Hvad er forskellen mellem serier og parallelle kredsløb?

Kredsløbstopologi er en fascinerende og overraskende tilgængelig familie af koncepter. I dag skal vi udforske forskellen mellem serie- og parallelkredsløb.

Hvad er et seriekredsløb? Desuden, hvad er et parallelkredsløb? Selvom du absolut ikke har nogen anelse om, kan vi allerede nu fortælle dig, at du sandsynligvis bruger begge typer kredsløb hver eneste dag i dit liv.

Forstå forskellen mellem et seriekredsløb og et parallelt kredsløb: definition og nøglebegreber

I de enklest mulige vendinger: et seriekredsløb tilbyder strømmen af ​​elektricitet én ideel vej gennem labyrinten. Parallelle kredsløb, på den anden side er konfigureret, så der er to eller flere stier gennem kredsløbet for strømmen at følge. Disse typer kredsløb anses for at være "parallelle", fordi strømmens forgreningsvej løber ved siden af ​​sig selv, når den passerer gennem begge sløjfer samtidigt.

Opførslen af ​​en strøm i et parallelt kredsløb, når den passerer gennem et kredsløb, er i høj grad bestemt af, at en elektrisk strøm vil søge de laveste spændingsområder i et givet system og optage disse områder på den måde, den kan.

Det er ikke ligefrem så enkelt, men du vil blive glad for at vide, at der virkelig kun er nogle få andre regler involveret her. Hvad bestemmer præcist strømmens vej for mindste modstand?

Relaterede: Sådan kontrolleres spændingen med et multimeter

Serie vs. Parallelle kredsløb: Hvad foregår der i Toledo her?

For at visualisere dette fænomen vil vi fremkalde et par vigtige ordforrådsord at huske på:

• Nuværende: Elektrisk energi, trukket fra en kilde og bundet af en ledning.
• Kilde: Hvor kommer strømmen fra? Et batteri? Et lyn?
• Ledning: Alt, der er ledende nok til at trække elektricitet frem fra sin kilde. Kobbertråden inde i din smartphones opladningskabel er et eksempel på en elektrisk ledning, der fører strømmen fra din computer eller fra en blokoplader til batteriet, der skal oplades.
• Lukket kredsløb: Et lukket elektrisk netværk, et hvor strømmen har en direkte vej tilbage til kilden, der danner en komplet, kontinuerlig og ubrudt sløjfe.
• Spænding: Et mål for den potentielle energi pr. enhed, når to punkter i kredsløbet sammenlignes med hinanden. Dette er den mekanisme, hvormed strømmen finder vej gennem et kredsløb; overskydende spænding i den ene del af systemet strømmer til punkter med lavere spænding og søger konstant ligevægt.
• Modstand: Enhver faktor, der hæmmer spændingskompensation og flow. Silikone er et eksempel på et meget modstandsdygtigt, isolerende materiale, der almindeligvis anvendes i elektronik. Modstandsdygtigt materiale bruges til at lede strømmen af ​​elektricitet gennem kredsløbet og forhindre det i at undslippe sin ledning.

Når vi visualiserer en elektrisk strøm, har vi at gøre med overførslen af ​​elektroner fra atom til atom langs kanalen. Et objekt bliver positivt eller negativt ladet, når det har flere elektroner hængende end protoner, som ikke forlader atomet af sig selv.

Elektroner er elektricitetens valuta. Denne overførsel af elektroner er integreret i den måde, hvorpå en strøm overføres af hvert atom i kanalen.

Hvordan passerer elektroner gennem både serie- og parallelle kredsløb?

Tænk på alle disse elektroner, der kører på skinnerne i kanalen, som om de var små biler, der kører på en miniature super-motorvej.

I et lukket, komplet kredsløb følger elektriciteten sin ledning til hvor den til sidst vil "synke" - dvs. punktet med den laveste spænding, der er tilgængelig for strømmen, det sted, hvor den fysisk vil føle sig mest tvunget til gå. Elektriciteten går pænt og kontinuerligt gennem det lukkede system, og dens samlede bevarede spænding fordeler sig naturligt i hele systemet under forudsætning af en specifik kvantetilstand.

I et parallelt kredsløb er der "på-ramper" i stedet for at rejse igen og igen gennem denne ene, enkelt sløjfede bane. og "frakørsler", vejkryds, der tilbyder strømmen en alternativ naturskøn rute gennem to eller flere parallelle forgreninger. Den simple sløjfetilstand fordeler sig nu meget anderledes i hele kredsløbet.

