Połączenia szeregowe i równoległe
Przewody w obwodach elektrycznych mogą się rozgałęziać i łączyć ze sobą. Miejsca rozgałęzień i połączeń to tzw. węzły. Fragment obwodu elektrycznego między dwoma sąsiednimi węzłami to gałąź.
Obwody elektryczne mogą być bardzo skomplikowane, ale wyróżnia się dwa rodzaje połączeń elementów: szeregowe i równoległe.
Jeśli elementy są podłączone kolejno po sobie i nie występują między nimi rozgałęzienia przewodów (węzły), to jest to połączenie szeregowe.
Jeśli elementy są włączone do obwodu między tę samą parę węzłów, to jest to połączenie równoległe.
Warto zwrócić uwagę na pewną rzecz – można zauważyć, że żarówki na rysunku A powyżej nie są podłączone do tej samej pary węzłów, a mimo to mówimy ze są połączone równolegle. Jest tak dlatego, że sam pusty przewód powoduje tak mały spadek napięcia, że się go pomija – taki przewód nie ma znaczenia, jeśli chodzi o właściwości obwodu. Schemat z powyższego rysunku A można przedstawić zatem w taki sposób jak poniżej – rozsunięcie gałęzi ma znaczenie jedynie dla przejrzystości schematu.
Połączenie szeregowe a napięcie i natężenie prądu
Jeśli elementy obwodu są połączone szeregowo, to znaczy, że przez wszystkie przepływa taka sama ilość ładunków. Ładunki przepływają przez kolejne elementy wykonują pracę, np. powodują, że żarówka świeci lub silnik wiruje, ale to nie oznacza, że znikają po drodze. Po prostu po wykonaniu pracy na danym elemencie ładunki mają mniejszą energię – na każdym elemencie następuje spadek napięcia, a spadki tych napięć się sumują.
Na każdym kolejnym elemencie połączonym szeregowo następuje spadek napięcia, ale natężenie prądu płynącego przez elementy połączone szeregowo jest takie samo.
Analogiczną sytuację mamy, gdy woda płynie korytem i napędza koło młyńskie. Praca, którą wykonuje woda, nie sprawia, że tej wody ubywa, ale energia potencjalna wody jest za kołem mniejsza niż przed nim.
Za każdym z połączonych szeregowo kół młyńskich energia potencjalna wody jest mniejsza niż przed nim, ale ilość wody na początku pierwszego jak i na końcu ostatniego koryta jest taka sama. Podobnie na każdym z szeregowo połączonych elementów następuje spadek napięcia, jednak natężenie prądu pozostaje takie samo.
Szeregowo można łączyć nie tylko odbiorniki energii, lecz także źródła energii. Jeśli szeregowo połączymy baterie, to napięcie na wszystkich bateriach będzie równe sumie napięć zmierzonych na każdej baterii z osobna.
Szeregowo można łączyć nie tylko odbiorniki energii, lecz także źródła energii. Jeśli szeregowo połączymy baterie, to napięcie na wszystkich bateriach będzie równe sumie napięć zmierzonych na każdej baterii z osobna.
Połączenie równoległe a napięcie i natężenie prądu
Jeśli elementy są połączone równolegle, to znaczy, że są podłączone do tej samej pary węzłów, czyli dwóch punktów obwodu. Jeżeli do takiej pary węzłów podłączymy woltomierz, to pokaże napięcie, które będzie wspólne dla wszystkich gałęzi obwodu.
Wszystkie elementy połączone równolegle są podłączone do takiego samego napięcia.
Taki sposób podłączania urządzeń jest wykorzystywany w domowej sieci elektrycznej. Dzięki równoległemu połączeniu gniazdek każde urządzenie jest podłączane do takiego samego napięcia, czyli 230 V.Przykład
Czy żarówki pokazane na schemacie są połączone równolegle czy szeregowo?
Na pierwszy rzut oka trudno określić, czy jest to połączenie szeregowe czy równoległe. Pamiętajmy jednak, że jeśli między węzłami nie ma innych elementów, to możemy takie węzły łączyć, a nowy schemat elektryczny będzie tożsamy z poprzednim. Jeśli połączymy węzeł 1. z węzłem 3., a następnie węzeł 2. z 4. tak jak na rysunkach poniżej:
to zobaczymy, że każda z żarówek jest wpięta między tę sama parę węzłów, a więc są one połączone równolegle.
Czy ta lekcja była pomocna?