Wat is een parallelschakeling en hoe werkt het?
Definitie en basisconcept van parallel circuit
Een parallel circuit is een elektrisch circuit waarin de componenten of apparaten parallel of over elkaar heen zijn aangesloten in plaats van end-to-end, zoals in een serieschakeling. De spanning over elk element is hetzelfde in een parallelschakeling, terwijl de stroom door elk stuk kan variëren. Elke component in een parallel circuit is verbonden met hetzelfde paar knooppunten of knooppunten, en de totale stroom die naar elk knooppunt vloeit, is gelijk aan de som van de individuele stromen die door de verschillende componenten vloeien die op dat punt zijn aangesloten.
Hoe gedragen stroom en spanning zich in een parallel circuit?
In een parallelle schakeling is de spanning over elk onderdeel hetzelfde, terwijl de stroom door elk element kan variëren. Dit komt omdat de spanning wordt gedeeld door alle parallel geschakelde details. Tegelijkertijd wordt de wind onder de leden verdeeld op basis van hun weerstand, zoals bepaald door de wet van Ohm. Als er bijvoorbeeld drie lampen parallel zijn aangesloten op een batterij met een spanning van 12 V, zal elke lamp een spanning van 12 V hebben, ongeacht de weerstand ervan. De stroom door elke lamp is echter afhankelijk van de weerstand ervan en kan worden berekend met behulp van de wet van Ohm, I = V/R, waarbij V de spanning over de lamp is en R de weerstand ervan.
Aanbevolen lectuur: INSTRUMENTATIEKABEL
Inzicht in totale weerstand in parallelle circuits
De totale weerstand van een parallel circuit is kleiner dan die van een component. Dit komt omdat de stroom in een parallelschakeling wordt verdeeld over de paralleltakken, elk met een andere weerstand. De wet van Ohm regelt de stroom die door elk hoofdstuk vloeit, I = V/R, waarbij V de spanning over de afdeling is en R de weerstand. De totale stroom die naar het knooppunt van de parallelle schakeling stroomt, is de som van de individuele takstromen. De totale weerstand van het parallelle circuit wordt gegeven door de reciproque van de som van de reciproke waarden van de respectieve takweerstanden, zoals hieronder weergegeven:
1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn
Rtot is de totale weerstand van de parallelle schakeling en R1, R2, R3 en Rn zijn de weerstanden van de afzonderlijke takken.
Equivalente weerstand berekenen in een parallel circuit
De equivalente weerstand van een parallelschakeling is de enkele equivalente weerstand die alle afzonderlijke weerstanden vervangt en dezelfde totale stroom en spanning geeft. De equivalente weerstand wordt berekend als het omgekeerde van de som van het omgekeerde van de individuele weerstanden, zoals hieronder weergegeven:
Vraag = 1/(1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn)
Req is de equivalente weerstand van de parallelle schakeling en R1, R2, R3, ... Rn zijn de individuele weerstandswaarden.
Effecten van het toevoegen van parallelle weerstanden in een circuit
Het toevoegen van weerstanden parallel aan een circuit heeft als effect dat de algehele weerstand van de baan afneemt. Er kan meer stroom door het circuit stromen met de toegevoegde parallelle aftakking. De toegevoegde weerstand biedt een alternatief pad voor de stroom, waardoor de weerstand van de hele baan wordt verminderd. Bovendien is de spanningsval over elke eenheid hetzelfde, maar wordt de totale stroom verdeeld over de takken. Dit betekent dat de toegevoegde weerstanden geen significante invloed hebben op de spanning die wordt geleverd aan andere componenten in het circuit.
Wat is het verschil tussen een parallelschakeling en een serieschakeling?
Deze circuits bepalen hoe elektrische energie stroomt en verdeelt over de verschillende componenten in een systeem. Hier zijn enkele vragen om het verschil tussen parallelle en serieschakelingen, hun spannings- en stroomverdeling, weerstands- en stroomstroommechanismen, voor- en nadelen en hun toepassingen te onderzoeken.
Wat is het verschil tussen een parallelschakeling en een serieschakeling?
