Введение в электронику - [25]

8-2. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ

Параллельная цепь (рис. 8–3) — это такая цепь, которая содержит более чем один путь для тока. Свойства параллельной цепи определяются тем, что:

Рис. 8–3. Параллельная цепь.

1. Ко всем ветвям параллельной цепи приложено одинаковое напряжение, равное напряжению источника тока.

(Е_T = Е_R1 = Е_R2 = Е_R3 = … = Е_Rn).

2. Ток через каждую ветвь параллельной цепи обратно пропорционален сопротивлению этой ветви.

(I = E/R).

3. Общий ток в параллельной цепи равен сумме токов в отдельных ветвях.

(I_T = I_R1 + I_R2 + I_R3 + … + I_Rn).

4. Обратная величина полного сопротивления параллельной цени равна сумме обратных величин сопротивлений отдельных ветвей.

5. Общая мощность, потребляемая параллельной цепью, равна сумме мощностей, потребляемых отдельными резисторами.

(P_T = P_R1 + P_R2 + P_R3 + … + P_Rn).

_{ПРИМЕР:Три резистора — 100 ом, 220 ом и 470 ом — соединены параллельно с батареей 48 вольт. Вычислите все неизвестные величины в цепи.}

_{Сначала нарисуем схему цепи и перепишем все известные величины (рис. 8–4).}

_{Рис. 8–4} 

_Дано:

_{ET = 48 В; R1 = 100 В; R2 = 220 В; R3 = 470 В}

_{IT =?; RT =?; PT =?}

_{IR1 =?; IR2 =?; IR3 =?}

_{PR1 =?; PR2 =?; PR3 =?}

_{В процессе вычисления всех неизвестных величин в цепи сначала надо найти полное сопротивление цепи. После этого можно найти токи, текущие в отдельных ветвях цепи. Зная токи, можно вычислить мощности, выделяемые на каждом резисторе.}

_Дано:

_{R1 = 100 Ом; R2 = 220 Ом; R3 = 470 Ом.}

_{RT =?}

_{Решение:}

_{1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3}

_{1/RT = 1/100 + 1/220 + 1/470}

_{(Общий знаменатель будет слишком большим. Перейдем к десятичным дробям.)}

_{1/RT = 0,01 + 0,005 + 0,002}

_{1/RT = 0,017}

_{RT = 58,82 Ом.}

_{Ток (IR1) через резистор R1 равен:}

_Дано:

_{ER1 = 48 В; R1 = 100 Ом.}

_{IR1 =?}

_{Решение:}

_{IR1 = ER1/R1 = 48/100}

_{IR1 = 0,048 А}

_{Ток (IR2) через резистор R2 равен:}

_Дано:

_{ER2 = 48 В; R2 = 220 Ом.}

_{IR2 =?}

_{Решение:}

_{IR2 = ER2/R2 = 48/220}

_{IR2 = 0,218 А}

_{Ток (IR3) через резистор R3 равен:}

_Дано:

_{ER3 = 48 В; R3 = 470 Ом.}

_{IR3 =?}

_{Решение:}

_{IR3 = ER3/R3 = 48/470}

_{IR3 = 0,102 А}

_{Общий ток может быть также найден с помощью закона Ома:}

_Дано:

_{ET = 48 В; RT = 58,82 Ом.}

_{IT =?}

_{Решение:}

_{IT = ET/RT = 48/58,82}

_{IT = 0,82 А}

_{Мы опять имеем некоторое расхождение, обусловленное округлением.}

_{Мощность, выделяемая на резисторе R1, равна:}

_Дано:

_{IR1 = 0,48 A; ER1 = 48 B.}

_{PR1 =}

_{Решение:}

_{PR1 = IR1∙ER1}

_{PR1 = (0,48)(48)}

_{PR1 = 23,04 Вт.}

_{Мощность, выделяемая на резисторе R2, равна:}

_Дано:

_{IR2 = 0,218 A; ER2 = 48 B.}

_{PR2 =?}

_{Решение:}

_{PR2 = IR2∙ER2}

_{PR2 = (0,218)(48)}

_{PR2 = 10,46 Вт.}

_{Мощность, выделяемая на резисторе R3, равна:}

_Дано:

