Serie-parallel circuits begrijpen: Hoe ze werken & waarom ze belangrijk zijn

Bij simpele seriecircuits zijn alle componenten einde-aan-einde verbonden om slechts één pad voor de stroom te vormen om door het circuit te vloeien:

Bij simpele parallelcircuits zijn alle componenten verbonden tussen dezelfde twee sets van elektrisch gemeenschappelijke punten, wat meerdere paden creëert voor de stroom om van de ene einde van de batterij naar de andere te vloeien:

Regels betreffende serie- en parallelcircuits

Met elk van deze twee basis circuitconfiguraties hebben we specifieke sets regels die spanning, stroom, en weerstand relaties beschrijven.

Seriecircuits:

• Spanningsvallen tellen op tot de totale spanning.
• Alle componenten delen dezelfde (gelijke) stroom.
• Weerstanden tellen op tot de totale weerstand.

Parallelcircuits:

• Alle componenten delen dezelfde (gelijke) spanning.
• Takstromen tellen op tot de totale stroom.
• Weerstanden verminderen tot de totale weerstand.

Serie - Parallel Circuits

Echter, als circuitcomponenten in sommige delen serie-verbonden zijn en in anderen parallel, kunnen we niet een enkele set regels toepassen op elk deel van dat circuit. In plaats daarvan moeten we identificeren welke delen van dat circuit serie zijn en welke parallel, dan selectief serie- en parallelregels toepassen zoals nodig om te bepalen wat er gebeurt. Neem het volgende circuit, bijvoorbeeld:

Dit circuit is noch simpel serie noch simpel parallel. Het bevat elementen van beide. De stroom verlaat de bodem van de batterij, splitst om door R₃ en R₄ te reizen, herenigt, splitst weer om door R₁ en R₂ te reizen, en herenigt weer om terug te keren naar de top van de batterij. Er bestaat meer dan één pad voor stroom te reizen (niet serie), maar er zijn meer dan twee sets van elektrisch gemeenschappelijke punten in het circuit (niet parallel).

Omdat het circuit een combinatie is van zowel serie als parallel, kunnen we de regels voor spanning, stroom, en weerstand niet "over de tabel heen" toepassen om analyse te beginnen zoals we konden toen de circuits de ene of de andere manier waren. Als het bovenstaande circuit simpel serie was, konden we gewoon R₁ tot R₄ optellen om tot een totale weerstand te komen, de totale stroom oplossen, en dan alle spanningsvallen oplossen. Als het simpel parallel was, konden we gewoon takstromen oplossen, takstromen optellen om de totale stroom te bepalen, en dan de totale weerstand berekenen uit totale spanning en totale stroom. Echter, deze circuit's oplossing zal complexer zijn.

De tabel zal ons nog helpen de verschillende waarden voor serie-parallel combinatie circuits te beheren, maar we moeten voorzichtig zijn hoe en waar we de verschillende regels voor serie en parallel toepassen. De wet van Ohm, natuurlijk, werkt nog steeds hetzelfde voor het bepalen van waarden binnen een verticale kolom in de tabel.

Als we in staat zijn te identificeren welke delen van het circuit serie zijn en welke parallel, kunnen we het in fasen analyseren, elk deel één voor een benaderen, de passende regels gebruiken om de relaties van spanning, stroom, en weerstand te bepalen. De rest van dit hoofdstuk zal gewijd zijn aan het tonen van technieken om dit te doen.

HERHALING:

• De regels van serie- en parallelcircuits moeten selectief toegepast worden op circuits die beide typen interconnecties bevatten.

GERELATEERDE WERKBLADEN:

• Serie-Parallell DC Circuits Werkblad