Av S. Hussain Ather, uppdaterad 24 mars 2022

Bildkälla:kynny/iStock/GettyImages

Parallella vs. seriekretsar

Elektriska enheter i vardagen är beroende av två grundläggande ledningsstrategier:parallell och serie. I en seriekrets är alla komponenter anslutna ände-till-ände i en enda sluten slinga. I en parallellkrets är varje komponent ansluten till samma två noder, vilket skapar separata grenar som delar samma spänningskälla.

Nyckelskillnader:

• Serien – Strömmen är densamma genom alla element; spänningen delar upp komponenterna.
• Parallell – Spänningen är identisk över varje gren; nuvarande delar mellan grenar.

Grundläggande lagar för analys

Båda konfigurationerna följer de två Kirchhoff-reglerna:

• Summan av spänningsfall runt en sluten slinga är lika med noll.
• I varje korsning är den algebraiska summan av strömmar som kommer in lika med summan som lämnar.

Ohms lag (V = I R ) gäller för varje element och hela kretsen.

Beräkna totalt motstånd

Serie:

R_total = R1 + R2 + R3 + …

Parallell:

1 / R_total = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + …

Hybrid (serie-parallell) kretsar

Många verkliga kretsar kombinerar båda arrangemangen. Standardmetoden är att minska nätverket steg-för-steg:

1. Identifiera underkretsar som är helt serier eller helt parallella.
2. Byt ut varje underkrets med motsvarande motstånd.
3. Använd Kirchhoffs regler på det förenklade nätverket igen.

AC-kretsar och impedans

När källan växlar, beter sig resistiva element annorlunda än kondensatorer och induktorer. Den kombinerade oppositionen till ström kallas impedans (Z ).

Seriens RLC-impedans:

Z = √[R² + (X_L – X_C)²]

där X_L = ωL och X_C = 1/(ωC) med ω vinkelfrekvensen.

Parallell RLC-impedans (admittans Y = 1/Z ):

1 / Z = √[1 / R² + (1 / X_L – 1 / X_C)²]

Praktiska konsekvenser

• Belysning – Hushållslampor är parallellkopplade så att en trasig glödlampa inte påverkar andra.
• Vitvaror – Motorer och värmeelement är vanligtvis serie- eller serieparallella beroende på erforderlig spänning och ström.
• Signalbearbetning – Filter använder RLC-kombinationer för att forma frekvenssvar.

Nyckel takeaways

• Serie:konstant ström, spänningsdelar.
• Parallell:konstant spänning, ström delar sig.
• Kirchhoffs regler och Ohms lag tillhandahåller de analytiska verktygen.
• AC-kretsar introducerar impedans; RLC-formler styr beteendet.
• Hybridkretsar löses genom stegvis reduktion.