Care este diferența dintre circuitele în serie și paralele?

Topologia circuitelor este o familie de concepte fascinantă și surprinzător de accesibilă. Astăzi, vom explora diferența dintre circuitele în serie și paralele.

Ce este un circuit în serie? Mai mult, ce este un circuit paralel? Chiar dacă nu aveți absolut nicio idee, vă putem spune deja că probabil utilizați ambele tipuri de circuite în fiecare zi a vieții tale.

Înțelegerea diferenței dintre un circuit în serie și un circuit paralel: definiție și concepte cheie

În cei mai simpli termeni posibili: un circuit în serie oferă curentul electric o cale ideală prin labirint. Circuite paralele, pe de altă parte, sunt configurate astfel încât să existe două sau mai multe căi prin circuit pentru ca curentul să urmeze. Aceste tipuri de circuite sunt considerate „paralele” deoarece calea de ramificare a curentului se desfășoară alături de ea însăși pe măsură ce trece prin ambele bucle simultan.

Comportarea unui curent într-un circuit paralel pe măsură ce trece printr-un circuit este determinată în mare măsură de faptul că an curentul electric va căuta zonele cu cea mai joasă tensiune dintr-un sistem dat, ocupând aceste zone în orice mod poate.

Nu este chiar atât de simplu, dar veți fi bucuroși să aflați că există doar câteva alte reguli implicate aici. Ce anume determină calea cu cea mai mică rezistență a curentului?

Legate de: Cum să verificați tensiunea cu un multimetru

Seria vs. Circuite paralele: ce se întâmplă în Toledo aici?

Pentru a vizualiza acest fenomen, vom evoca câteva cuvinte cheie din vocabular pe care să le reținem:

• Actual: Energie electrică, extrasă dintr-o sursă și legată de o conductă.
• Sursă: De unde vine electricitatea? O baterie? Un fulger?
• Conductă: Orice lucru suficient de conductiv pentru a trage electricitatea înainte de la sursa sa. Firul de cupru din interiorul cablului de încărcare al smartphone-ului dvs. este un exemplu de conductă electrică, care duce curentul de la computer sau de la un încărcător bloc la bateria care are nevoie de încărcare.
• Circuit inchis: O rețea electrică închisă, una în care curentul are o cale directă înapoi la sursă, formând o buclă completă, continuă și neîntreruptă.
• Voltaj: O măsură a energiei potențiale pe unitate atunci când oricare două puncte din circuit sunt comparate între ele. Acesta este mecanismul prin care curentul își găsește drumul printr-un circuit; excesul de tensiune dintr-o parte a sistemului curge către punctele de tensiune mai scăzută, căutând în mod constant echilibrul.
• Rezistenţă: Orice factor care inhibă compensarea tensiunii și debitul. Siliconul este un exemplu de material extrem de rezistent, izolator, utilizat în mod obișnuit în electronică. Materialul rezistent este folosit pentru a direcționa fluxul de electricitate prin circuit și pentru a preveni scăparea acestuia din conducta sa.

Când vizualizăm un curent electric, avem de-a face cu transferul de electroni de la atom la atom de-a lungul conductei. Un obiect devine încărcat pozitiv sau negativ atunci când are mai mulți electroni în jur decât protoni, care nu părăsesc atomul de la sine.

Electronii sunt moneda electrică. Acest transfer de electroni este parte integrantă a modului în care un curent este transportat de fiecare atom al conductei.

Cum trec electronii atât prin circuitele în serie, cât și prin circuitele paralele?

Gândiți-vă la toți acești electroni care merg pe șinele conductei ca și cum ar fi mașini minuscule care circulă pe o super-autostradă în miniatură.

Într-un circuit închis, complet, electricitatea își urmează conducta până unde se va „scufunda” în cele din urmă – adică punctul de cea mai scăzută tensiune disponibilă curentului, locul în care se va simți cel mai obligat din punct de vedere fizic merge. Electricitatea circulă prin sistemul închis ordonat și continuu, tensiunea totală conservată distribuându-se în întregul sistem în mod natural, presupunând o stare cuantică specifică.

Într-un circuit paralel, în loc să călătorească din nou și din nou prin această cale unică, buclă, există „rampe de acces” și „rampe de ieșire”, joncțiuni de acces care oferă curentului un traseu pitoresc alternativ prin două sau mai multe brațe paralele. Starea simplă în buclă se distribuie acum mult diferit pe tot circuitul.