Relaterede: DIY elektronikprojektideer til ingeniørstuderende

Spænding i parallel: Kirchhoffs kredsløbslove

Vi har set parallelle kredsløb beskrevet som at ligne forgrenede blodkar til en vis grad. Hele netværket understøtter blodgennemstrømningen gennem hver vene og kapillær og når hvert hjørne af kroppen, som systemet er forbundet til.

Den tyske fysiker Gustav Kirchhoff var en af ​​de første til at formalisere kredsløbsanalyse matematisk. Han var i stand til at forenkle opførsel af elektricitet i et kredsløb ved hjælp af to fysiske love, der går hånd i hånd.

En strøm, der går gennem ethvert kredsløb, adlyder disse love fysisk, uanset hvad:

1. Den energi, der strømmer ind i en knude eller skæringspunktet mellem et forgreningskredsløb, er meget lig med den energi, der strømmer ud af det, hvilket bevarer systemets samlede nettoladning.
2. Den samlede sum af nettopotentiale elektriske forskelle gennem hele systemet skal være lig nul. Forsyningskomponenter, såsom battericeller, bidrager til denne sum og tilføres energiforbrugende komponenter, såsom modstande eller apparater som pærer.

Begge disse præciserer præcis, hvad der styrer strømmens adfærd gennem et givet kredsløb. Dette andet punkt er dog særligt interessant.

I det væsentlige hævder denne anden lov, at hver elektron, der passerer gennem kredsløbet, skal få nøjagtig lige så meget energi, som den taber undervejs. Hvis et af kravene ikke er opfyldt, er den vej, der overvejes, ikke en levedygtig vej for strømmen at flyde naturligt igennem.

Relaterede: Lav-budget DIY elektronikprojekter for begyndere

Eksempler på serier og parallelle kredsløb

Det mest almindelige eksempel på spænding i parallel vs. i serie: Julelys. Specifikt moderne strenge vs. vintage lys.

Oprindeligt blev julelys trukket i serier, en envejs daisy-kæde af pærer; hvis en pære svigter, er det hele slukket, både før og efter den udbrændte pære. Kredsløbet er nu åbent og er reelt blevet brudt.

Det er en ked af tingene, men lad ikke dette første eksempel ødelægge kredsløb i serier for dig. Der er stadig mange omstændigheder, hvor seriekredsløb faktisk er den passende type kredsløb at vælge:

• Simple ting, der kun styrer ét apparat - de små LED-lys i noget legetøj, for eksempel
• En lommelygte eller en hvilken som helst anden simpel enhed, der aktiveres ved at vende en kontakt
• En sikring, der beskytter et stort apparat som en vaskemaskine mod overstrøm; de er forbundet i et seriekredsløb, så serien bliver brudt af konsekvens, når sikringen udløses

I modsætning hertil er parallelle kredsløb designet til at forblive i drift under alle forhold. Moderne julelys bruger for eksempel et parallelt kredsløb for at forhindre den førnævnte uheldige feriekatastrofe. Selvom der kun er én pære tilbage, vil den stadig kunne lyse.

Andre almindelige eksempler på parallelle kredsløb omfatter følgende:

• Billygter er koblet parallelt, så den ene side forbliver funktionsdygtig, selvom den anden side svigter
• Kommercielle højttalersystemer bruger parallelle kredsløb af samme grund
• Gadelygter er afhængige af spænding parallelt for at holde størstedelen af ​​gaden oplyst

Hverken parallelle kredsløb eller seriekredsløb bør ses som "bedre" eller "værre" end de andre - begge er utroligt nyttige på hver deres måde under forskellige omstændigheder. Hvis du ved, hvad du skal opnå med det kredsløb, du designer, burde den side af hegnet, du hører hjemme på, være helt indlysende.

Relaterede: Hvad er et multimeter, og hvor kan du bruge det?

Det grundlæggende om kredsløb: Parallelle kredsløb og seriekredsløb, og hvorfor begge dele betyder noget

Elektricitet er farligt. At forstå, hvordan kredsløb fungerer, er en måde at holde dig selv sikker på, uanset hvad du tilfældigvis kommer ind i.

Den gode nyhed: Hvis du er i stand til at få fat i disse koncepter og andre på dette felt, vil du være bevæbnet og klar med alt hvad du skal vide for at forhindre dit projekt i at stege din krop levende som en kylling guldklump. Tag det fra en, der har været der.

Hvad er forskellen mellem AC og DC, og hvordan kan du konvertere dem?

Forvirret af AC og DC strøm? Læs videre for at lære forskellene og hvordan AC og DC kan konverteres.

Læs Næste

Om forfatteren