З’єднання споживачів електричної енергії

Споживачі електричної енергії можуть з'єднуватися між собою послідовно, паралельно і змішано.

Послідовне з'єднання утворюють резистори, до кінця першого з яких приєднано початок другого, до кінця другого - початок третього і т.д. (Рис.9).

При такому способі з'єднання через все резистори разом і кожне окремо проходить один і той же струм:

Загальний опір послідовно з'єднаних резисторів одно їх сумі:

Падіння напруги на першому резисторі U1 = I · R1. на другому U2 = I · R2. на третьому U3 = I · R3. на деякому n-му резистори Un = I · Rn .Сумма падінь напруги на послідовно з'єднаних резисторах дорівнює напрузі на затискачах джерела

Згідно із законом Ома сила т ока в ланцюзі

де U - напруга на затискачах джерела струму, В;

R - загальний опір кола, Ом;

Паралельне з'єднання складають резистори, початки яких зведені в одну точку, а кінці - в іншу. (Рис.10) Паралельно з'єднані резистори утворюють гілки (розгалуження). Струм в загальній точці розподіляється по окремим галузям. Через менший резистор тече більший струм, а через більший - менший, тобто струми по гілках розподіляються обернено пропорційно величині опорів (по закону Ома). Зі збільшенням числа гілок результуюче значення опору зменшується.

При паралельному з'єднанні споживачів напруга на них рівні між собою:

Сила струму в кожній їх гілок

З наведених виразів випливає, що або в загальному вигляді

Тобто струми в гілках розподіляються обернено пропорційно їх опорам.

Сила струму в нерозгалужене частини ланцюга дорівнює сумі струмів в паралельних гілках

З огляду на останні співвідношення і рівності, отримаємо формулу для розрахунку загального (еквівалентного) опору при паралельному з'єднанні споживачів:

де R - загальний опір розгалуження;

- загальна провідність розгалуження;

- провідності окремих гілок.

При паралельному з'єднанні загальна провідність розгалуження дорівнює сумі провідностей гілок

Якщо відома загальна провідність розгалуження, то загальне еквівалентний опір

Змішане опір утворюється, якщо резистори в ланцюзі з'єднані послідовно, а інші паралельно (рис.11).

При розрахунку ланцюгів зі змішаним з'єднанням приймачів користуються правилами і співвідношеннями, раніше отриманими для послідовного і паралельного з'єднання. Ланцюг розбивають на окремі ділянки, що складаються з послідовно і паралельно з'єднаних споживачів, і визначають еквівалентні опори для кожної з ділянок, а потім і для всього ланцюга.

Для розрахунку складних електричних ланцюгів застосовують різні методи, які засновані на двох законах (правилах) Кірхгофа.

При формулюванні законів Кірхгофа користуються поняттями «вузол», «гілка» і «контур» електричного кола.

Вузлом електричного кола називається точка, в якій поєднуються три або більше число проводів або гілок;

Гілкою називається окрему ділянку ланцюга, розташований між двома вузлами.

Контуром називають будь-яку замкнену групу послідовно з'єднаних між собою гілок.

Перший закон Кірхгофа. Сума струмів, що приходять до вузла ланцюга, дорівнює сумі струмів. що йдуть від цього вузла (рис.12). Наприклад, на рис.12 до вузла А приходять струми I1 і I2. а йдуть струми I4 і I3 .. значить,

або, в загальному вигляді,