Een parallel circuit is een circuit waarbij de componenten naast elkaar zijn aangesloten en de stroom zich daartussen splitst. Daarentegen is een serieschakeling heeft functies die de een na de ander met elkaar in verband staan, zodat de stroom door de ene component vóór de volgende vloeit.
Het seriecircuit begrijpen
In een serieschakeling telt de spanningsdaling over elk onderdeel op tot de totale aangelegde spanning. De stroom blijft gedurende het hele traject constant, wat bijdraagt aan de totale weerstand van het circuit. Dus als een onderdeel faalt of het circuit verbreekt, werken andere details ook niet meer.
Vergelijking van spannings- en stroomverdeling in serie- en parallelle circuits
In een parallelschakeling is de spanning over elk onderdeel gelijk aan de totale toegepaste spanning. De stroom splitst zich tussen de leden, afhankelijk van hun weerstand. Het element met de minste weerstand krijgt meer stroom en vice versa.
Een nadere blik op weerstand en stroom in serie- en parallelle circuits
In een serieschakeling is de totale weerstand de som van de weerstand van elk onderdeel. De stroom vloeit door elk element en de grootte ervan is gedurende het hele traject hetzelfde. In een parallel circuit daarentegen is de totale weerstand kleiner dan de weerstand van de kleine component. De stroom splitst zich tussen leden en de omvang verschilt per lid.
Voor- en nadelen van parallelle en serieschakelingen
Serieschakelingen zijn goedkoper, eenvoudiger en betrouwbaarder dan parallelle schakelingen. Zoals eerder vermeld, valt het hele circuit echter uit als een onderdeel uitvalt. Parallelle circuits hebben het voordeel van redundantie. Als er een uitvalt, blijven andere onderdelen werken en blijft de cursus operationeel. Parallelschakelingen zijn echter duurder, vereisen complexere bedrading en verhogen het risico op spanningsval en overbelasting.
Aanbevolen lectuur: Gelijkstroom (DC) begrijpen
Wanneer een parallelschakeling of serieschakeling gebruiken?
Serieschakelingen zijn geschikt in toepassingen waar de belastingsvereisten vastliggen, zoals in verlichtings- of verwarmingssystemen. Aangezien de totale weerstand constant is, is het gemakkelijker om de stroom en spanningsdalingen over elk onderdeel te voorspellen/meten. Parallelle circuits zijn geschikt in toepassingen waar de belastingsvereisten variëren, zoals huisbedrading, accubanken of combinatiecircuits. Aangezien de totale stroom kan worden opgesplitst afhankelijk van de huidige behoeften van elk onderdeel, is het eenvoudiger om het stroomverbruik te regelen en te controleren.
Hoe weerstand in een parallel circuit te berekenen
Laten we eerst beginnen met de basisprincipes van parallelle circuits. In een parallelschakeling zijn de elektrische componenten verbonden tussen twee punten in de rotatie. Dit betekent dat de stroom die door de delen stroomt, zich opsplitst en door meerdere paden stroomt, en vervolgens weer samenkomt op een ander punt in de baan.
Componenten binnen een parallel circuit kunnen weerstanden, condensatoren en inductoren zijn. De spanning over elk element in een parallel circuit is hetzelfde, omdat de onderdelen allemaal op dezelfde twee punten zijn aangesloten. Aan de andere kant varieert de stroom die door elk element vloeit, omdat deze afhangt van de weerstand van de individuele leden.
Laten we nu eens kijken naar de specifieke berekeningen van parallelle circuits.
Hoe weerstand in een parallel circuit te berekenen
Bij het berekenen van de weerstand in een parallelschakeling gebruiken we de volgende formule:
Rtot = 1/ (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …)
Rtot is de equivalente weerstand van het circuit en R1, R2, R3, etc. zijn de weerstanden van de individuele componenten.
De wet van Ohm en de toepassing ervan in parallelle circuits
De wet van Ohm stelt dat de stroom die door een geleider tussen twee punten vloeit recht evenredig is met de spanning over de twee punten. In een parallel circuit kunnen we de wet van Ohm gebruiken om de stroom te berekenen die door elk onderdeel in de baan vloeit.
ik = V/R
I is de stroom die door het onderdeel vloeit, V is de spanning over het element en R is de weerstand van het stuk.
