ต้องการคำนวณความต้านทานของวงจรอนุกรม ขนาน หรือวงจรรวมหรือไม่? จำเป็นถ้าไม่อยากเผากระดาน! บทความนี้จะบอกวิธีการทำ ก่อนที่จะอ่าน โปรดทำความเข้าใจว่าตัวต้านทานไม่มี "จุดเริ่มต้น" และไม่มี "จุดสิ้นสุด" คำเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยให้เข้าใจเนื้อหาที่นำเสนอ

ขั้นตอน

ความต้านทานแบบอนุกรม

ความต้านทานของวงจรขนาน

ความต้านทานของวงจรรวม

ข้อเท็จจริงบางประการ

1. วัสดุนำไฟฟ้าทุกชนิดมีความต้านทานอยู่บ้าง ซึ่งก็คือความต้านทานของวัสดุต่อกระแสไฟฟ้า
2. ความต้านทานวัดเป็นโอห์ม สัญลักษณ์ของหน่วยวัดโอห์มคือ Ω
3. วัสดุที่ต่างกันจะมีค่าความต้านทานต่างกัน
   • ตัวอย่างเช่น ความต้านทานของทองแดงคือ 0.0000017 โอห์ม/ซม.3
   • ความต้านทานเซรามิกอยู่ที่ประมาณ 10 14 โอห์ม/ซม. 3
4. ยิ่งค่าความต้านทานสูง ความต้านทานกระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้น ทองแดงซึ่งมักใช้ในสายไฟฟ้ามีความต้านทานต่ำมาก ในทางกลับกัน เซรามิกมีความต้านทานสูงมาก ซึ่งทำให้เป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม
5. การทำงานของวงจรทั้งหมดขึ้นอยู่กับประเภทของการเชื่อมต่อที่คุณเลือกเพื่อเชื่อมต่อตัวต้านทานในวงจรนั้น
6. ยู=ไออาร์. นี่คือกฎของโอห์ม ซึ่งก่อตั้งโดย Georg Ohm ในช่วงต้นทศวรรษ 1800 หากคุณได้รับตัวแปรสองตัวใดๆ เหล่านี้ คุณจะพบตัวแปรตัวที่สามได้อย่างง่ายดาย
   • U=IR: แรงดันไฟฟ้า (U) เป็นผลจากกระแส (I) * คูณด้วยความต้านทาน (R)
   • I=U/R: กระแสไฟฟ้าคือผลหารของแรงดันไฟฟ้า (U) ۞ ความต้านทาน (R)
   • R=U/I: ความต้านทานคือผลหารของแรงดันไฟฟ้า (U) ÷ กระแส (I)

• ข้อควรจำ: ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนาน กระแสไหลผ่านวงจรได้หลายเส้นทาง ดังนั้นในวงจรดังกล่าว ความต้านทานรวมจะน้อยกว่าความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัว ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม กระแสจะไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจร ดังนั้นความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัวจึงบวกกับความต้านทานรวม
• ความต้านทานรวมในวงจรขนานจะน้อยกว่าความต้านทานของตัวต้านทานความต้านทานต่ำสุดตัวเดียวในวงจรนั้นเสมอ ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมจะมากกว่าความต้านทานของตัวต้านทานความต้านทานสูงสุดตัวเดียวในวงจรนั้นเสมอ

การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทาน ซึ่งเป็นสูตรการคำนวณที่ได้มาจากกฎของโอห์มและกฎของ Kirchhoff เป็นการรวมองค์ประกอบต่างๆ ในวงจรไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุด เมื่อเชื่อมต่อตัวนำแบบขนานองค์ประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปจะเชื่อมต่อกันด้วยหน้าสัมผัสทั้งสองด้านตามลำดับ การเชื่อมต่อกับวงจรทั่วไปนั้นดำเนินการอย่างแม่นยำโดยจุดสำคัญเหล่านี้

Gif?x15027" alt="มุมมองทั่วไป" width="600" height="333">!}

มุมมองทั่วไป

คุณสมบัติของการรวม

ตัวนำที่เชื่อมต่อในลักษณะนี้มักจะเป็นส่วนหนึ่งของโซ่ที่ซับซ้อนซึ่งมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของแต่ละส่วนด้วย

คุณลักษณะต่อไปนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับการรวมดังกล่าว:

• แรงดันไฟฟ้ารวมในแต่ละสาขาจะมีค่าเท่ากัน
• กระแสไฟฟ้าที่ไหลในความต้านทานใดๆ ก็ตามจะแปรผกผันกับค่าของค่าที่ระบุเสมอ

