais ceļš nav dzīvotspējīgs ceļš, lai strāva varētu plūst cauri dabiski.

Saistīts: Zema budžeta DIY elektronikas projekti iesācējiem

Sēriju un paralēlo ķēžu piemēri

Visizplatītākais sprieguma piemērs paralēli vs. sērijā: Ziemassvētku gaismas. Konkrēti, mūsdienu stīgas vs. vintage gaismas.

Sākotnēji Ziemassvētku lampiņas tika savērtas sērijveidā, vienvirziena spuldžu ķēde; ja sabojājas viena spuldze, tiek nodzēsta visa lieta gan pirms izdegušās spuldzes, gan pēc. Ķēde tagad ir atvērta un faktiski ir pārtraukta.

Tas ir žēl, bet neļaujiet šim pirmajam piemēram sabojāt ķēdes jūsu vietā. Joprojām ir daudz apstākļu, kad sērijveida shēmas faktiski ir piemērotais ķēdes veids, ko izvēlēties:

• Vienkāršas ierīces, kas kontrolē tikai vienu ierīci — piemēram, mazās LED gaismas dažās rotaļlietās
• Lukturis vai jebkura cita vienkārša ierīce, ko iedarbina ar slēdzi
• Drošinātājs, kas aizsargā lielu ierīci, piemēram, veļas mašīnu, no pārslodzes; tie ir savienoti virknē tā, ka sērija tiek pārtraukta, iedarbinot drošinātāju

Turpretim paralēlās shēmas ir paredzētas tā, lai tās darbotos jebkuros apstākļos. Mūsdienu Ziemassvētku gaismas izmanto paralēlu ķēdi, lai novērstu, piemēram, iepriekš minēto nelaimīgo svētku katastrofu. Pat ja ir palikusi tikai viena spuldze, tā joprojām varēs spīdēt.

Citi izplatīti paralēlu ķēžu piemēri ir šādi:

• Automašīnas priekšējie lukturi ir savienoti paralēli, lai viena puse paliktu funkcionāla pat tad, ja neizdodas otra puse
• Tā paša iemesla dēļ komerciālās skaļruņu sistēmas izmanto paralēlas shēmas
• Ielu lampas paļaujas uz paralēlu spriegumu, lai lielākā daļa ielas būtu apgaismota

Ne paralēlās ķēdes, ne virknes ķēdes nevajadzētu uzskatīt par "labākām" vai "sliktākām" nekā citas — abas ir neticami noderīgas savā veidā dažādos apstākļos. Ja zināt, kas jums jāpaveic ar projektējamo ķēdi, žoga pusei, kurai piederat, ir jābūt pilnīgi skaidrai.

Saistīts: Kas ir multimetrs un kur to izmantot?

Shēmu pamati: paralēlās un sērijveida shēmas un kāpēc abiem ir nozīme

Elektrība ir bīstama. Izpratne par to, kā darbojas ķēdes, ir viens no veidiem, kā nodrošināt sevi drošībā neatkarīgi no tā, ko jūs nokļūstat.

Labā ziņa: ja jūs varēsit apgūt šos un citus jēdzienus šajā jomā, jūs būsit bruņots un gatavs ar visu, kas jums jāzina, lai jūsu projekts neapcep jūsu ķermeni dzīvu kā vista tīrradnis. Paņemiet to no kāda, kas tur ir bijis.

Kāda ir atšķirība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu un kā tos pārveidot?

Vai mulsina maiņstrāva un līdzstrāva? Lasiet tālāk, lai uzzinātu atšķirības un to, kā var pārveidot maiņstrāvu un līdzstrāvu.

Lasiet Tālāk

Par autoru