De wet van Ohm gebruiken om de totale stroom in een parallel circuit te berekenen
Om de totale stroom door een parallel circuit te berekenen, gebruiken we de volgende formule:
Itot = I1 + I2 + I3 + …
Itot is de totale stroom, en I1, I2, I3, etc. zijn de stromen die door elk onderdeel vloeien.
Spanningsval berekenen over individuele weerstanden in een parallel circuit
Om de spanningsval over elke weerstand in een parallel circuit te berekenen, gebruiken we de wet van Ohm:
V = I x R
V is de spanningsval over het onderdeel, I is de stroom die door het element vloeit en R is de weerstand van het onderdeel.
Equivalente weerstand berekenen in complexe parallelle circuits
In complexe parallelle circuits met meerdere takken kunnen we de equivalente weerstand berekenen met behulp van de volgende formule:
1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …(voor elke tak)
Rtot is de equivalente weerstand van het hele circuit, en R1, R2, R3, etc. zijn de weerstanden van elke tak.
Problemen oplossen met parallelle weerstanden
Bij het oplossen van problemen met parallelle weerstanden is het essentieel om de hierboven beschreven stappen te volgen, de juiste formules te gebruiken en ervoor te zorgen dat de eenheden correct overeenkomen. Het evalueren van het probleem en het identificeren van de gegevens die moeten worden gebruikt om het op te lossen, is van cruciaal belang.
Aanbevolen lectuur: 10MM AARDINGSKABEL
Tips en veelgemaakte fouten bij het omgaan met parallelle circuits
Fouten vermijden bij het berekenen van de totale weerstand in parallelle circuits
Het eerste waar uw leerlingen op moeten letten bij het omgaan met parallelle circuits, is hoe ze de totale weerstand berekenen. Een veelgemaakte fout die tot problemen in parallelle circuits kan leiden, is het verkeerd berekenen van de totale weerstand. Wanneer weerstanden parallel worden geschakeld, neemt de totale weerstand af. Om de totale weerstand correct te berekenen, moeten uw leerlingen de formule gebruiken:
1/totale weerstand = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Om fouten te voorkomen, is het essentieel om de principes van weerstand in parallelle circuits te begrijpen. Moedig hen aan om hun berekeningen dubbel te controleren en altijd de juiste formule te gebruiken.
Beheer van spanningsdalingen in parallelle circuitcomponenten
Een ander probleem bij parallelle circuits zijn spanningsdalingen in afzonderlijke componenten. Als een element in een parallelschakeling een lagere weerstand heeft, zal er meer stroom door dat onderdeel vloeien, waardoor een grotere spanningsval ontstaat. Dit kan resulteren in een ongelijkmatige spanningsverdeling over het circuit, wat kan leiden tot storingen of schade aan componenten.
Uw leerlingen zouden moeten overwegen om weerstanden met gelijke of gebalanceerde waarden te gebruiken om spanningsdalingen te beheersen. Door de weerstandswaarden in evenwicht te brengen, kunnen ze de spanning gelijkmatig over het circuit verdelen en schade aan circuitcomponenten voorkomen.
Omgaan met complexe parallelle circuits: ze opsplitsen
Complexe parallelle circuits kunnen een uitdaging zijn om problemen op te lossen. Uw studenten kunnen dit oplossen door de cursus op te splitsen in kleinere, beheersbare systemen. Door elke sectie van het systeem afzonderlijk te analyseren, kunnen ze de oorzaak van het probleem opsporen en effectiever oplossen. Moedig hen aan om deze techniek te gebruiken wanneer ze worden geconfronteerd met complexe parallelle circuits.
Zorgen voor juiste verbindingen en configuraties in parallelle circuits:
De juiste aansluitingen en configuraties zijn cruciaal in parallelle circuits. Een veelgemaakte fout is het in serie aansluiten van componenten in plaats van vergelijkbaar, wat leidt tot hoge weerstand en lage stroom. Zorg er altijd voor dat de details parallel zijn aangesloten en controleer de verbindingen op losse of beschadigde draden.
