Паралельне з’єднання елементів електричного кола
Паралельним називають таке з’єднання елементів електричного кола, за якого одні кінці всіх провідників приєднують до однієї точки електричного кола, а інші кінці — до другої.
При паралельному з’єднанні провідників напруга на всіх ділянках електричного кола однакова
При паралельному з’єднанні напруга на провідниках та кінцях ділянки однакова: U = U1 = U2 = ... = Un.
Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі струмів у окремих паралельно з’єднаних елементах електричного кола:
I = I1 + I2 + ... + In.
Чому паралельне з’єднання використовується частіше, ніж послідовне?
Перш за все, всі споживачі електричної енергії при паралельному з’єднанні працюють навіть у тому випадку, якщо один із них відключається. Коло залишається замкнутим, і струм не переривається. Крім того, всі споживачі і пристрої можуть виготовлятися для використання в мережі з однаковою напругою.
Задача 1. На рисунку наведено схему електричного кола. Визначте покази амперметрів, якщо показ вольтметра 12 В. Опори резисторів зазначено на рисунку.
Аналіз фізичної проблеми. Наведена схема електричного кола має два розгалуження, отже, коло містить паралельне з’єднання провідників.
Амперметр A ввімкнений перед розгалуженням, а амперметр A1 — у відгалуження, яке містить резистор 2. Таким чином, необхідно знайти загальну силу струму в колі та силу струму в резисторі 2. Значення шуканих величин визначимо, скориставшись законом Ома та формулами для розрахунку сили струму й напруги за умови паралельного з’єднання провідників.
Задача 2. Чотири однакові лампи з’єднані так, як показано на рисунку, і підключені до джерела постійної напруги. Визначте силу струму в кожній лампі, якщо напруга на джерелі 30 В, а опір кожної лампи — 6 Ом.
Аналіз фізичної проблеми. Коло містить змішане з’єднання провідників: лампи 2 і 3 з’єднані паралельно; лампи 1 і 4 з’єднані послідовно з ділянкою кола, що складається з ламп 2 і 3. Скориставшись законом Ома й співвідношеннями для сили струму, напруги та опору для послідовного і для паралельного з’єднань провідників, визначимо значення шуканих величин.
Зверніть увагу: у разі розрахунку складних кіл зі змішаним з’єднанням провідників зручно покроково спрощувати схему.
1. Назвіть характерну ознаку кола, яке містить паралельне з’єднання провідників.
2. Порівняйте напругу на всій ділянці кола, яке містить паралельно з’єднані провідники, і напруги на кожному провіднику.
3. Яким є співвідношення між силою струму в нерозгалуженій частині кола і силою струму в кожній вітці розгалуження?
4. За допомогою якої формули можна обчислити опір ділянки кола, яка складається з кількох паралельно з’єднаних провідників?
5. Чому споживачі електроенергії у вашій оселі з’єднано паралельно?
1. Електричне коло складається з акумулятора та трьох з’єднаних паралельно електричних ламп. Накресліть схему цього кола.
2. На рис. 1 зображено схему ділянки електричного кола. Відомо, що опір R1 становить 100 Ом, опір R2 — 150 Ом, показ амперметра — 2,4 А. Визначте напругу на ділянці.
3. Дві електричні лампи з’єднали паралельно й приєднали до джерела струму, напруга на якому становить 120 В. Визначте силу струму в кожній лампі й у нерозгалуженій частині кола, якщо опір однієї лампи дорівнює 200 Ом, а другої — 300 Ом.
4. Однакові за довжиною та поперечним перерізом дроти — залізний, мідний і срібний — з’єднали паралельно та підключили до джерела струму. У якому дроті сила струму буде найбільшою?
5. Чому дорівнює напруга на полюсах джерела струму, яке живить коло (рис. 2), якщо R1 = 3 Ом; R2 = 2 Ом; R3 = 8 Ом? Показ амперметра — 0,1 А.
6. Опір усіх резисторів на ділянці електричного кола (рис. 3) є однаковим і дорівнює 5 Ом. До ділянки кола прикладено постійну напругу. Який ключ потрібно замкнути, щоб показ амперметра A2 був нижчим від показу амперметра A1? Яке значення сили струму буде показувати амперметр A1, якщо замкнути лише ключ К1? Відомо, що амперметр A2 показує 300 мА, якщо всі ключі розімкнені.
7. Ви маєте 4 резистори з опором R кожний. Скільки різних опорів і які саме ви можете отримати, використовуючи всі резистори одночасно?
8. Щоб виміряти силу струму, більшу за ту, на яку розрахований амперметр, можна скористатися тим самим амперметром. Паралельно амперметру слід під’єднати резистор — шунт ( рис. 4). У разі застосування шунта струм ділиться на дві частини: одна йде через амперметр, а друга — через шунт: I = I + I А ш. Шунт якого опору слід під’єднати паралельно амперметру опором 0,07 Ом, щоб збільшити межу вимірювання амперетра від 2 до 10 А?