ในกรณีเฉพาะเมื่อตัวต้านทานทั้งหมดที่ต่อแบบขนานมีค่าระบุเท่ากัน กระแส "แต่ละตัว" ที่ไหลผ่านตัวต้านทานเหล่านี้จะเท่ากันด้วย

การคำนวณ

ความต้านทานขององค์ประกอบนำไฟฟ้าจำนวนหนึ่งที่เชื่อมต่อแบบขนานนั้นถูกกำหนดโดยใช้รูปแบบการคำนวณที่รู้จักกันดีซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของพวกมัน (ส่วนกลับของค่าความต้านทาน)

กระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำแต่ละตัวตามกฎของโอห์มสามารถพบได้โดยสูตร:

I= U/R (หนึ่งในตัวต้านทาน)

หลังจากทำความคุ้นเคยกับหลักการทั่วไปในการคำนวณองค์ประกอบของลูกโซ่ที่ซับซ้อนแล้ว คุณสามารถไปยังตัวอย่างการแก้ปัญหาเฉพาะของชั้นเรียนนี้ได้

การเชื่อมต่อทั่วไป

ตัวอย่างหมายเลข 1

บ่อยครั้งเพื่อที่จะแก้ปัญหาที่นักออกแบบต้องเผชิญในท้ายที่สุดจำเป็นต้องได้รับการต่อต้านที่เฉพาะเจาะจงโดยการรวมองค์ประกอบหลายอย่างเข้าด้วยกัน เมื่อพิจารณาเวอร์ชันที่ง่ายที่สุดของวิธีแก้ปัญหา สมมติว่าความต้านทานรวมของสายโซ่ขององค์ประกอบหลายอย่างควรเป็น 8 โอห์ม ตัวอย่างนี้ต้องพิจารณาแยกกันด้วยเหตุผลง่ายๆ ว่าในชุดความต้านทานมาตรฐานไม่มีค่าระบุที่ 8 โอห์ม (มีเพียง 7.5 และ 8.2 โอห์ม)

วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดนี้สามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อองค์ประกอบที่เหมือนกันสององค์ประกอบที่มีความต้านทาน 16 โอห์ม (พิกัดดังกล่าวมีอยู่ในซีรีย์ตัวต้านทาน) ตามสูตรที่ให้ไว้ข้างต้น ความต้านทานรวมของโซ่ในกรณีนี้จะคำนวณได้ง่ายมาก

มันตามมาจากมัน:

16x16/32=8 (โอห์ม) นั่นคือ เท่ากับที่ต้องการพอดี

ด้วยวิธีที่ค่อนข้างง่ายนี้ คุณสามารถแก้ปัญหาการสร้างความต้านทานรวมเท่ากับ 8 โอห์มได้

ตัวอย่างหมายเลข 2

อีกตัวอย่างทั่วไปของการก่อตัวของความต้านทานที่ต้องการ เราสามารถพิจารณาการสร้างวงจรที่ประกอบด้วยตัวต้านทาน 3 ตัว

ค่า R ทั้งหมดของการเชื่อมต่อดังกล่าวสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานในตัวนำ

Gif?x15027" alt="Example" width="600" height="395">!}

ตามค่าที่ระบุในภาพความต้านทานรวมของโซ่จะเท่ากับ:

1/ขวา = 1/200+1/220+1/470 = 0.0117;

R=1/0.0117 = 85.67 โอห์ม

เป็นผลให้เราพบความต้านทานรวมของห่วงโซ่ทั้งหมดที่ได้รับจากการเชื่อมต่อแบบขนานขององค์ประกอบทั้งสามโดยมีค่าระบุ 200, 240 และ 470 โอห์ม

สำคัญ!วิธีนี้ยังใช้ได้เมื่อคำนวณจำนวนตัวนำหรือผู้บริโภคที่เชื่อมต่อแบบขนานโดยพลการ

ควรสังเกตว่าด้วยวิธีการเชื่อมต่อองค์ประกอบที่มีขนาดต่างกันนี้ความต้านทานรวมจะน้อยกว่าค่าที่น้อยที่สุด

การคำนวณวงจรรวม

วิธีการพิจารณายังสามารถใช้ในการคำนวณความต้านทานของวงจรที่ซับซ้อนหรือรวมกันซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งชุด บางครั้งเรียกว่าผสม เนื่องจากทั้งสองวิธีใช้พร้อมกันเมื่อสร้างโซ่ การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวต้านทานแสดงในรูปด้านล่าง

