Vastusten rinnakkaiskytkentä sarjan ohella on tärkein tapa kytkeä elementtejä sähköpiirissä. Toisessa versiossa kaikki elementit asennetaan peräkkäin: yhden elementin pää yhdistetään seuraavan alkuun. Tällaisessa piirissä kaikkien elementtien virranvoimakkuus on sama, ja jännitehäviö riippuu kunkin elementin resistanssista. Sarjayhteydessä on kaksi solmua. Kaikkien elementtien alku on kytketty yhteen ja niiden päät toiseen. Perinteisesti tasavirralle ne voidaan merkitä plus- ja miinusarvoiksi ja vaihtovirrat vaiheiksi ja nollaksi. Ominaisuuksiensa ansiosta sitä käytetään laaj alti sähköpiireissä, mukaan lukien ne, joissa on sekaliitäntä. Ominaisuudet ovat samat DC:lle ja AC:lle.
Kokonaisvastuksen laskenta, kun vastukset on kytketty rinnan
Toisin kuin sarjakytkennässä, jossa kokonaisresistanssin selvittämiseksi riittää, että lasketaan yhteen kunkin elementin arvo, rinnakkaisliitännässä sama pätee johtavuuteen. Ja koska se on kääntäen verrannollinen vastukseen, saamme seuraavan kuvan piirin kanssa esitetyn kaavan:
On tarpeen huomata yksi tärkeä piirre vastusten rinnakkaiskytkennän laskennassa: kokonaisarvo on aina pienempi kuin pienin niistä. Vastusten os alta tämä pätee sekä tasa- että vaihtovirtaan. Keloilla ja kondensaattoreilla on omat ominaisuutensa.
Virta ja jännite
Kun lasket vastusten rinnakkaisresistanssia, sinun on osattava laskea jännite ja virta. Tässä tapauksessa Ohmin laki auttaa meitä, joka määrittää vastuksen, virran ja jännitteen välisen suhteen.
Kirchhoffin lain ensimmäisen muotoilun perusteella saamme, että yhdessä solmussa konvergoivien virtojen summa on yhtä suuri kuin nolla. Suunta valitaan virran suunnan mukaan. Näin ollen ensimmäisen solmun positiivisena suunnana voidaan pitää virtalähteestä tulevaa virtaa. Ja jokaisesta vastuksesta lähtevä on negatiivinen. Toisen solmun kohdalla kuva on päinvastainen. Lain muotoilun perusteella saadaan, että kokonaisvirta on yhtä suuri kuin kunkin rinnankytketyn vastuksen läpi kulkevien virtojen summa.
Lopullinen jännite määräytyy toisen Kirchhoffin lain mukaan. Se on sama jokaiselle vastukselle ja on yhtä suuri kuin kokonaismäärä. Tätä ominaisuutta käytetään pistorasioiden ja valaistuksen liittämiseen huoneistoissa.
Laskentaesimerkki
Ensimmäisenä esimerkkinä lasketaan vastus kytkettäessä identtiset vastukset rinnan. Niiden läpi kulkeva virta on sama. Esimerkki vastuksen laskemisesta näyttää tältä:
Tämä esimerkki osoittaa sen selvästiettä kokonaisvastus on kaksi kertaa pienempi kuin jokainen niistä. Tämä vastaa sitä tosiasiaa, että kokonaisvirran voimakkuus on kaksi kertaa suurempi kuin yksi. Se korreloi myös hyvin johtavuuden kaksinkertaistamisen kanssa.
Toinen esimerkki
Harkitse esimerkkiä kolmen vastuksen rinnakkaisliitännästä. Laskemiseen käytämme vakiokaavaa:
Samalla tavalla lasketaan piirit, joissa on suuri määrä rinnakkain kytkettyjä vastuksia.
Esimerkki sekaliitännöistä
Seosyhdisteelle, kuten alla olevalle, laskenta suoritetaan useissa vaiheissa.
Aluksi sarjaelementit voidaan ehdollisesti korvata yhdellä vastuksella, jonka resistanssi on yhtä suuri kuin kahden vaihdetun summa. Lisäksi kokonaisvastusta tarkastellaan samalla tavalla kuin edellisessä esimerkissä. Tämä menetelmä sopii myös muihin monimutkaisempiin järjestelmiin. Johdonmukaisesti yksinkertaistamalla piiriä saat halutun arvon.
Jos esimerkiksi kaksi rinnakkaista vastusta on kytketty R3:n sijaan, sinun on ensin laskettava niiden resistanssi ja korvattava ne vastaavalla. Ja sitten sama kuin yllä olevassa esimerkissä.
Rinnakkaispiirin käyttö
Vastusten rinnakkaiskytkentä löytää käyttökelpoisuutensa monissa tapauksissa. Sarjakytkentä lisää vastusta, mutta meidän tapauksessamme se pienenee. Esimerkiksi sähköpiiri vaatii 5 ohmin resistanssin, mutta vastukset ovat vain 10 ohmia ja suurempia. Ensimmäisestä esimerkistä tiedämmeettä saat puolet resistanssiarvosta, jos asennat kaksi identtistä vastusta rinnakkain.
Voit pienentää resistanssia entisestään, jos esimerkiksi kaksi rinnakkain kytkettyä vastusparia on kytketty rinnan toisiinsa nähden. Voit pienentää vastusta kertoimella kaksi, jos vastuksilla on sama vastus. Yhdistämällä sarjaliitäntään mikä tahansa arvo voidaan saada.
Toinen esimerkki on rinnakkaisliitännän käyttö asuntojen valaistukseen ja pistorasiaan. Tämän liitännän ansiosta kunkin elementin jännite ei riipu niiden lukumäärästä ja on sama.
Toinen esimerkki rinnakkaiskytkennän käytöstä on sähkölaitteiden suojamaadoitus. Esimerkiksi, jos henkilö koskettaa laitteen metallikoteloa, jossa tapahtuu vika, sen ja suojajohtimen välille saadaan rinnakkaisliitäntä. Ensimmäinen solmu on kosketuspaikka, ja toinen on muuntajan nollapiste. Erilainen virta kulkee johtimen ja henkilön läpi. Jälkimmäisen resistanssiarvoksi on otettu 1000 ohmia, vaikka todellinen arvo on usein paljon suurempi. Jos maata ei olisi, kaikki piirissä kulkeva virta kulkisi ihmisen läpi, koska hän olisi ainoa johdin.
Rinnakkaisliitäntää voidaan käyttää myös akuille. Jännite pysyy samana, mutta niiden kapasitanssi kaksinkertaistuu.
Tulos
Kun vastukset kytketään rinnan, niiden jännite on sama ja virtaon yhtä suuri kuin kunkin vastuksen läpi kulkevien virtojen summa. Johtavuus on yhtä suuri kuin kunkin summa. Tästä saadaan epätavallinen kaava vastusten kokonaisresistanssille.
Vastusten rinnakkaiskytkentää laskettaessa on otettava huomioon, että lopullinen resistanssi on aina pienempi kuin pienin. Tämä voidaan selittää myös vastusten johtavuuden summauksella. Jälkimmäinen kasvaa uusia elementtejä lisättäessä, ja vastaavasti johtavuus pienenee.
