Послідовне і паралельне підключення

Одним з китів, на якому тримаються багато понять в електроніці, є поняття послідовного і паралельного підключення провідників. Знати основні відмінності зазначених типів підключення просто необхідно. Без цього не можна зрозуміти і прочитати жодної схеми.

Основні принципи

Електричний струм рухається по провіднику від джерела до споживача (навантаженні). Найчастіше в якості провідника вибирається мідний кабель. Пов'язано це з вимогою, що пред'являється до провідника: він повинен легко вивільняти електрони.


Незалежно від способу підключення, електричний струм рухається від плюса до мінуса. Саме в цьому напрямку зменшується потенціал. При цьому варто пам'ятати, що провід, за яку йде струм, також володіє опором. Але його значення дуже мало. Саме тому їм нехтують. Опір провідника приймають рівним нулю. У тому випадку, якщо провідник має опором, його прийнято називати резистором.

Паралельне підключення

В даному випадку елементи, що входять в ланцюг, об'єднані між собою двома вузлами. З іншими вузлами у них зв'язків немає. Ділянки ланцюга з таким підключенням прийнято називати гілками. Схема паралельного підключення представлена на малюнку нижче. Якщо говорити більш зрозумілим мовою, то в даному випадку всі провідники одним кінцем з'єднані в одному вузлі, а другим – у другому. Це призводить до того, що електричний струм поділяється на всі елементи. Завдяки цьому збільшується провідність всього ланцюга. При підключенні провідників в ланцюг даними способом напруга кожного з них буде однаково. А ось сила струму ланцюгу буде визначатися як сума струмів, що протікають по всім елементам. З урахуванням закону Ома шляхом нехитрих математичних розрахунків виходить цікава закономірність: величина, обернена до загального опору всій ланцюга, визначається як сума величин, зворотних опорів кожного окремого елемента. При цьому враховуються тільки елементи, підключені паралельно.

Послідовне підключення

В даному випадку всі елементи ланцюга з'єднані таким чином, що вони не утворюють ні одного вузла. При даному способі підключення є один істотний недолік. Він полягає в тому, що при виході з ладу одного з провідників всі наступні елементи працювати не зможуть. Яскравим прикладом такої ситуації є звичайна гірлянда. Якщо в ній перегорає одна з лампочок, то вся гірлянда перестає працювати. Послідовне з'єднання елементів відрізняється тим, що сила струму в усіх провідниках дорівнює. Що стосується напруги ланцюга, то воно дорівнює сумі напруги окремих елементів. В даній схемі провідники включаються в ланцюг по черзі. А це означає, що опір всього ланцюга буде складатися з окремих опорів, характерних для кожного елемента. Тобто загальний опір ланцюга дорівнює сумі опорів всіх провідників. Цю ж залежність можна вивести і математичним способом, використовуючи закон Ома.

Змішані схеми

Бувають ситуації, коли на одній схемі можна побачити одночасно послідовне і паралельне з'єднання елементів. У такому разі говорять про змішаному з'єднанні. Розрахунок подібних схем проводиться окремо для кожної з групи провідників.
Так, щоб визначити загальний опір, необхідно скласти опір елементів, підключених паралельно, і опір елементів з послідовним підключенням. При цьому послідовне підключення є домінантним. Тобто його розраховують в першу чергу. І тільки після цього визначають опір елементів з паралельним підключенням.

Підключення світлодіодів

Знаючи основи двох типів підключення елементів у ланцюзі, можна зрозуміти принцип створення схем різних електроприладів. Розглянемо приклад. Схема підключення світлодіодів багато в чому залежить від напруги джерела струму. При невеликій напрузі мережі (до 5) світлодіоди підключають послідовно. Знизити рівень електромагнітних перешкод в цьому випадку допоможе конденсатор прохідного типу та лінійні резистори. Провідність світлодіодів збільшують за рахунок використання системних модуляторів. При напрузі мережі 12 В може використовуватися і послідовне і паралельне підключення мережі. У разі послідовного підключення використовують імпульсні блоки живлення. Якщо збирається ланцюг з трьох світлодіодів, то можна обійтися без підсилювача. Але якщо ланцюг буде включати більшу кількість елементів, то підсилювач необхідний. У другому випадку, тобто при паралельному підключенні, необхідне використання двох відкритих резисторів і підсилювача (з пропускною здатністю вище 3 А). Причому перший резистор встановлюється перед підсилювачем, а другий – після. При високій напрузі мережі (220 В) вдаються до послідовного підключення. При цьому додатково використовують операційні підсилювачі і знижуючі блоки живлення.