Was ist eine Serien-Parallel-Schaltung?

Bei einfachen Reihenschaltungen werden alle Komponenten Ende-an-Ende verbunden, um nur einen Pfad für den Stromfluss durch die Schaltung zu bilden:

Bei einfachen Parallelschaltungen werden alle Komponenten zwischen denselben zwei Sätzen von elektrisch gemeinsamen Punkten verbunden, wodurch mehrere Pfade für den Stromfluss von einem Ende der Batterie zum anderen geschaffen werden:

Regeln zu Reihen- und Parallelschaltungen

Für jede dieser beiden grundlegenden Schaltungskonfigurationen haben wir spezifische Regelsätze, die Spannungs-, Strom- und Widerstandsbeziehungen beschreiben.

Reihenschaltungen:

• Spannungsabfälle erhöhen die Gesamtspannung.
• Alle Komponenten haben denselben (gleichen) Strom.
• Widerstände addieren sich zum gleichen Gesamtwiderstand.

Parallelschaltungen:

• Alle Komponenten haben dieselbe (gleiche) Spannung.
• Zweigströme addieren sich zum gleichen Gesamtstrom.
• Widerstände verringern sich auf den gleichen Gesamtwiderstand.

Serie - Parallelschaltungen

Wenn jedoch Schaltungskomponenten in einigen Teilen in Reihe und in anderen parallel geschaltet sind, können wir keine einzelnen anwenden Regelwerk für jeden Teil dieser Schaltung. Stattdessen müssen wir identifizieren, welche Teile dieser Schaltung seriell und welche parallel sind, und dann nach Bedarf selektiv Serien- und Parallelregeln anwenden, um zu bestimmen, was passiert. Nehmen Sie zum Beispiel die folgende Schaltung:

Diese Schaltung ist weder eine einfache Serie noch eine einfache Parallelschaltung. Es enthält vielmehr Elemente von beiden. Der Strom verlässt die Unterseite der Batterie und teilt sich auf, um durch R₃ . zu wandern und R₄ , schließt sich wieder an und teilt sich dann wieder auf, um durch R₁ . zu reisen und R₂ , und verbinden Sie sich dann erneut, um zur Oberseite des Akkus zurückzukehren. Es gibt mehr als einen Pfad für den Stromfluss (nicht in Reihe), aber es gibt mehr als zwei Sätze von elektrisch gemeinsamen Punkten im Stromkreis (nicht parallel).

Da die Schaltung eine Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung ist, können wir die Regeln für Spannung, Strom und Widerstand nicht „über den Tisch“ anwenden, um mit der Analyse zu beginnen, wie wir es könnten, wenn die Schaltungen so oder so waren. Wenn die obige Schaltung beispielsweise eine einfache Reihe wäre, könnten wir einfach R₁ . addieren bis R₄ Um einen Gesamtwiderstand zu erhalten, lösen Sie nach dem Gesamtstrom und dann nach allen Spannungsabfällen auf. Ebenso, wenn die obige Schaltung einfach parallel wäre, könnten wir einfach nach Zweigströmen auflösen, Zweigströme addieren, um den Gesamtstrom zu berechnen, und dann den Gesamtwiderstand aus Gesamtspannung und Gesamtstrom berechnen. Die Lösung dieser Schaltung wird jedoch komplexer sein.

Die Tabelle wird uns weiterhin helfen, die unterschiedlichen Werte für Reihen-Parallel-Kombinationsschaltungen zu verwalten, aber wir müssen vorsichtig sein, wie und wo wir die unterschiedlichen Regeln für Reihe und Parallel anwenden. Das Ohmsche Gesetz funktioniert natürlich immer noch genauso, um Werte innerhalb einer vertikalen Spalte in der Tabelle zu bestimmen.

Wenn wir in der Lage sind, zu erkennen, welche Teile der Schaltung in Reihe und welche Teile parallel sind, können wir sie schrittweise analysieren, indem wir uns nacheinander jedem Teil nähern und die entsprechenden Regeln verwenden, um die Beziehungen von Spannung, Strom und Widerstand zu bestimmen. Der Rest dieses Kapitels ist dem Zeigen von Techniken dafür gewidmet.

RÜCKBLICK:

• Die Regeln für Reihen- und Parallelschaltungen müssen selektiv auf Schaltungen angewendet werden, die beide Arten von Verbindungen enthalten.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für seriellparallele Gleichstromkreise