Corrent i tensió amb cablejat paral·lel, sèrie i mixt

Els circuits elèctrics reals solen incloure no un cable, sinó diversos cables connectats d'alguna manera entre si. En la seva forma més simple circuit elèctric només hi ha una "entrada" i una "sortida", és a dir, dues sortides per connectar-se a altres cables a través dels quals la càrrega (corrent) té la capacitat de fluir al circuit i sortir del circuit. Amb un corrent constant al circuit, els valors de corrent d'entrada i sortida seran els mateixos.

Si mireu un circuit elèctric que inclou diversos cables diferents i considereu un parell de punts (entrada i sortida) en ell, aleshores, en principi, la resta del circuit es pot pensar com una única resistència (en termes de la seva resistència equivalent). ).

Amb aquest enfocament, diuen que si el corrent I és el corrent del circuit i la tensió U és la tensió terminal, és a dir, la diferència de potencials elèctrics entre els punts "d'entrada" i "sortida", aleshores la relació U / I es pot considerar com el valor de la resistència equivalent R circuit completament.

Si Llei d'Ohm es compleix, la resistència equivalent es pot calcular amb força facilitat.

Corrent i tensió amb connexió en sèrie de cables

En el cas més simple, quan dos o més conductors estan connectats junts en un circuit en sèrie, el corrent en cada conductor serà el mateix, i la tensió entre la "sortida" i l'"entrada", és a dir, als terminals del circuit sencer, serà igual a la suma de les tensions de les resistències que formen el circuit. I com que la llei d'Ohm és vàlida per a cadascuna de les resistències, podem escriure:

Per tant, els patrons següents són característics de la connexió en sèrie dels cables:

• Per trobar la resistència total del circuit, s'afegeixen les resistències dels cables que conformen el circuit;

• El corrent que passa pel circuit és igual al corrent que passa per cadascun dels cables que formen el circuit;

• La tensió als terminals d'un circuit és igual a la suma de les tensions de cadascun dels cables que formen el circuit.

Corrent i tensió amb connexió paral·lel de cables

Quan es connecten diversos cables en paral·lel entre si, la tensió als terminals d'aquest circuit és la tensió de cadascun dels cables que formen el circuit.

Les tensions de tots els cables són iguals entre si i iguals a la tensió aplicada (U). El corrent a través de tot el circuit —a l'"entrada" i a la "sortida" - és igual a la suma dels corrents de cadascuna de les branques del circuit, combinades en paral·lel i formant aquest circuit. Sabent que I = U / R, obtenim que:

Per tant, els patrons següents són característics de la connexió paral·lela de cables:

• Per trobar la resistència total del circuit, sumeu els recíprocs de les resistències dels cables que formen el circuit;

• El corrent que travessa el circuit és igual a la suma dels corrents a través de cadascun dels cables que formen el circuit;

• La tensió als terminals d'un circuit és igual a la tensió a cadascun dels cables que formen el circuit.

Circuits equivalents de circuits simples i complexos (combinats).

En la majoria dels casos, els esquemes elèctrics que representen una connexió combinada de cables es presten a una simplificació pas a pas.

Els grups de parts del circuit connectades en sèrie i paral·leles es substitueixen per resistències equivalents d'acord amb el principi anterior, calculant pas a pas les resistències equivalents de les peces i després portant-les a un valor equivalent de la resistència de tot el circuit.

I si al principi el circuit sembla bastant confús, aleshores, simplificat pas a pas, es pot dividir en circuits més petits de cables connectats en sèrie i en paral·lel, i així al final es simplifica molt.

Mentrestant, no tots els esquemes es poden simplificar d'una manera tan senzilla. Un circuit de cables "pont" aparentment simple no es pot investigar d'aquesta manera. S'han d'aplicar algunes regles aquí:

• Per a cada resistència, es compleix la llei d'Ohm;

• A cada node, és a dir, en el punt de convergència de dos o més corrents, la suma algebraica dels corrents és zero: la suma dels corrents que flueixen al node és igual a la suma dels corrents que surten del node (Primera regla de Kirchhoff);

• La suma de les tensions a les seccions del circuit quan es desvia cada camí de "entrada" a "sortida" és igual a la tensió aplicada al circuit (segona llei de Kirchhoff).

Cables de pont

Per considerar un exemple d'ús de les regles anteriors, calculem un circuit muntat a partir de cables combinats en un circuit pont. Perquè els càlculs no siguin massa complicats, suposarem que algunes de les resistències dels cables són iguals entre si.

Denotem les direccions dels corrents I, I1, I2, I3 en el camí des de l'"entrada" al circuit fins a la "sortida" del circuit. Es pot veure que el circuit és simètric, per tant els corrents a través de les mateixes resistències són iguals, per tant les denotarem amb els mateixos símbols. De fet, si canvieu l'«entrada» i la «sortida» del circuit, el circuit serà indistinguible de l'original.

Per a cada node podeu escriure les equacions de corrent, basant-vos en el fet que la suma dels corrents que flueixen al node és igual a la suma dels corrents que surten del node (la llei de conservació de la càrrega elèctrica), obteniu dos equacions:

El següent pas és escriure les equacions per a les sumes de les tensions per a seccions individuals del circuit mentre passeu pel circuit de l'entrada a la sortida de diferents maneres. Com que el circuit és simètric en aquest exemple, dues equacions són suficients:

En el procés de resolució d'un sistema d'equacions lineals, s'obté una fórmula per trobar la magnitud del corrent I entre els terminals d'"entrada" i "sortida", a partir de la tensió U especificada aplicada al circuit i de les resistències dels cables. :

I per a la resistència total equivalent del circuit, basant-se en el fet que R = U / I, la fórmula segueix:

Fins i tot podeu comprovar la correcció de la solució, per exemple, donant lloc als casos límit i especials dels valors de resistència:

Ara ja sabeu com trobar el corrent i la tensió per a cables paral·lels, en sèrie, mixts i fins i tot de connexió aplicant la llei d'Ohm i les regles de Kirchhoff. Aquests principis són molt simples, i fins i tot el circuit elèctric més complex amb la seva ajuda es redueix finalment a una forma elemental mitjançant unes poques operacions matemàtiques senzilles.