Koja je razlika između serijskih i paralelnih krugova?

Topologija kruga je fascinantna i iznenađujuće dostupna obitelj koncepata. Danas ćemo istražiti razliku između serijskih i paralelnih krugova.

Što je serijski krug? Štoviše, što je paralelni krug? Čak i ako nemate pojma, već vam možemo reći da vjerojatno koristite obje vrste sklopova svaki dan u životu.

Razumijevanje razlike između serijskog i paralelnog kruga: definicija i ključni koncepti

Najjednostavnije rečeno: serijski krug nudi struju električne energije jedan idealan put kroz labirint. Paralelni krugovi, s druge strane, konfigurirani su tako da postoje dva ili više puteva kroz strujni krug da struja slijedi. Ove vrste strujnih krugova smatraju se "paralelnim" jer se staza grananja struje odvija uz sebe dok istovremeno prolazi kroz obje petlje.

Ponašanje struje u paralelnom krugu dok prolazi kroz strujni krug uvelike je određeno činjenicom da je an električna struja će tražiti područja najnižeg napona u danom sustavu, zauzimajući ta područja na bilo koji način.

Nije baš tako jednostavno, ali bit će vam drago znati da ovdje postoji samo nekoliko drugih pravila. Što točno određuje putanju struje najmanjeg otpora?

Povezano: Kako provjeriti napon multimetrom

Serija vs. Paralelni krugovi: Što se ovdje događa u Toledu?

Kako bismo vizualizirali ovaj fenomen, pozvat ćemo nekoliko ključnih riječi iz rječnika koje treba imati na umu:

• Trenutno: Električna energija, izvučena iz izvora i vezana vodom.
• Izvor: Odakle dolazi struja? Baterija? Munja?
• Cijev: Sve što je dovoljno vodljivo da povuče struju iz svog izvora. Bakrena žica unutar kabela za punjenje vašeg pametnog telefona jedan je primjer električnog voda koji vodi struju od vašeg računala ili od blok punjača do baterije kojoj je potrebno punjenje.
• Zatvoreni krug: Zatvorena električna mreža, ona u kojoj struja ima izravan put natrag do izvora, tvoreći potpunu, kontinuiranu i neprekinutu petlju.
• napon: Mjera potencijalne energije po jedinici kada se bilo koje dvije točke u krugu uspoređuju jedna s drugom. Ovo je mehanizam kojim struja pronalazi svoj put kroz strujni krug; višak napona u jednom dijelu sustava teče do točaka nižeg napona, neprestano tražeći ravnotežu.
• Otpornost: Bilo koji faktor koji inhibira kompenzaciju napona i protok. Silikon je jedan primjer vrlo otpornog, izolacijskog materijala koji se obično koristi u elektronici. Otporni materijal koristi se za usmjeravanje strujanja struje kroz strujni krug i za sprječavanje njegovog izlaska iz vodova.

Kada vizualiziramo električnu struju, imamo posla s prijenosom elektrona od atoma do atoma duž kanala. Objekt postaje pozitivno ili negativno nabijen kada oko njega visi više elektrona nego protona, koji ne napuštaju atom sami od sebe.

Elektroni su valuta električne energije. Ovaj prijenos elektrona sastavni je od načina na koji se struja prenosi svakim atomom kanala.

Kako elektroni prolaze kroz serijski i paralelni krug?

Razmislite o svim tim elektronima koji voze tračnicama kanala kao da su mali automobili koji se voze minijaturnom super-autocestom.

U zatvorenom, potpunom krugu, električna energija prati svoj vod do mjesta gdje će na kraju "potonuti" - tj. točku najnižeg napona dostupnog struji, mjesto na kojem će se fizički osjećati najviše prisiljeno ići. Električna energija prolazi kroz zatvoreni sustav uredno i kontinuirano, njen ukupni očuvani napon prirodno se distribuira kroz sustav, pretpostavljajući specifično kvantno stanje.

U paralelnom krugu, umjesto da se uvijek iznova putuje kroz ovu jednu, jednu, petlju stazu, postoje "rampe" i "off-ramps", čvorišta pristupa koja trenutno nude alternativnu slikovitu rutu kroz dvije ili više paralelnih grana. Jednostavno stanje u petlji sada se mnogo drugačije distribuira u krugu.

Povezano: Ideje za projekte DIY elektronike za studente inženjerstva

Napon u paraleli: Kirchhoffovi zakoni kola

Vidjeli smo paralelne krugove opisane kao do neke mjere nalik na razgranate krvne žile. Cijela mreža podržava protok krvi kroz svaku venu i kapilaru, dopirući do svakog kuta tijela s kojim je sustav povezan.

