Mis vahe on jada- ja paralleelahelatel?

Vooluahela topoloogia on põnev ja üllatavalt juurdepääsetav kontseptsioonide perekond. Täna uurime erinevust jada- ja paralleelahelate vahel.

Mis on jadalülitus? Veelgi enam, mis on paralleelahel? Isegi kui teil pole aimugi, võime teile juba öelda, et tõenäoliselt kasutate mõlemat tüüpi vooluringe igal oma elupäeval.

Jadaahela ja paralleelahela erinevuse mõistmine: määratlus ja põhimõisted

Kõige lihtsamates tingimustes: jadalülitus pakub elektrivoolu üks ideaalne tee läbi labürindi. Paralleelsed ahelad, teisalt on konfigureeritud nii, et neid on kaks või enam teed läbi vooluahela, et vool järgiks. Seda tüüpi vooluahelaid peetakse "paralleelseteks", kuna voolu hargnemisrada kulgeb mõlemat ahelat samaaegselt läbides kõrvuti iseendaga.

Voolu käitumise paralleelses vooluringis vooluringi läbimisel määrab suuresti asjaolu, et an elektrivool otsib antud süsteemis madalaima pingega piirkondi, hõivates need alad igal võimalikul viisil.

See pole täpselt nii lihtne, kuid teil on hea meel teada, et siin on tõesti ainult mõned muud reeglid. Mis täpselt määrab voolu vähima takistuse tee?

Seotud: Kuidas kontrollida pinget multimeetriga

Seeria vs. Paralleelsed vooluringid: mis Toledos siin toimub?

Selle nähtuse visualiseerimiseks kutsume esile mõned võtmesõnastiku sõnad, mida meeles pidada:

• Praegune: elektrienergia, mis saadakse allikast ja on ühendatud juhtmega.
• Allikas: Kust tuleb elekter? Aku? Piksenool?
• Kanal: kõik, mis on piisavalt juhtiv, et juhtida selle allikast elektrit edasi. Nutitelefoni laadimiskaabli sees olev vasktraat on üks näide elektrijuhtmest, mis juhib voolu teie arvutist või plokklaadijast laadimist vajava akuni.
• Suletud ahel: suletud elektrivõrk, milles voolul on otsene tee tagasi allikani, moodustades tervikliku, pideva ja katkematu ahela.
• Pinge: potentsiaalse energia mõõt ühiku kohta, kui ahela mis tahes kahte punkti võrreldakse üksteisega. See on mehhanism, mille abil vool leiab tee läbi ahela; ülepinge ühes süsteemi osas voolab madalama pingega punktidesse, otsides pidevalt tasakaalu.
• Vastupidavus: mis tahes tegur, mis takistab pinge kompenseerimist ja voolu. Silikoon on üks näide väga vastupidavast isolatsioonimaterjalist, mida tavaliselt elektroonikas kasutatakse. Vastupidavat materjali kasutatakse elektrivoolu suunamiseks kogu vooluringis ja selle väljapääsu takistamiseks.

Elektrivoolu visualiseerimisel tegeleme elektronide ülekandega aatomilt aatomile mööda kanalit. Objekt saab positiivselt või negatiivselt laetud, kui selle ümber ripub rohkem elektrone kui prootoneid, mis ei lahku aatomist iseenesest.

Elektronid on elektri valuuta. See elektronide ülekanne on lahutamatu osa sellest, kuidas voolu edastavad kõik kanali aatomid.

Kuidas elektronid läbivad nii jada- kui ka paralleelahelaid?

Mõelge kõikidele nendele elektronidele, mis sõidavad mööda kanali rööpaid, nagu oleksid need väikesed autod, mis sõidavad miniatuursel superkiirteel.

Suletud täielikus vooluringis järgib elekter oma kanalit sinna, kuhu see lõpuks "vajub" - see tähendab voolule saadaoleva madalaima pinge punkt, koht, kuhu see on füüsiliselt kõige sunnitud mine. Elekter liigub läbi suletud süsteemi korralikult ja pidevalt, selle kogukonserveeritud pinge jaotub kogu süsteemis loomulikult, eeldades konkreetset kvantolekut.

Paralleelses vooluringis on selle asemel, et ikka ja jälle mööda seda ühte silmustega rada läbida, "rampid" ja "kaldteed" - juurdepääsupunktid, mis pakuvad voolule alternatiivset maalilist teed läbi kahe või enama paralleelse haru. Lihtne silmus olek jaotub nüüd kogu vooluringis palju erinevalt.

Seotud: DIY elektroonikaprojektiideed inseneriüliõpilastele

Paralleelpinge: Kirchhoffi vooluahela seadused

Oleme näinud paralleelseid ahelaid, mis meenutavad mingil määral hargnevaid veresooni. Kogu võrk toetab verevoolu läbi iga veeni ja kapillaari, jõudes igasse kehanurka, millega süsteem on ühendatud.