Standaardtechnieken voor probleemoplossing voor problemen met parallelle circuits
Ten slotte moeten uw leerlingen enkele traditionele technieken voor probleemoplossing voor parallelle circuits kennen. Eén benadering is een vervanging, waarbij een verdacht onderdeel wordt vervangen door een waarvan bekend is dat het goed is. Dit kan hen helpen te identificeren of het probleem bij het element ligt of ergens anders in het circuit.
Een andere techniek is het gebruik van een multimeter om circuitspanning, stroom en weerstand te meten. Dit kan uw studenten helpen het defecte onderdeel of gedeelte van de cursus te isoleren. Ze kunnen ook de techniek van visuele inspectie gebruiken om te zoeken naar tekenen van schade of losse verbindingen.
Toepassingen en real-world voorbeelden van parallelle circuits
Wat zijn parallelle circuits?
Parallelle circuits zijn een soort elektrisch circuit waarbij twee of meer componenten op dezelfde manier met elkaar zijn verbonden. In parallelle circuits stroomt de elektrische stroom afzonderlijk door elk stuk en is de spanning over elk element hetzelfde. In tegenstelling tot seriecircuits, waar de wind maar één kant op heeft, biedt het parallelle circuit meer dan één pad voor de stroming om te zeilen. Als één component uitvalt in een parallelschakeling, blijven de andere componenten ononderbroken werken.
Hoe huishoudelijke bedrading parallelle circuits gebruikt
Een van de meest voorkomende toepassingen van parallelle circuits is in huishoudelijke bedrading. In een typisch huis zijn stopcontacten en lampen parallel geschakeld. De bedrading in het huis is zo ingesteld dat elk elektrisch apparaat een constante spanning krijgt en meerdere stopcontacten of lampen van één bron biedt. Als één stopcontact of lichtschakelaar uitvalt, functioneren de andere nog zelfstandig.
Zo worden een plafondlamp en een stopcontact in een woonkamer parallel geschakeld. Als de lamp doorbrandt, werkt het stopcontact nog goed. Dit komt omdat de elektrische stroom door de lamp of het stopcontact kan stromen, dus het verlies van het ene apparaat heeft geen invloed op de andere.
Parallelle circuits in elektronische apparaten en apparaten
Elektronische apparaten en apparaten zoals computers, televisies en koelkasten gebruiken parallelle circuits om correct te functioneren. De meeste van deze apparaten hebben meerdere componenten en om ze allemaal van stroom te voorzien, hebben ze een vergelijkbare verbinding nodig. De banen die worden gebruikt in elektronische apparaten en apparaten hebben vaak meerdere spanningsbronnen, maar ze werken samen om één efficiënt systeem te creëren.
In een computer zijn bijvoorbeeld het moederbord, de harde schijf en de voeding parallel geschakeld. Het hele computerapparaat krijgt dezelfde spanning van de voeding, terwijl de verschillende interne componenten verschillende spanningen nodig hebben. De parallelle circuits zorgen ervoor dat de juiste spanning elk lid bereikt, ongeacht de andere eisen.
Inzicht in parallelle circuits in autosystemen
In autosystemen worden parallelle circuits gebruikt om verschillende functies van een voertuig aan te drijven en te besturen. Elektrische ramen, airconditioning en audiosystemen zijn bijvoorbeeld vaak afhankelijk van vergelijkbare cursussen.
Het elektrische systeem van een auto heeft serie- en parallelcircuits die samenwerken om een goede werking te garanderen. De serieschakelingen regelen de vermogensstroom via schakelaars en relais, terwijl soortgelijke schakelingen vermogenscomponenten zoals koplampen of radio's geen gereguleerde spanning nodig hebben.
Parallelle schakelingen in industriële machines en uitrustingen
Parallelle circuits worden veel gebruikt in industriële machines en apparatuur om verschillende elektrische systemen van stroom te voorzien en te regelen - soortgelijke circuits voeden grote motoren, compressoren en generatoren in een industriële omgeving. De parallelle circuitverbinding zorgt ervoor dat als een component uitvalt, de andere componenten onaangetast blijven, waardoor het risico op productiestilstand wordt verkleind.