Legate de: Idei de proiecte electronice DIY pentru studenții la inginerie

Tensiune în paralel: legile circuitelor lui Kirchhoff

Am văzut circuite paralele descrise ca asemănând într-o oarecare măsură vaselor de sânge ramificate. Întreaga rețea susține fluxul de sânge prin fiecare venă și capilar, ajungând în fiecare colț al corpului la care este conectat sistemul.

Fizicianul german Gustav Kirchhoff a fost unul dintre primii care a oficializat matematic analiza circuitelor. El a reușit să simplifice comportamentul electricității într-un circuit folosind două legi fizice care merg mână în mână.

Un curent care trece prin orice circuit respectă aceste legi din punct de vedere fizic, indiferent de ce:

1. Energia care curge într-un nod sau intersecția unui circuit de ramificare să fie mult egală cu energia care curge din acesta, păstrând sarcina totală netă a sistemului.
2. Suma totală a diferențelor electrice de potențial net în întregul sistem trebuie să fie egală cu zero. Componentele de alimentare, cum ar fi celulele bateriei, contribuie la această sumă, alimentând componentele consumatoare de energie, cum ar fi rezistențele sau aparatele precum becurile.

Ambele clarifică exact ce guvernează comportamentul curentului prin orice circuit dat. Acest al doilea punct este însă deosebit de interesant.

În esență, această a doua lege afirmă că fiecare electron care trece prin circuit trebuie să câștige exact atâta energie cât pierde pe parcurs. Dacă oricare dintre cerințe nu este îndeplinită, calea luată în considerare nu este o cale viabilă prin care curentul să curgă în mod natural.

Legate de: Proiecte electronice DIY cu buget redus pentru începători

Exemple de circuite în serie și paralele

Cel mai comun exemplu de tensiune în paralel vs. în serie: luminițe de Crăciun. Mai exact, corzile moderne vs. lumini de epocă.

Inițial, luminile de Crăciun erau înșirate în serie, un lanț unidirecțional de becuri; dacă un bec cade, totul se stinge, atât înaintea becului ars, cât și după. Circuitul este acum deschis și efectiv a fost întrerupt.

Este o stare de fapt rău, dar nu lăsați acest prim exemplu să vă strice circuitele în serie. Există încă multe circumstanțe în care circuitele în serie sunt, de fapt, tipul potrivit de circuit de ales:

• Articole simple care controlează doar un singur aparat - micile lumini LED din unele jucării, de exemplu
• O lanternă sau orice alt dispozitiv simplu acţionat prin apăsarea unui comutator
• O siguranță care protejează un aparat mare precum o mașină de spălat de supracurent; sunt conectate într-un circuit în serie, astfel încât seria este întreruptă ca urmare a declanșării siguranței

În schimb, circuitele paralele sunt proiectate să rămână în funcțiune în orice condiții. Luminile moderne de Crăciun folosesc un circuit paralel pentru a preveni, de exemplu, dezastrul nefericit de sărbători menționat mai sus. Chiar dacă a mai rămas un singur bec în picioare, acesta va putea să strălucească.

Alte exemple comune de circuite paralele includ următoarele:

• Farurile mașinii sunt conectate în paralel, astfel încât o parte să rămână funcțională chiar dacă cealaltă parte se defectează
• Sistemele de difuzoare comerciale folosesc circuite paralele din același motiv
• Lămpile stradale se bazează pe tensiune în paralel pentru a menține luminată cea mai mare parte a străzii

Nici circuitele paralele, nici circuitele în serie nu ar trebui să fie considerate „mai bune” sau „mai rele” decât celelalte – ambele sunt incredibil de utile în felul lor în diferite circumstanțe. Dacă știți ce trebuie să realizați cu circuitul pe care îl proiectați, partea gardului căreia îi aparțineți ar trebui să fie complet evidentă.

Legate de: Ce este un multimetru și unde îl poți folosi?

Bazele circuitelor: circuite paralele și în serie și de ce contează ambele

Electricitatea este periculoasă. Înțelegerea modului în care funcționează circuitele este o modalitate de a vă menține în siguranță, indiferent în ce vă aflați.

Vestea bună: dacă reușiți să înțelegeți aceste concepte și altele din acest domeniu, veți fi înarmat și pregătit. cu tot ce trebuie să știi pentru a preveni proiectul tău să-ți prăjească corpul de viu ca un pui pepită. Ia-o de la cineva care a fost acolo.

Care este diferența dintre AC și DC și cum le puteți converti?

Confuz de alimentarea AC și DC? Citiți mai departe pentru a afla diferențele și cum pot fi convertite AC și DC.

Citiți în continuare

Despre autor