Gif?x15027" alt="Mixed Schema" width="600" height="209">!}

โครงการผสม

เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น ก่อนอื่นเราจะแบ่งตัวต้านทานทั้งหมดตามประเภทของการเชื่อมต่อออกเป็นสองกลุ่มอิสระ หนึ่งในนั้นคือการเชื่อมต่อแบบอนุกรม และอย่างที่สองคือการเชื่อมต่อแบบขนาน

จากแผนภาพด้านบนจะเห็นได้ว่าองค์ประกอบ R2 และ R3 เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม (รวมกันเป็นกลุ่ม 2) ซึ่งในทางกลับกันจะเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทาน R1 ซึ่งเป็นของกลุ่ม 1

เนื้อหา:

การไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าจะดำเนินการผ่านตัวนำในทิศทางจากแหล่งกำเนิดไปยังผู้บริโภค วงจรเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สายทองแดงและเครื่องรับไฟฟ้าในปริมาณที่กำหนดซึ่งมีความต้านทานต่างกัน วงจรไฟฟ้าใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวนำทั้งนี้ขึ้นอยู่กับงานที่ทำ ในบางกรณี สามารถใช้การเชื่อมต่อทั้งสองประเภทได้ จากนั้นตัวเลือกนี้จะเรียกว่าแบบผสม แต่ละวงจรมีลักษณะและความแตกต่างของตัวเองจึงต้องคำนึงถึงล่วงหน้าเมื่อออกแบบวงจรการซ่อมและบำรุงรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้า

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำ

ในวิศวกรรมไฟฟ้า การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวนำในวงจรไฟฟ้ามีความสำคัญอย่างยิ่ง ในหมู่พวกเขามักใช้รูปแบบการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำซึ่งถือว่าการเชื่อมต่อแบบเดียวกันของผู้บริโภค ในกรณีนี้ การรวมในวงจรจะดำเนินการทีละรายการตามลำดับความสำคัญ นั่นคือจุดเริ่มต้นของผู้บริโภครายหนึ่งเชื่อมต่อกับจุดสิ้นสุดของอีกรายหนึ่งโดยใช้สายไฟโดยไม่มีสาขาใด ๆ

คุณสมบัติของวงจรไฟฟ้าดังกล่าวสามารถพิจารณาได้โดยใช้ตัวอย่างส่วนของวงจรที่มีโหลดสองตัว ควรกำหนดกระแสแรงดันและความต้านทานในแต่ละอันตามลำดับเป็น I1, U1, R1 และ I2, U2, R2 จึงได้ความสัมพันธ์ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณดังนี้ I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2 ข้อมูลที่ได้รับได้รับการยืนยันในทางปฏิบัติโดยการวัดด้วยแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์ของส่วนที่เกี่ยวข้อง

ดังนั้นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวนำจึงมีคุณสมบัติเฉพาะดังต่อไปนี้:

• ความแรงของกระแสในทุกส่วนของวงจรจะเท่ากัน
• แรงดันไฟฟ้ารวมของวงจรคือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในแต่ละส่วน
• ความต้านทานรวมรวมถึงความต้านทานของตัวนำแต่ละตัวด้วย

อัตราส่วนเหล่านี้เหมาะสำหรับตัวนำไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ค่าความต้านทานรวมจะสูงกว่าความต้านทานของตัวนำแต่ละตัวเสมอ นี่เป็นเพราะความยาวรวมที่เพิ่มขึ้นเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม ซึ่งทำให้มีความต้านทานเพิ่มขึ้นด้วย

หากคุณเชื่อมต่อองค์ประกอบที่เหมือนกันในอนุกรม n คุณจะได้ R = n x R1 โดยที่ R คือความต้านทานรวม R1 คือความต้านทานขององค์ประกอบหนึ่งตัว และ n คือจำนวนองค์ประกอบ ในทางกลับกัน แรงดันไฟฟ้า U แบ่งออกเป็นส่วนเท่าๆ กัน ซึ่งแต่ละส่วนมีค่าน้อยกว่ามูลค่ารวม n เท่า ตัวอย่างเช่น หากหลอด 10 หลอดที่มีกำลังเท่ากันเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าในหลอดใดหลอดหนึ่งจะเป็น: U1 = U/10 = 22 โวลต์

ตัวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมมีลักษณะเฉพาะที่โดดเด่น หากอย่างน้อยหนึ่งในนั้นล้มเหลวระหว่างการทำงาน กระแสจะหยุดในวงจรทั้งหมด ตัวอย่างที่เด่นชัดที่สุดคือเมื่อหลอดไฟขาดในวงจรอนุกรมนำไปสู่ความล้มเหลวของทั้งระบบ หากต้องการระบุหลอดไฟที่ขาด คุณจะต้องตรวจสอบพวงมาลัยทั้งหมด

การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำ

ในเครือข่ายไฟฟ้า ตัวนำสามารถเชื่อมต่อได้หลายวิธี: แบบอนุกรม, แบบขนานและแบบรวมกัน ในหมู่พวกเขาการเชื่อมต่อแบบขนานเป็นทางเลือกเมื่อตัวนำที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดเชื่อมต่อกัน ดังนั้นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของโหลดจึงเชื่อมต่อเข้าด้วยกันและตัวโหลดเองก็ขนานกัน วงจรไฟฟ้าอาจมีตัวนำตั้งแต่ 2, 3 เส้นขึ้นไปเชื่อมต่อแบบขนาน

หากเราพิจารณาการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน ความแรงของกระแสในช่วงหลังสามารถศึกษาได้โดยใช้วงจรต่อไปนี้ ใช้หลอดไส้สองหลอดที่มีความต้านทานเท่ากันและเชื่อมต่อแบบขนาน เพื่อการควบคุม หลอดไฟแต่ละดวงจะเชื่อมต่อกัน นอกจากนี้ยังใช้แอมป์มิเตอร์อีกตัวเพื่อตรวจสอบกระแสทั้งหมดในวงจร วงจรทดสอบเสริมด้วยแหล่งพลังงานและกุญแจ

หลังจากปิดกุญแจแล้ว คุณจะต้องตรวจสอบการอ่านค่าของเครื่องมือวัด แอมมิเตอร์บนหลอดไฟหมายเลข 1 จะแสดง I1 ปัจจุบัน และบนหลอดไฟหมายเลข 2 จะแสดง I2 ปัจจุบัน แอมมิเตอร์ทั่วไปแสดงค่ากระแสเท่ากับผลรวมของกระแสของแต่ละวงจรที่เชื่อมต่อแบบขนาน: I = I1 + I2 หากหลอดไฟหลอดใดหลอดหนึ่งขาด หลอดไฟอีกหลอดจะทำงานได้ตามปกติ ซึ่งต่างจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ดังนั้นจึงใช้การเชื่อมต่อแบบขนานของอุปกรณ์ในเครือข่ายไฟฟ้าภายในบ้าน

เมื่อใช้วงจรเดียวกันคุณสามารถตั้งค่าความต้านทานที่เท่ากันได้ เพื่อจุดประสงค์นี้จะมีการเพิ่มโวลต์มิเตอร์ลงในวงจรไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าในการเชื่อมต่อแบบขนานได้ในขณะที่กระแสไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม นอกจากนี้ยังมีจุดตัดสำหรับตัวนำที่เชื่อมต่อหลอดทั้งสองด้วย

จากการวัด แรงดันไฟฟ้ารวมสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานจะเป็น: U = U1 = U2 หลังจากนั้นคุณสามารถคำนวณความต้านทานที่เท่ากันซึ่งจะแทนที่องค์ประกอบทั้งหมดในวงจรที่กำหนดอย่างมีเงื่อนไข ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานตามกฎของโอห์ม I = U/R จะได้สูตรต่อไปนี้: U/R = U1/R1 + U2/R2 โดยที่ R คือความต้านทานที่เท่ากัน R1 และ R2 คือความต้านทานของทั้งคู่ หลอดไฟ U = U1 = U2 คือค่าแรงดันไฟฟ้าที่แสดงโดยโวลต์มิเตอร์

เราควรคำนึงถึงความจริงที่ว่ากระแสในแต่ละวงจรบวกกับความแรงของกระแสรวมของวงจรทั้งหมด ในรูปแบบสุดท้าย สูตรที่สะท้อนถึงความต้านทานที่เท่ากันจะมีลักษณะดังนี้: 1/R = 1/R1 + 1/R2 เมื่อจำนวนองค์ประกอบในกลุ่มดังกล่าวเพิ่มขึ้น จำนวนคำศัพท์ในสูตรก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ความแตกต่างในพารามิเตอร์พื้นฐานทำให้แหล่งจ่ายกระแสแตกต่างจากกัน ทำให้สามารถใช้ในวงจรไฟฟ้าต่างๆ ได้