_{IR3 = 0,102 A; ER3 = 48 B.}

_{PR3 =?}

_{Решение:}

_{PR3 = IR3∙ER3}

_{PR3 = (0,102)(48)}

_{PR3 = 4,90 Вт.}

_{Полная выделяемая в цепи мощность равна:}

_Дано:

_{PR1 = 23,04 Вт; PR2 = 10,46 Вт; PR3= 4,90 Вт.}

_{PT =?} 

_{Решение:}

_{PT = PR1 + PR2 + PR3}

_{PT = 23,04 + 10,46 + 4,90}

_{PT = 38,40 Вт.}

_{Общую мощность можно также определить с помощью закона Ома:}

_Дано:

_{IT =0,80 А; ET = 48 В.}

_PT  =?

_{Решение:}

_{PT  = IT∙ET} 

_{PT  =  (0,80)(48)}

_{PT  =  38,4 Вт.}

8–2. Вопросы

1. Четыре резистора — 2200 ом, 2700 ом, 3300 ом и 5600 ом — соединены параллельно с батареей напряжением 9 вольт. Вычислить все неизвестные величины в цепи.

8-3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ

Большинство цепей содержит как последовательные, так и параллельные участки. Цепи этого типа называются последовательно-параллельными (рис. 8–5).

Рис. 8–5

Расчеты большинства последовательно-параллельных цепей — это просто применение законов и правил, обсуждавшихся ранее. Формулы для последовательных цепей применяются к последовательным участкам цепи, а формулы для параллельных цепей — к параллельным участкам цепи.

_{ПРИМЕР: Вычислите все неизвестные величины для цепи на рис. 8–6.}

_{Рис. 8–6} 

_Дано:

_{IT =?; ЕT = 48 Вольт; RT =?; PT =?}

_{R1 = 820 Ом; IR1 =?; ER1 =?; PR1 =?}

_{R2 = 330 Ом; IR2 =?; ER2 =?; PR2 =?}

_{R3 = 680 Ом; IR3 =?; ER3 =?; PR3 =?}

_{R4 = 470 Ом; IR4 =?; ER4 =?; PR4 =?}

_{R5 = 120 Ом; IR5 =?; ER5 =?; PR5 =?}

_{R6 = 560 Ом; IR6 =?; ER6 =?; PR6 =?}

_{Для того чтобы вычислить полное сопротивление (RT), сначала найдем эквивалентное сопротивление (RA) параллельно соединенных резисторов R2 и R3. Затем вычислим эквивалентноесопротивление резисторов RA и R4 (обозначенное как RS1) и R5 и R6 (обозначенное как RS2). После этого можно определить эквивалентное сопротивление RB для RS1 и RS2. И, наконец, найдем общее сопротивление последовательно соединенных R1 и RB.}

_Дано:

_{R2 = 330 Ом; R3 = 680 Ом.}

_RA =?

_{Решение:} 

_{1/RA =  1/R2 + 1/R3}

_{1/RA =  1/330 + 1/680}

_{(Общий знаменатель будет слишком большим. Перейдем к десятичным дробям.)}

_{1/RA = 0,0045 A}

_{RA = 222,22 Ом.}

_{Перерисуем цепь, заменяя резисторы R2 и R3 резистором RA. См. рис. 8–7.}

_{Рис. 8–7}

_{Теперь определим сопротивление RS1 последовательно соединенных резисторов RA и R4.}

_Дано:

_{RA = 222,22 Ом; R4 = 470 Ом.}

_{RS1 =?}

_{Решение:} 

_{RS1 = RA + R4}

_{RS1 = 222,22 + 470}

_{RS1 = 692,22 Ом.}

_{Определим сопротивление RS2 последовательно соединенных резисторов R5 и R6.}

_Дано:

_{R5 = 120 Ом; R6 = 560 Ом.}

_{RS2 =?}

_{Решение:} 

_{RS2 = R5 + R6}

_{RS2 = 120 + 560}

_{RS2 = 680 Ом.}

_{Перерисуем цепь с резисторами RS1 и RS2. См. рис. 8–8.}

_{Рис. 8–8.} 

_{Теперь определим сопротивление (RB) параллельно соединенных резисторов RS1 и RS2.}

_Дано:

_{RS1 = 692,22 Ом; RS2 = 680 Ом.}

_{RB =?}

_{Решение:} 

_{1/RB = 1/RS1 + 1/RS2}