Jaký je rozdíl mezi sériovými a paralelními obvody?

Topologie obvodů je fascinující a překvapivě dostupná rodina konceptů. Dnes se podíváme na rozdíl mezi sériovými a paralelními obvody.

Co je sériový obvod? Navíc, co je paralelní obvod? I když nemáte absolutně žádné ponětí, již nyní vám můžeme říci, že pravděpodobně používáte oba typy obvodů každý den svého života.

Pochopení rozdílu mezi sériovým obvodem a paralelním obvodem: Definice a klíčové pojmy

Jednoduše řečeno: sériový obvod nabízí proud el jedna ideální cesta přes bludiště. Paralelní obvody, na druhé straně jsou konfigurovány tak, že existují dvě nebo více cest obvodem, aby proud následoval. Tyto typy obvodů jsou považovány za "paralelní", protože větvená cesta proudu probíhá vedle sebe, když prochází oběma smyčkami současně.

Chování proudu v paralelním obvodu při jeho průchodu obvodem je do značné míry určeno skutečností, že an elektrický proud bude hledat oblasti s nejnižším napětím v daném systému a obsadí tyto oblasti jakýmkoli způsobem.

Není to úplně tak jednoduché, ale budete rádi, když budete vědět, že zde skutečně existuje jen několik dalších pravidel. Co přesně určuje cestu nejmenšího odporu proudu?

Příbuzný: Jak zkontrolovat napětí pomocí multimetru

Série vs. Paralelní okruhy: Co se tady v Toledu děje?

Abychom si tento jev vizualizovali, vyzveme několik klíčových slovních slov, která je třeba mít na paměti:

• Aktuální: Elektrická energie odebraná ze zdroje a vázaná vedením.
• Zdroj: Odkud se bere elektřina? Baterie? Úder blesku?
• Potrubí: Vše, co je dostatečně vodivé, aby odvádělo elektřinu ze svého zdroje. Měděný drát uvnitř nabíjecího kabelu vašeho smartphonu je jedním z příkladů elektrického vedení, které vede proud z vašeho počítače nebo z blokové nabíječky do baterie, která potřebuje nabití.
• Uzavřený obvod: Uzavřená elektrická síť, ve které má proud přímou cestu zpět ke zdroji a tvoří úplnou, nepřetržitou a nepřerušenou smyčku.
• Napětí: Míra potenciální energie na jednotku, když jsou jakékoli dva body v obvodu vzájemně porovnány. Toto je mechanismus, kterým si proud najde cestu skrz obvod; přebytečné napětí v jedné části systému proudí do míst s nižším napětím a neustále hledá rovnováhu.
• Odpor: Jakýkoli faktor, který brání kompenzaci napětí a průtoku. Silikon je jedním příkladem vysoce odolného izolačního materiálu běžně používaného v elektronice. Odolný materiál se používá k usměrnění toku elektrické energie v celém obvodu a k zabránění jejímu úniku z potrubí.

Při vizualizaci elektrického proudu máme co do činění s přenosem elektronů z atomu na atom podél vedení. Objekt se nabije kladně nebo záporně, když má kolem sebe více elektronů než protonů, které samy o sobě neopouštějí atom.

Elektrony jsou měnou elektřiny. Tento přenos elektronů je nedílnou součástí způsobu, jakým je proud přenášen každým atomem vedení.

Jak elektrony procházejí jak sériovými, tak paralelními obvody?

Představte si, že všechny tyto elektrony jezdí po kolejích vedení, jako by to byla malá auta jezdící po miniaturní superdálnici.

V uzavřeném úplném okruhu elektřina následuje své potrubí tam, kde nakonec „klesne“ – tj. bod nejnižšího dostupného napětí pro proud, místo, kde se bude fyzicky cítit nejvíce nucen jít. Elektřina prochází uzavřeným systémem úhledně a nepřetržitě, její celkové uchované napětí se přirozeně distribuuje po celém systému, za předpokladu specifického kvantového stavu.

V paralelním okruhu, místo toho, aby se znovu a znovu procházelo touto jedinou, zacyklenou cestou, existují „nájezdové rampy“ a „mimo rampy“, styčné body přístupu nabízející proudu alternativní scénickou cestu přes dvě nebo více paralelních větví. Jednoduchý smyčkový stav se nyní v obvodu rozděluje mnohem jinak.

Příbuzný: Nápady na DIY Electronics Project pro studenty inženýrství

Paralelní napětí: Kirchhoffovy zákony obvodu

Viděli jsme paralelní okruhy popsané jako do jisté míry připomínající rozvětvené krevní cévy. Celá síť podporuje průtok krve každou žilou a kapilárou a dostává se do každého koutu těla, se kterým je systém spojen.