การเชื่อมต่อตัวนำแบบขนานนั้นมีลักษณะเป็นค่าความต้านทานที่ค่อนข้างต่ำดังนั้นความแรงของกระแสจะค่อนข้างสูง ควรคำนึงถึงปัจจัยนี้เมื่อเสียบเครื่องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากเข้ากับเต้ารับ ในกรณีนี้กระแสไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้สายเคเบิลเกิดความร้อนสูงเกินไปและเกิดเพลิงไหม้ตามมา

กฎของอนุกรมและการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำ

กฎหมายเหล่านี้เกี่ยวกับการเชื่อมต่อตัวนำทั้งสองประเภทได้ถูกกล่าวถึงบางส่วนก่อนหน้านี้

เพื่อความเข้าใจและการรับรู้ที่ชัดเจนยิ่งขึ้นในแง่ของการปฏิบัติ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวนำ ควรพิจารณาสูตรตามลำดับที่แน่นอน:

• การเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะถือว่ากระแสไฟฟ้าเท่ากันในตัวนำแต่ละตัว: I = I1 = I2
• การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมของตัวนำนั้นอธิบายไว้แตกต่างกันในแต่ละกรณี ตัวอย่างเช่น เมื่อต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของตัวนำทั้งหมดจะเท่ากัน: U1 = IR1, U2 = IR2 นอกจากนี้ เมื่อต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าคือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของตัวนำแต่ละตัว: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR
• ความต้านทานรวมของวงจรในการเชื่อมต่อแบบอนุกรมประกอบด้วยผลรวมของความต้านทานของตัวนำแต่ละตัว โดยไม่คำนึงถึงจำนวน
• เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าของวงจรทั้งหมดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของตัวนำแต่ละตัว: U1 = U2 = U
• กระแสรวมที่วัดได้ในวงจรทั้งหมดเท่ากับผลรวมของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำทั้งหมดที่เชื่อมต่อแบบขนาน: I = I1 + I2

เพื่อการออกแบบเครือข่ายไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น คุณต้องมีความรู้ที่ดีเกี่ยวกับอนุกรมและการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำและกฎของมัน เพื่อค้นหาการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับสิ่งเหล่านี้

การเชื่อมต่อแบบผสมของตัวนำ

โดยทั่วไปเครือข่ายไฟฟ้าจะใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบผสมของตัวนำที่ออกแบบมาสำหรับสภาวะการทำงานเฉพาะ อย่างไรก็ตามการตั้งค่าส่วนใหญ่มักจะให้กับตัวเลือกที่สามซึ่งเป็นชุดของชุดค่าผสมที่ประกอบด้วยสารประกอบประเภทต่างๆ

ในวงจรผสมดังกล่าวมีการใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวนำโดยต้องคำนึงถึงข้อดีและข้อเสียเมื่อออกแบบเครือข่ายไฟฟ้า การเชื่อมต่อเหล่านี้ไม่เพียงแต่ประกอบด้วยตัวต้านทานแต่ละตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนที่ค่อนข้างซับซ้อนซึ่งมีองค์ประกอบหลายอย่างด้วย

การเชื่อมต่อแบบผสมจะคำนวณตามคุณสมบัติที่ทราบของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน วิธีการคำนวณประกอบด้วยการแบ่งวงจรออกเป็นส่วนประกอบที่เรียบง่ายกว่า ซึ่งคำนวณแยกกัน จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกัน

ความต้านทานของตัวนำ การเชื่อมต่อตัวนำแบบขนานและแบบอนุกรม

ความต้านทานไฟฟ้า- ปริมาณทางกายภาพที่แสดงคุณลักษณะของตัวนำเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน และเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ปลายตัวนำต่อความแรงของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ความต้านทานสำหรับวงจรกระแสสลับและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับอธิบายไว้ในแนวคิดเรื่องอิมพีแดนซ์และอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ ความต้านทาน (ตัวต้านทาน) เรียกอีกอย่างว่าส่วนประกอบวิทยุที่ออกแบบมาเพื่อแนะนำความต้านทานแบบแอคทีฟในวงจรไฟฟ้า

การต่อต้าน (มักมีสัญลักษณ์เป็นตัวอักษร รหรือ ร) ถือเป็นค่าคงที่สำหรับตัวนำที่กำหนดภายในขอบเขตจำกัด สามารถคำนวณได้เป็น

ร- ความต้านทาน;

คุณ- ความต่างศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ที่ปลายตัวนำ

ฉัน- ความแรงของกระแสที่ไหลระหว่างปลายตัวนำภายใต้อิทธิพลของความต่างศักย์

สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ตัวนำ (รูปที่ 1.9.1) ความแรงของกระแสในตัวนำทั้งหมดจะเท่ากัน:

ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้า คุณ 1 และ คุณ 2 บนตัวนำมีค่าเท่ากัน

ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานรวมของวงจรจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานของตัวนำแต่ละตัว

ผลลัพธ์นี้ใช้ได้กับตัวนำไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

ในการเชื่อมต่อแบบขนาน (รูปที่ 1.9.2) แรงดันไฟฟ้า คุณ 1 และ คุณ 2 บนตัวนำทั้งสองเหมือนกัน:

ผลลัพธ์นี้ตามมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า ณ จุดแยกปัจจุบัน (nodes กและ บี) ประจุไม่สามารถสะสมในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงได้ ตัวอย่างเช่นไปที่โหนด กทันเวลา ∆ ทีประจุรั่ว ฉันΔ ทีและประจุจะไหลออกจากโหนดไปพร้อมๆ กัน ฉัน 1 เดล ที + ฉัน 2Δ ที- เพราะฉะนั้น, ฉัน = ฉัน 1 + ฉัน 2 .

เขียนตามกฎของโอห์ม

เมื่อเชื่อมต่อตัวนำแบบขนาน ส่วนกลับของความต้านทานรวมของวงจรจะเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของความต้านทานของตัวนำที่เชื่อมต่อแบบขนาน

ผลลัพธ์นี้ใช้ได้กับตัวนำไฟฟ้าที่เชื่อมต่อแบบขนานจำนวนเท่าใดก็ได้

สูตรสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของตัวนำช่วยให้ในหลายกรณีสามารถคำนวณความต้านทานของวงจรที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทานหลายตัว ในรูป 1.9.3 แสดงตัวอย่างวงจรที่ซับซ้อนดังกล่าวและระบุลำดับการคำนวณ

ควรสังเกตว่าไม่สามารถคำนวณวงจรที่ซับซ้อนทั้งหมดซึ่งประกอบด้วยตัวนำที่มีความต้านทานต่างกันได้โดยใช้สูตรสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน ในรูป 1.9.4 แสดงตัวอย่างวงจรไฟฟ้าที่ไม่สามารถคำนวณด้วยวิธีข้างต้นได้

ไม่มีอะไรที่ง่ายสำหรับช่างไฟฟ้ามากกว่าการต่อหลอดไฟ แต่ถ้าคุณต้องประกอบโคมระย้าหรือเชิงเทียนที่มีหลายเฉดสี คำถามก็มักจะเกิดขึ้น: “วิธีเชื่อมต่อที่ดีที่สุดคืออะไร?” เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของหลอดไฟ เราจะมาจำหลักสูตรฟิสิกส์เกรด 8 กัน ตกลงล่วงหน้าว่าเราจะพิจารณาการให้แสงสว่างในเครือข่าย 220 V AC เป็นตัวอย่าง ข้อมูลนี้ใช้ได้กับแรงดันและกระแสอื่น ๆ ด้วย

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

กระแสเดียวกันไหลผ่านวงจรขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมแรงดันไฟฟ้าบนองค์ประกอบตลอดจนกำลังที่ปล่อยออกมานั้นจะถูกกระจายตามความต้านทานของมันเอง ในกรณีนี้ กระแสจะเท่ากับผลหารของแรงดันและความต้านทาน เช่น:

โดยที่ Rtotal คือผลรวมของความต้านทานขององค์ประกอบทั้งหมดของวงจรที่ต่อแบบอนุกรม

ยิ่งความต้านทานสูง กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งต่ำลง

เชื่อมโยงผู้บริโภคเป็นชุด

หากต้องการเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดแสงตั้งแต่ 2 ดวงขึ้นไปแบบอนุกรม คุณต้องเชื่อมต่อปลายเต้ารับเข้าด้วยกันดังที่แสดงในภาพ เช่น ซ็อกเก็ตด้านนอกจะมีสายไฟอิสระหนึ่งเส้นแต่ละเส้น ซึ่งเราจ่ายเฟส (P หรือ L) ด้วยศูนย์ (N) และซ็อกเก็ตตรงกลางเชื่อมต่อกันด้วยสายไฟเส้นเดียว

