Paralelno spajanje otpornika, zajedno sa serijskim, glavni je način povezivanja elemenata u električnom krugu. U drugoj verziji svi elementi su instalirani uzastopno: kraj jednog elementa povezan je s početkom sljedećeg. U takvom krugu jakost struje na svim elementima je ista, a pad napona ovisi o otporu svakog elementa. U serijskoj vezi postoje dva čvora. Počeci svih elemenata povezani su s jednim, a njihovi krajevi s drugim. Konvencionalno, za istosmjernu struju, mogu se označiti kao plus i minus, a za izmjeničnu struju kao faza i nula. Zbog svojih značajki naširoko se koristi u električnim krugovima, uključujući i one s mješovitom vezom. Svojstva su ista za DC i AC.
Proračun ukupnog otpora kada su otpornici spojeni paralelno
Za razliku od serijske veze, gdje je za pronalaženje ukupnog otpora dovoljno dodati vrijednost svakog elementa, za paralelnu vezu isto vrijedi i za vodljivost. A budući da je obrnuto proporcionalan otporu, dobivamo formulu prikazanu zajedno sa krugom na sljedećoj slici:
Važno je napomenuti jednu važnu značajku proračuna paralelnog spoja otpornika: ukupna vrijednost će uvijek biti manja od najmanjeg od njih. Za otpornike to vrijedi i za istosmjernu i za izmjeničnu struju. Zavojnice i kondenzatori imaju svoje karakteristike.
Struja i napon
Prilikom izračunavanja paralelnog otpora otpornika, morate znati kako izračunati napon i struju. U ovom slučaju pomoći će nam Ohmov zakon koji određuje odnos između otpora, struje i napona.
Na temelju prve formulacije Kirchhoffovog zakona, dobivamo da je zbroj struja koje konvergiraju u jednom čvoru jednak nuli. Smjer se bira prema smjeru toka struje. Tako se pozitivnim smjerom za prvi čvor može smatrati dolazna struja iz napajanja. I izlazni iz svakog otpornika bit će negativan. Za drugi čvor, slika je suprotna. Na temelju formulacije zakona dobivamo da je ukupna struja jednaka zbroju struja koje prolaze kroz svaki paralelno spojen otpornik.
Konačni napon određen je drugim Kirchhoffovim zakonom. Ona je ista za svaki otpornik i jednaka je ukupnoj. Ova značajka se koristi za spajanje utičnica i rasvjete u stanovima.
Primjer izračuna
Kao prvi primjer, izračunajmo otpor pri paralelnom povezivanju identičnih otpornika. Struja koja teče kroz njih bit će ista. Primjer izračuna otpora izgleda ovako:
Ovaj primjer to jasno pokazujeda je ukupni otpor dvostruko manji od svakog od njih. To odgovara činjenici da je ukupna jačina struje dvostruko veća od one jedne. Također dobro korelira s udvostručavanjem vodljivosti.
Drugi primjer
Razmotrimo primjer paralelne veze tri otpornika. Za izračun koristimo standardnu formulu:
Slično se izračunavaju krugovi s velikim brojem paralelno spojenih otpornika.
Primjer miješane veze
Za mješoviti spoj kao što je ovaj ispod, izračun će se izvršiti u nekoliko koraka.
Za početak, serijski elementi mogu se uvjetno zamijeniti jednim otpornikom s otporom jednakim zbroju dva zamijenjena. Nadalje, ukupni otpor se razmatra na isti način kao u prethodnom primjeru. Ova je metoda prikladna i za druge složenije sheme. Dosljedno pojednostavljujući krug, možete dobiti željenu vrijednost.
Na primjer, ako su dva paralelna otpornika spojena umjesto R3, prvo ćete morati izračunati njihov otpor, zamjenjujući ih s ekvivalentnim. A zatim isto kao u gornjem primjeru.
Primjena paralelnog kruga
Paralelno spajanje otpornika nalazi svoju primjenu u mnogim slučajevima. Serijsko povezivanje povećava otpor, ali u našem slučaju će se smanjiti. Na primjer, električni krug zahtijeva otpor od 5 ohma, ali postoje samo 10 ohma i veći otpornici. Iz prvog primjera znamoda možete dobiti pola vrijednosti otpora ako instalirate dva identična otpornika paralelno jedan s drugim.
Otpor možete još više smanjiti, na primjer, ako su dva para paralelno spojena otpornika spojena paralelno jedan u odnosu na drugi. Otpor možete smanjiti za faktor dva ako otpornici imaju isti otpor. Kombinacijom sa serijskom vezom može se dobiti bilo koja vrijednost.
Drugi primjer je korištenje paralelne veze za rasvjetu i utičnice u stanovima. Zahvaljujući ovoj vezi, napon na svakom elementu neće ovisiti o njihovom broju i bit će isti.
Još jedan primjer korištenja paralelne veze je zaštitno uzemljenje električne opreme. Na primjer, ako osoba dotakne metalno kućište uređaja, na kojem dolazi do kvara, između njega i zaštitnog vodiča dobit će se paralelna veza. Prvi čvor će biti mjesto kontakta, a drugi će biti nulta točka transformatora. Kroz vodič i osobu će teći drugačija struja. Vrijednost otpora potonjeg uzima se kao 1000 ohma, iako je stvarna vrijednost često mnogo veća. Da nema uzemljenja, sva struja koja teče u strujnom krugu prošla bi kroz osobu, budući da bi on bio jedini provodnik.
Paralelna veza se također može koristiti za baterije. Napon ostaje isti, ali im se kapacitet udvostručuje.
Rezultat
Kada su otpornici spojeni paralelno, napon na njima bit će isti, a strujajednak je zbroju struja koje teku kroz svaki otpornik. Vodljivost će biti jednaka zbroju svakog od njih. Iz ovoga se dobiva neobična formula za ukupni otpor otpornika.
Pri proračunu paralelnog spoja otpornika potrebno je uzeti u obzir da će konačni otpor uvijek biti manji od najmanjeg. To se također može objasniti zbrajanjem vodljivosti otpornika. Potonji će se povećati s dodatkom novih elemenata, i, sukladno tome, vodljivost će se smanjiti.
