Av S. Hussain Ather • Uppdaterad 24 mars 2022

Elektriska kretsar är organiserade antingen i serie eller parallellt. I en seriekoppling ligger varje element på samma väg, så samma ström flyter genom varje komponent en efter en. I ett parallellt arrangemang har varje komponent sin egen gren, och strömmen kan delas och rekombineras vid korsningar.

Parallell kretsdiagram

Ett typiskt parallelldiagram visar den positiva terminalen för en spänningskälla (+) ansluten till en nod och den negativa terminalen (–) till en annan. Från den positiva noden delas strömmen i flera grenar, som var och en slutar vid den negativa noden. Kirchhoffs strömlag garanterar att den totala strömmen som kommer in i en korsning är lika med den totala strömmen som lämnar den, medan Kirchhoffs spänningslag säkerställer att summan av spänningsfall runt en sluten slinga är noll.

Parallella kretsegenskaper

I parallella kretsar är spänningen över varje gren identisk, lika med källspänningen. Strömmen delar sig emellertid mellan grenarna i proportion till deras konduktans (motståndets reciproka). Således drar grenen med det lägsta motståndet mest ström och grenen med det högsta motståndet drar minst.

TL;DR

Parallella kretsar håller spänningen konstant över alla grenar samtidigt som den tillåter ström att flöda genom flera vägar samtidigt. Ohms lag gäller för varje gren, och serieparallella nätverk kan analyseras genom att kombinera både serie- och parallellregler.

Exempel på parallella kretsar

För att beräkna det totala motståndet för motstånd parallellt, använd den reciproka formeln:

\(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{totalt}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+\dots+\frac{1}{R_n}\)

Till exempel, med motstånd på 5Ω, 6Ω och 10Ω:

1. \(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{1}{5}+\frac{1}{6}+\frac{1}{10}\)
2. \(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{6}{30}+\frac{5}{30}+\frac{3}{30}=\frac{14}{30}\)
3. \(\displaystyle R_{\text{total}}=\frac{30}{14}=\frac{15}{7}\approx 2.14\,\text{Ω}\)

När resistansen är känd, tillämpa Ohms lag \(V=IR\) för att hitta strömmar i varje gren, kom ihåg att spänningen över varje motstånd är lika med källspänningen.

Parallell kontra seriekrets

Viktiga skillnader:

• Serien: Konstant ström, spänningsfall över varje komponent, total resistans är summan av individuella resistanser.
• Parallell: Konstant spänning, ström delar sig mellan grenar, total konduktans är summan av individuella konduktanser.

I ett serienätverk stoppar en enda öppen krets hela strömflödet. Däremot håller ett parallellt nätverk de andra grenarna i drift även om en öppnas.

Serie-parallell krets

Verkliga kretsar kombinerar ofta båda konfigurationerna. Betrakta till exempel motstånden R1–R6 anordnade så att R1 och R2 är parallella (bildar R5), och R3 och R4 är parallella (bildar R6). Dessa två kombinerade motstånd kopplas sedan i serie:

1. \(\displaystyle \frac{1}{R_5}=\frac{1}{1}+\frac{1}{5}\) → \(R_5=\frac{5}{6}\,\text{Ω}\)
2. \(\displaystyle \frac{1}{R_6}=\frac{1}{7}+\frac{1}{2}\) → \(R_6=\frac{14}{9}\,\text{Ω}\)
3. \(R_{\text{total}}=R_5+R_6=\frac{5}{6}+\frac{14}{9}=\frac{43}{18}\,\text{Ω}\approx 2.38\,\text{Ω}\)

Med en 20V-källa är den totala strömmen \(I_{\text{total}}=V/R_{\text{total}}\approx 8.37\,\text{A}\). Spänningsfallet över varje kombinerat motstånd beräknas sedan med Ohms lag, och de individuella grenströmmarna följer av deras respektive resistanser.

Dessa principer gör det möjligt för ingenjörer att designa tillförlitliga, effektiva kraftsystem som bibehåller jämn spänning samtidigt som de tillhandahåller flera vägar för ström, ett grundläggande krav för elektrisk infrastruktur i bostäder och industri.