กระแสไฟน้อยกว่า 0.5 A เล็กน้อยไหลผ่านหลอด 100 W ที่แรงดันไฟฟ้า 220 V หากคุณเชื่อมต่อสองหลอดตามวงจรนี้กระแสจะลดลงครึ่งหนึ่ง หลอดไฟจะส่องสว่างเพียงครึ่งเดียว การใช้พลังงานจะไม่เพิ่มขึ้น แต่จะลดลงเหลือ 55 (โดยประมาณ) สำหรับทั้งคู่ และอื่นๆ: ยิ่งมีหลอดไฟมาก กระแสไฟและความสว่างของหลอดไฟแต่ละดวงก็จะยิ่งต่ำลง

ข้อได้เปรียบ:

• อายุการใช้งานของหลอดไส้เพิ่มขึ้น

ข้อบกพร่อง:

• ถ้าอันหนึ่งไหม้ ที่เหลือก็ไม่ไหม้เช่นกัน
• หากคุณใช้อุปกรณ์ที่มีกำลังต่างกันอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าจะไม่เรืองแสงในทางปฏิบัติอุปกรณ์ที่เล็กกว่าจะเรืองแสงตามปกติ
• องค์ประกอบทั้งหมดจะต้องมีกำลังเท่ากัน
• คุณไม่สามารถรวมหลอดประหยัดไฟ (หลอด LED และหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์) ลงในหลอดไฟที่มีการเชื่อมต่อดังกล่าว

การเชื่อมต่อนี้เหมาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่คุณต้องการสร้างแสงที่นุ่มนวล เช่น สำหรับเชิงเทียน นี่คือวิธีการเชื่อมต่อ LED ในมาลัย ข้อเสียเปรียบอย่างมากคือเมื่อลิงก์หนึ่งเสีย ลิงก์อื่น ๆ ก็ไม่สว่างขึ้นเช่นกัน

การเชื่อมต่อแบบขนาน

ในวงจรที่เชื่อมต่อแบบขนาน แต่ละองค์ประกอบจะใช้แรงดันไฟฟ้าเต็มของแหล่งพลังงาน

ในกรณีนี้กระแสที่ไหลผ่านแต่ละกิ่งจะขึ้นอยู่กับความต้านทานของมันเท่านั้น สายไฟจากคาร์ทริดจ์แต่ละอันเชื่อมต่อกันที่ปลายทั้งสองข้าง

• ข้อดี:
• หากหลอดไฟดวงหนึ่งดับลง หลอดไฟที่เหลือจะยังคงทำหน้าที่ต่อไป
• แต่ละวงจรจะส่องสว่างด้วยความร้อนเต็มที่โดยไม่คำนึงถึงกำลังไฟ เนื่องจากมีการใช้แรงดันไฟฟ้าเต็มในแต่ละวงจร
• คุณสามารถถอดสายไฟสาม, สี่เส้นขึ้นไปออกจากหลอดไฟ (ศูนย์และจำนวนเฟสที่ต้องการสำหรับสวิตช์) และเปิดหลอดไฟหรือกลุ่มตามจำนวนที่ต้องการ

หลอดไฟประหยัดพลังงานทำงานได้

ไม่มีข้อเสีย

หากต้องการเปิดไฟเป็นกลุ่ม ให้ประกอบวงจรดังกล่าวในตัวโคมหรือในกล่องรวมสัญญาณ

กฎของอนุกรมและการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวนำ

หลอดไฟแต่ละดวงเปิดอยู่ด้วยสวิตช์ของตัวเองในกรณีนี้มีสามดวงและอีกสองดวงเปิดอยู่

สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่ากระแสเดียวกันไหลผ่านหลอดไฟทั้งหมด ซึ่งหมายความว่า ยิ่งมีองค์ประกอบในวงจรมากเท่าใด แอมแปร์ก็จะไหลผ่านวงจรน้อยลงเท่านั้น แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมแต่ละหลอดเท่ากับผลคูณของกระแสและความต้านทาน (กฎของโอห์ม) เมื่อเพิ่มจำนวนองค์ประกอบ คุณจะลดแรงดันไฟฟ้าในแต่ละองค์ประกอบ

ในวงจรขนาน แต่ละสาขาจะใช้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ต้องการ และใช้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายโดยแหล่งพลังงาน (เช่น เครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือน)

สารประกอบผสม

• อีกชื่อหนึ่งของวงจรนี้คือวงจรอนุกรม-ขนาน ในสาขาของวงจรขนาน ผู้บริโภคหลายรายเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม เช่น หลอดไส้ ฮาโลเจน หรือ LED รูปแบบนี้มักใช้กับเมทริกซ์ LED วิธีนี้มีข้อดีบางประการ:
• เชื่อมต่อกลุ่มหลอดไฟแยกกันบนโคมระย้า (เช่น 6 แขน)
• โคมไฟกลุ่มเป็นอนุกรมที่มีกำลังเท่ากัน และวงจรขนานที่มีกำลังต่างกัน หากจำเป็น