In een assemblagelijn in een fabriek kan bijvoorbeeld een motor worden gebruikt om een transportband aan te drijven, en verschillende motoren zijn parallel geschakeld om ervoor te zorgen dat het systeem blijft werken, zelfs als er een uitvalt. Dit beschermt het productieproces tegen onderbrekingen die tot aanzienlijke verliezen kunnen leiden.
Aanbevolen lectuur: Wat is stroomsterkte
Onderzoek naar parallelle circuittoepassingen in stroomdistributiesystemen
Stroomdistributiesystemen zijn sterk afhankelijk van parallelle circuits om betrouwbare elektrische stroom te leveren aan huizen en bedrijven. De energiecentrales die elektriciteit opwekken, gebruiken parallelle circuits om een stabiele en continue stroom te produceren voor transmissie via distributielijnen.
Transformatoren verdelen de door de elektriciteitscentrale opgewekte elektriciteit en elke transformator heeft meerdere uitgangen, die parallelle circuits zijn. De spanning wordt gereguleerd om ervoor te zorgen dat de juiste spanning elk apparaat bereikt dat is aangesloten op het parallelle circuit om ervoor te zorgen dat de apparaten de juiste spanning ontvangen. Het gebruik van parallelle circuits in het stroomdistributiesysteem zorgt ervoor dat een stroomstoring in één gebied geen invloed heeft op de levering aan andere locaties.
Veel Gestelde Vragen
Vraag: Wat is een parallelschakeling?
A: Een parallel circuit is een soort elektrisch circuit waarbij de componenten zo zijn aangesloten dat er meerdere paden zijn voor de stroom.
V: Wat is een weerstand?
A: Een weerstand is een passieve elektrische component die de stroom van elektrische stroom beperkt. Het wordt vaak gebruikt om de stroom door een circuit te regelen.
Vraag: Wat is het principe om te begrijpen over parallelle circuits?
A: Het principe om parallelle circuits te begrijpen is dat de spanning over elk onderdeel hetzelfde blijft terwijl de stroom wordt verdeeld over de verschillende takken.
Vraag: Hoe worden weerstanden aangesloten in een parallel circuit?
A: Weerstanden in een parallel circuit zijn naast elkaar geschakeld, waarbij elke weerstand zijn pad heeft waarlangs de stroom kan vloeien. Deze opstelling zorgt ervoor dat verschillende hoeveelheden stroom door elke weerstand kunnen stromen.
Vraag: Hoe verhoudt de totale weerstand in een parallel circuit zich tot de individuele weerstanden?
A: In een parallel circuit is de totale weerstand kleiner dan de kleine individuele weerstand. Dit komt omdat er meerdere paden zijn voor de stroom, waardoor de algehele weerstand van het circuit wordt verminderd.
Vraag: Wat is equivalente weerstand in een parallel circuit?
A: Equivalente weerstand in een parallel circuit is de totale weerstand van de baan tegen de stroombron. Het wordt berekend door de reciproque van de som van de reciproques van de individuele weerstanden te nemen.
Vraag: Wat gebeurt er met de totale stroom in een parallel circuit?
A: In een parallel circuit is de totale stroom gelijk aan de som van de stromen die door elke tak vloeien. Dit komt omdat de stroom zich verdeelt over de paden in een parallel circuit.
Vraag: Wat is de spanning over elke weerstand in een parallel circuit?
A: In een parallel circuit is de spanning over elke weerstand gelijk aan die over de accu- of stroombronaansluitingen. Dit komt doordat de spanning over alle parallel geschakelde componenten gelijk is.
Vraag: Wat gebeurt er met de circuitstroom als weerstanden parallel worden toegevoegd?
A: Wanneer weerstanden parallel worden toegevoegd, neemt de circuitstroom toe. Dit komt omdat het toevoegen van meer paden voor de stroom om te vloeien de totale circuitweerstand vermindert, waardoor meer windstroom mogelijk is.
Vraag: Hoeveel stroom vloeit er door elke weerstand in een parallel circuit?
A: De hoeveelheid stroom die door elke weerstand in een parallel circuit vloeit, hangt af van de waarde van de weerstanden. Hoe groter de weerstand, hoe kleiner de stroom. Hoe kleiner de tegenstand, hoe groter de wind.