Saksa füüsik Gustav Kirchhoff oli üks esimesi, kes vormistas vooluringianalüüsi matemaatiliselt. Ta suutis lihtsustada elektri käitumist ahelas, kasutades kahte füüsikaseadust, mis käivad käsikäes.

Mis tahes vooluringi läbiv vool järgib füüsiliselt neid seadusi, olenemata sellest:

1. Sõlmesse või hargneva ahela ristumiskohta voolav energia on suures osas võrdne sealt välja voolava energiaga, säilitades süsteemi neto kogulaengu.
2. Elektriliste netopotentsiaalide erinevuste kogusumma kogu süsteemis peab võrduma nulliga. Toitekomponendid, nagu akuelemendid, annavad sellele summale oma osa energiat tarbivatest komponentidest, nagu takistid või seadmed, nagu elektripirnid.

Mõlemad selgitavad täpselt, mis täpselt reguleerib voolu käitumist mis tahes vooluahela kaudu. See teine ​​punkt on aga eriti huvitav.

Põhimõtteliselt kinnitab see teine ​​seadus, et iga ahelat läbiv elektron peab saama täpselt nii palju energiat, kui ta teel kaotab. Kui kumbki nõue ei ole täidetud, ei ole vaadeldav tee voolu loomulikuks läbimiseks elujõuline.

Seotud: Madala eelarvega DIY elektroonikaprojektid algajatele

Jada- ja paralleellülituste näited

Kõige tavalisem näide pingest paralleelselt vs. sarjas: jõulutuled. Täpsemalt tänapäevased keelpillid vs. vintage tuled.

Algselt ühendati jõulutuled järjestikku, ühesuunaline pirnide kett; ühe pirni rikke korral kustub kogu asi nii enne läbipõlenud pirni kui ka pärast seda. Ahel on nüüd avatud ja tegelikult katki.

Asjade seis on kahetsusväärne, kuid ärge laske sellel esimesel näitel teie jaoks järjestikuseid vooluringe rikkuda. On ikka veel palju olukordi, kus jadaahelad on tegelikult sobiv vooluahela tüüp, mida valida:

• Lihtsad seadmed, mis juhivad ainult ühte seadet – näiteks mõnede mänguasjade väikesed LED-tuled
• Taskulamp või mõni muu lihtne seade, mida käivitab lüliti klapp
• Kaitsme, mis kaitseb suurt seadet nagu pesumasin liigvoolu eest; need on ühendatud jadaahelasse, nii et seeria katkeb kaitsme käivitamisel

Seevastu paralleelsed ahelad on loodud töötama mis tahes tingimustes. Kaasaegsed jõulutuled kasutavad paralleelset vooluringi, et vältida näiteks eelmainitud õnnetut pühadekatastroofi. Isegi kui seisma jääb ainult üks pirn, suudab see ikkagi särada.

Teised paralleelsete vooluahelate tavalised näited on järgmised:

• Auto esituled on ühendatud paralleelselt, nii et üks külg jääb töökorras ka siis, kui teine ​​külg ebaõnnestub
• Kaubanduslikud kõlarisüsteemid kasutavad paralleelseid ahelaid samal põhjusel
• Tänavalambid sõltuvad paralleelsest pingest, et hoida suurem osa tänavast valgustatuna

Ei paralleelseid ega jadalülitusi ei tohiks pidada "paremaks" ega "halvemaks" kui teine ​​- mõlemad on erinevates tingimustes omal moel uskumatult kasulikud. Kui teate, mida peate kavandatava vooluringiga saavutama, peaks aia pool, kuhu kuulute, olema täiesti selge.

Seotud: Mis on multimeeter ja kus seda kasutada?

Põhitõed vooluringide kohta: paralleel- ja jadavooluringid ning miks mõlemad on olulised

Elekter on ohtlik. Ringkondade toimimise mõistmine on üks viis end turvaliselt hoida, olenemata sellest, millesse juhtute.

Hea uudis: kui suudate mõista neid ja teisi selle valdkonna kontseptsioone, olete relvastatud ja valmis koos kõigega, mida peate teadma, et teie projekt ei praadiks teie keha nagu kana kullatükk. Võtke see kelleltki, kes on seal olnud.

Mis vahe on vahelduvvoolu ja alalisvoolu vahel ning kuidas neid teisendada?

Kas olete vahelduv- ja alalisvoolust segaduses? Lugege edasi, et saada teada, millised on erinevused ja kuidas vahelduv- ja alalisvoolu saab teisendada.

Loe edasi

Autori kohta