ข้อเสียจะเหมือนกับข้อเสียที่มีอยู่ในวงจรอนุกรม

แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับหลอดไฟประเภทอื่น

หากต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์ให้แสงสว่างประเภทอื่นอย่างถูกต้อง คุณต้องรู้หลักการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวก่อนและทำความคุ้นเคยกับแผนภาพการเชื่อมต่อ หลอดไฟแต่ละประเภทต้องมีสภาวะการทำงานที่แน่นอน กระบวนการเส้นใยไม่ได้ออกแบบมาให้เปล่งแสงเลย ในพื้นที่ที่มีพลังงานสูงและพื้นที่นั้นถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์ปล่อยก๊าซอย่างเห็นได้ชัด

หลอดฟลูออเรสเซนต์

นอกจากหลอดไส้แล้ว มักใช้ทั้งหลอดฮาโลเจนและหลอดฟลูออเรสเซนต์ (FL) อย่างหลังนี้พบได้ทั่วไปในอาคารบริหาร ช่องพ่นสีรถยนต์ อู่ซ่อมรถ โรงงานอุตสาหกรรมและร้านค้าปลีก มักใช้ที่บ้านน้อยลงเล็กน้อย เช่น ในห้องครัวเพื่อให้แสงสว่างในพื้นที่ทำงาน

LL ไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย 220 V การจุดระเบิดต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูง ดังนั้นจึงใช้วงจรพิเศษ:

• โช้ค, สตาร์ทเตอร์, ตัวเก็บประจุ (อุปกรณ์เสริม);
• บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์

รูปแบบแรกถูกใช้น้อยลงและน้อยลงโดยมีลักษณะเฉพาะคือประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า, เค้นปีกผีเสื้อและการกะพริบของฟลักซ์แสงซึ่งมักมองไม่เห็นด้วยตา การเชื่อมต่อบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์มักแสดงอยู่บนตัวเครื่อง

หลอดไฟหนึ่งหรือสองดวงเชื่อมต่อแบบอนุกรม ขึ้นอยู่กับสถานการณ์และสิ่งที่มีอยู่ รวมถึงบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ด้วย

จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุระหว่างเฟสและศูนย์เพื่อชดเชยกำลังปฏิกิริยาของตัวเหนี่ยวนำและลดการเปลี่ยนเฟส วงจรจะเริ่มทำงานโดยไม่มีตัวเก็บประจุ

ให้ความสนใจกับวิธีเชื่อมต่อหลอดไฟเมื่อให้แสงสว่างด้วยหลอดฟลูออเรสเซนต์คุณไม่สามารถใช้กฎเดียวกันกับเมื่อทำงานกับหลอดไส้ สถานการณ์คล้ายกับหลอดไฟ DRL และ HPS แต่ไม่ค่อยพบในชีวิตประจำวัน โดยมักพบในโรงงานอุตสาหกรรมและโคมไฟถนน

แหล่งกำเนิดแสงฮาโลเจน

ประเภทนี้มักใช้กับไฟสปอร์ตไลท์บนเพดานแบบแขวนและแบบแขวน เหมาะสำหรับสถานที่ให้แสงสว่างที่มีความชื้นสูง เนื่องจากผลิตขึ้นเพื่อใช้ในวงจรไฟฟ้าแรงต่ำ เช่น 12 โวลต์

หม้อแปลงไฟฟ้าหลัก 50 เฮิร์ตซ์ใช้สำหรับจ่ายไฟ แต่มีขนาดใหญ่และเมื่อเวลาผ่านไปก็เริ่มส่งเสียงครวญคราง หม้อแปลงไฟฟ้าเหมาะกว่าสำหรับสิ่งนี้ โดยรับ 220 V ที่ความถี่ 50 Hz และปล่อย 12 V AC ด้วยความถี่หลายสิบ kHz มิฉะนั้นการเชื่อมต่อจะคล้ายกับหลอดไส้

บทสรุป

ประกอบวงจรในหลอดไฟอย่างถูกต้อง อย่าเชื่อมต่อหลอดประหยัดไฟแบบอนุกรมและปฏิบัติตามแผนผังสวิตช์สำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดฮาโลเจน

หลอดประหยัดไฟ “ไม่ชอบ” ไฟฟ้าแรงต่ำและจะหมดเร็วในขณะที่หลอดฟลูออเรสเซนต์อาจไม่สว่างเลย