Соединения проводников

Последовательное соединение

При последовательном соединении приборы идут друг за другом, как звенья одной цепочки. Другого пути у тока нет.

Отсюда первое правило: сила тока во всех участках одинакова. Сколько зарядов вошло в первый прибор, столько выйдет из последнего.

Второе правило про напряжение. Общее напряжение равно сумме напряжений на каждом участке.

Третье правило про сопротивление. Общее сопротивление равно сумме сопротивлений: цепочка стала длиннее, значит току труднее.

Параллельное соединение

При параллельном соединении приборы включены между одними и теми же двумя точками. Ток на входе делится и растекается по ветвям.

Первое правило: напряжение на всех ветвях одинаково. Каждый прибор получает полное напряжение источника.

Второе правило: общий ток равен сумме токов в ветвях. Чем больше приборов, тем больше берётся тока от источника.

Третье правило неожиданное. Общее сопротивление получается меньше самого маленького из сопротивлений: току стало легче, ведь путей теперь несколько.

Как считают сопротивление

При последовательном соединении всё просто: сложи сопротивления и получи общее.

При параллельном складывают не сами сопротивления, а обратные им величины. Для двух одинаковых резисторов результат вдвое меньше каждого.

Практическое следствие: два одинаковых резистора по десять ом дадут двадцать ом последовательно и пять ом параллельно.

Правило легко проверить на воде. Две трубы, поставленные одна за другой, пропускают воды меньше, а две рядом больше, чем одна.

Почему в доме параллельно

В квартире каждый прибор рассчитан на двести двадцать вольт. Соедини их последовательно, и напряжение поделится между ними, а работать они будут вполсилы.

При параллельном включении каждый получает полное напряжение. Выключатель отключает только свой прибор, остальные продолжают работать.

Есть и обратная сторона. Каждый новый прибор добавляет ток в общую линию, и провода греются сильнее.

Общее сопротивление квартиры при этом падает. Включённых ветвей больше, току легче, и от подстанции его берётся всё больше.

Именно поэтому в щитке стоит автомат на определённый ток. Он рвёт цепь, когда суммарная нагрузка становится опасной для проводки.

Смешанные цепи

В настоящих схемах встречаются оба соединения сразу. Разбирают такие цепи по частям.

Сначала находят участки с явно параллельным или последовательным соединением и заменяют их одним сопротивлением.

Потом повторяют то же самое с получившейся схемой, пока не останется одно сопротивление.

Дальше по закону Ома находят общий ток, а затем возвращаются назад, распределяя токи и напряжения по участкам.

Проверить решение можно суммой. Напряжения последовательных участков должны дать напряжение источника, а токи ветвей сложиться в общий ток.

Где встречается последовательное соединение

Гирлянда на низковольтных лампах устроена именно так: двадцать лампочек по одиннадцать вольт дают в сумме напряжение сети.

Реостат включают последовательно с прибором, чтобы менять ток в цепи.

Амперметр тоже стоит последовательно: через него должен идти весь измеряемый ток.

Предохранитель и выключатель в цепи стоят последовательно с нагрузкой, иначе они не смогли бы её отключить.

Есть и хитрые случаи. Ёлочные гирлянды нового образца делают из последовательных групп, соединённых параллельно, и тогда при перегорании гаснет только часть.

Задача с разбором

Две лампы по двенадцать ом подключены к батарее в шесть вольт. Сравним два варианта соединения.

Последовательно сопротивление равно двадцати четырём омам, ток четверть ампера. Лампы горят вполнакала.

Параллельно сопротивление равно шести омам, общий ток один ампер, а по каждой ветви идёт по половине ампера.

Значит, при параллельном включении обе лампы светят вдвое ярче, но и батарея сядет заметно быстрее.

Как связаны ток, напряжение и сопротивление, разобрано в уроке «Сопротивление и закон Ома». Сколько энергии тратит прибор, считают в уроке «Работа и мощность тока».