Německý fyzik Gustav Kirchhoff byl jedním z prvních, kdo formalizoval analýzu obvodů matematicky. Dokázal zjednodušit chování elektřiny v obvodu pomocí dvou fyzikálních zákonů, které jdou ruku v ruce.

Proud procházející jakýmkoliv obvodem se fyzicky řídí těmito zákony, bez ohledu na to, co:

1. Energie proudící do uzlu nebo průsečíku rozvětveného okruhu se hodně rovná energii, která z něj proudí, čímž se zachovává celkový čistý náboj systému.
2. Celkový součet čistých potenciálních elektrických rozdílů v celém systému se musí rovnat nule. Napájecí komponenty, jako jsou bateriové články, přispívají k této sumě a přispívají do energeticky náročných součástí, jako jsou odpory nebo spotřebiče, jako jsou žárovky.

Oba tyto objasňují, co přesně řídí chování proudu v daném obvodu. Tento druhý bod je však obzvláště zajímavý.

Tento druhý zákon v podstatě tvrdí, že každý elektron procházející obvodem musí získat přesně tolik energie, kolik cestou ztratí. Pokud některý z požadavků není splněn, uvažovaná cesta není životaschopnou cestou, kterou by proud mohl přirozeně protékat.

Příbuzný: Nízkorozpočtové DIY elektronické projekty pro začátečníky

Příklady sériových a paralelních obvodů

Nejběžnější příklad napětí paralelně vs. v sérii: Vánoční osvětlení. Konkrétně moderní struny vs. vintage světla.

Původně se vánoční světýlka navlékala sériově, jednosměrný řetěz ze žárovek; pokud jedna žárovka selže, celá věc zhasne, jak před vypálenou žárovkou, tak po ní. Okruh je nyní otevřený a byl prakticky přerušen.

Je to žalostný stav, ale nenechte si tímto prvním příkladem pokazit obvody v sérii. Stále existuje mnoho okolností, kdy jsou sériové obvody ve skutečnosti vhodným typem obvodu, který si vybrat:

• Jednoduché vychytávky, které ovládají pouze jeden spotřebič – například malá LED světla v některých hračkách
• Svítilna nebo jakékoli jiné jednoduché zařízení ovládané přepnutím spínače
• Pojistka chránící velký spotřebič, jako je pračka, před nadproudem; jsou zapojeny do sériového obvodu, takže při aktivaci pojistky se série přeruší

Naproti tomu paralelní obvody jsou navrženy tak, aby zůstaly v provozu za jakýchkoli podmínek. Moderní vánoční osvětlení využívá paralelní obvod, aby například předešlo zmíněné nešťastné sváteční pohromě. I když zůstane stát jen jedna žárovka, bude stále svítit.

Mezi další běžné příklady paralelních obvodů patří následující:

• Světlomety auta jsou zapojeny paralelně, takže jedna strana zůstane funkční, i když selže druhá strana
• Komerční reproduktorové soustavy využívají ze stejného důvodu paralelní obvody
• Pouliční lampy se spoléhají na paralelní napětí, aby byla většina ulice osvětlena

Ani paralelní obvody, ani sériové obvody by neměly být považovány za „lepší“ nebo „horší“ než ty druhé – oba jsou neuvěřitelně užitečné svým vlastním způsobem za různých okolností. Pokud víte, čeho musíte dosáhnout s obvodem, který navrhujete, strana plotu, ke které patříte, by měla být zcela zřejmá.

Příbuzný: Co je multimetr a kde jej můžete použít?

Základy obvodů: Paralelní a sériové obvody a proč na obou záleží

Elektřina je nebezpečná. Pochopení toho, jak obvody fungují, je jedním ze způsobů, jak se udržet v bezpečí, bez ohledu na to, do čeho se náhodou dostanete.

Dobrá zpráva: pokud se vám podaří porozumět těmto a dalším konceptům v této oblasti, budete vyzbrojeni a připraveni se vším, co potřebujete vědět, abyste zabránili tomu, aby váš projekt usmažil vaše tělo zaživa jako kuře valoun. Vezměte to od někoho, kdo tam byl.

Jaký je rozdíl mezi AC a DC a jak je můžete převést?

Jste zmateni střídavým a stejnosměrným napájením? Čtěte dále, abyste se dozvěděli rozdíly a jak lze AC a DC převést.

Přečtěte si další

O autorovi