Njemački fizičar Gustav Kirchhoff bio je jedan od prvih koji je matematički formalizirao analizu sklopova. Uspio je pojednostaviti ponašanje elektriciteta u strujnom krugu koristeći dva fizikalna zakona koja idu ruku pod ruku.

Struja koja teče kroz bilo koji strujni krug fizički se pokorava ovim zakonima, bez obzira na sve:

1. Energija koja teče u čvor ili sjecište razgranatog kruga uvelike je jednaka energiji koja teče iz njega, čuvajući neto ukupni naboj sustava.
2. Ukupni zbroj neto potencijalnih električnih razlika u cijelom sustavu mora biti jednak nuli. Komponente napajanja, kao što su baterije, pridonose ovoj sumi, napajajući komponente koje troše energiju, kao što su otpornici ili uređaji poput žarulja.

Obje pojašnjavaju što točno upravlja ponašanjem struje kroz bilo koji krug. Ova druga točka, međutim, posebno je zanimljiva.

U suštini, ovaj drugi zakon tvrdi da svaki elektron koji prolazi kroz krug mora dobiti točno onoliko energije koliko izgubi na tom putu. Ako bilo koji od uvjeta nije zadovoljen, put koji se razmatra nije održiv put kroz koji struja može teći prirodno.

Povezano: Niskobudžetni DIY elektronički projekti za početnike

Primjeri serijskih i paralelnih krugova

Najčešći primjer napona u paraleli vs. u seriji: Božićna svjetla. Točnije, moderne žice vs. vintage svjetla.

Izvorno, božićna svjetla su se nanizala u serijama, jednosmjerni lanac žarulja; ako jedna žarulja pokvari, cijela stvar se gasi, i prije izgorjele žarulje i poslije. Krug je sada otvoren i zapravo je prekinut.

Žalosno je stanje stvari, ali ne dopustite da vam ovaj prvi primjer pokvari sklopove u nizu. Još uvijek postoje mnoge okolnosti u kojima su serijski krugovi zapravo prikladna vrsta kruga za odabir:

• Jednostavne naprave koje upravljaju samo jednim uređajem—male LED svjetiljke u nekim igračkama, na primjer
• Svjetiljka ili bilo koji drugi jednostavan uređaj koji se pokreće okretanjem prekidača
• Osigurač koji štiti veliki uređaj poput perilice rublja od prekomjerne struje; oni su povezani u serijski krug tako da se serija prekida kao posljedica kada se osigurač aktivira

Nasuprot tome, paralelni krugovi su dizajnirani da ostanu u radu u svim uvjetima. Moderne božićne svjetiljke koriste paralelni krug kako bi spriječile, na primjer, gore spomenutu nesretnu blagdansku katastrofu. Čak i ako ostane samo jedna žarulja, ona će i dalje moći svijetliti.

Drugi uobičajeni primjeri paralelnih krugova uključuju sljedeće:

• Automobilska svjetla su spojena paralelno tako da jedna strana ostaje funkcionalna čak i ako druga strana pokvari
• Komercijalni sustavi zvučnika koriste paralelne sklopove iz istog razloga
• Ulične svjetiljke se oslanjaju na napon paralelno kako bi većina ulice bila osvijetljena

Ni paralelni ni serijski krugovi ne bi se trebali smatrati "boljim" ili "gorim" od drugih - oba su nevjerojatno korisna na svoj način u različitim okolnostima. Ako znate što trebate postići sa krugom koji dizajnirate, strana ograde kojoj pripadate trebala bi biti potpuno očita.

Povezano: Što je multimetar i gdje ga možete koristiti?

Osnove sklopova: paralelni i serijski sklopovi i zašto su oba važna

Struja je opasna. Razumijevanje funkcioniranja sklopova jedan je od načina da se zaštitite, bez obzira na to u što se slučajno upuštate.

Dobra vijest: ako ste u mogućnosti shvatiti ove koncepte i druge u ovom polju, bit ćete naoružani i spremni sa svime što trebate znati kako biste spriječili da vaš projekt ispeče vaše tijelo živo poput kokoši grumen. Uzmi to od nekoga tko je bio tamo.

Koja je razlika između AC i DC i kako ih možete pretvoriti?

Zbunjuje vas izmjenična i istosmjerna struja? Čitajte dalje da biste saznali razlike i kako se AC i DC mogu pretvoriti.

Pročitajte dalje

O autoru