Parallelschakeling van weerstanden, samen met series, is de belangrijkste manier om elementen in een elektrisch circuit te verbinden. In de tweede versie worden alle elementen opeenvolgend geïnstalleerd: het einde van het ene element is verbonden met het begin van het volgende. In zo'n circuit is de stroomsterkte op alle elementen hetzelfde en hangt de spanningsval af van de weerstand van elk element. Er zijn twee knooppunten in een seriële verbinding. Het begin van alle elementen is verbonden met de ene en hun uiteinden met de tweede. Conventioneel kunnen ze voor gelijkstroom worden aangeduid als plus en min, en voor wisselstroom als fase en nul. Vanwege zijn eigenschappen wordt het veel gebruikt in elektrische circuits, ook die met een gemengde aansluiting. De eigenschappen zijn hetzelfde voor DC en AC.
Berekening van de totale weerstand bij parallel geschakelde weerstanden
In tegenstelling tot een serieschakeling, waar de totale weerstand te vinden is, volstaat het om de waarde van elk element op te tellen, voor een parallelle verbinding geldt hetzelfde voor de geleidbaarheid. En omdat het omgekeerd evenredig is met de weerstand, krijgen we de formule samen met het circuit in de volgende afbeelding:
Het is noodzakelijk om één belangrijk kenmerk van de berekening van de parallelle aansluiting van weerstanden op te merken: de totale waarde zal altijd kleiner zijn dan de kleinste van hen. Voor weerstanden geldt dit voor zowel gelijk- als wisselstroom. Spoelen en condensatoren hebben hun eigen kenmerken.
Stroom en spanning
Bij het berekenen van de parallelle weerstand van weerstanden, moet u weten hoe u spanning en stroom kunt berekenen. In dit geval zal de wet van Ohm ons helpen, die de relatie tussen weerstand, stroom en spanning bepa alt.
Gebaseerd op de eerste formulering van de wet van Kirchhoff, verkrijgen we dat de som van de stromen die convergeren in één knoop gelijk is aan nul. De richting wordt gekozen volgens de richting van de stroom. De positieve richting voor het eerste knooppunt kan dus worden beschouwd als de inkomende stroom van de voeding. En de uitgaande van elke weerstand zal negatief zijn. Voor het tweede knooppunt is de afbeelding tegenovergesteld. Op basis van de formulering van de wet krijgen we dat de totale stroom gelijk is aan de som van de stromen die door elke parallel geschakelde weerstand gaan.
De uiteindelijke spanning wordt bepaald door de tweede wet van Kirchhoff. Het is hetzelfde voor elke weerstand en is gelijk aan het totaal. Deze functie wordt gebruikt om stopcontacten en verlichting in appartementen aan te sluiten.
Rekenvoorbeeld
Laten we als eerste voorbeeld de weerstand berekenen bij het parallel aansluiten van identieke weerstanden. De stroom die er doorheen gaat, zal hetzelfde zijn. Een voorbeeld van het berekenen van weerstand ziet er als volgt uit:
Dit voorbeeld laat duidelijk zien datdat de totale weerstand twee keer zo laag is als elk van hen. Dit komt overeen met het feit dat de totale stroomsterkte twee keer zo hoog is als die van één. Het correleert ook goed met een verdubbeling van de geleidbaarheid.
Tweede voorbeeld
Beschouw een voorbeeld van een parallelle aansluiting van drie weerstanden. Om te berekenen gebruiken we de standaardformule:
Op dezelfde manier worden circuits berekend met een groot aantal parallel geschakelde weerstanden.
Gemengde verbindingsvoorbeeld
Voor een gemengde verbinding zoals hieronder, wordt de berekening in verschillende stappen uitgevoerd.
Om te beginnen kunnen seriële elementen voorwaardelijk worden vervangen door één weerstand met een weerstand die gelijk is aan de som van de twee vervangen. Verder wordt de totale weerstand op dezelfde manier beschouwd als in het vorige voorbeeld. Deze methode is ook geschikt voor andere, meer complexe schema's. Door het circuit consequent te vereenvoudigen, kunt u de gewenste waarde krijgen.
Als er bijvoorbeeld twee parallelle weerstanden zijn aangesloten in plaats van R3, moet u eerst hun weerstand berekenen en ze vervangen door een equivalente. En dan hetzelfde als in het bovenstaande voorbeeld.
Toepassing van een parallelle schakeling
Parallelschakeling van weerstanden vindt in veel gevallen zijn toepassing. In serie schakelen verhoogt de weerstand, maar neemt in ons geval af. Een elektrisch circuit vereist bijvoorbeeld een weerstand van 5 ohm, maar er zijn slechts 10 ohm en hogere weerstanden. Uit het eerste voorbeeld weten we:dat je de helft van de weerstandswaarde kunt krijgen als je twee identieke weerstanden parallel aan elkaar installeert.
U kunt de weerstand nog meer verlagen, bijvoorbeeld als twee paar parallel geschakelde weerstanden parallel ten opzichte van elkaar worden geschakeld. Je kunt de weerstand met een factor twee verminderen als de weerstanden dezelfde weerstand hebben. Door te combineren met een seriële verbinding kan elke waarde worden verkregen.
Het tweede voorbeeld is het gebruik van parallelle aansluiting voor verlichting en stopcontacten in appartementen. Dankzij deze verbinding is de spanning op elk element niet afhankelijk van hun aantal en zal hetzelfde zijn.
Een ander voorbeeld van het gebruik van parallelle verbindingen is de beschermende aarding van elektrische apparatuur. Als een persoon bijvoorbeeld de metalen behuizing van het apparaat aanraakt, waarop een storing optreedt, wordt een parallelle verbinding verkregen tussen het apparaat en de beschermende geleider. Het eerste knooppunt is de contactplaats en het tweede is het nulpunt van de transformator. Er zal een andere stroom door de geleider en de persoon vloeien. De weerstandswaarde van deze laatste wordt genomen als 1000 ohm, hoewel de werkelijke waarde vaak veel hoger is. Als er geen aarde zou zijn, zou alle stroom die in het circuit vloeit door de persoon gaan, aangezien hij de enige geleider zou zijn.
Parallelle verbinding kan ook worden gebruikt voor batterijen. De spanning blijft hetzelfde, maar hun capaciteit verdubbelt.
Resultaat
Wanneer weerstanden parallel zijn aangesloten, zal de spanning erover hetzelfde zijn, en de stroomgelijk is aan de som van de stromen die door elke weerstand vloeien. De geleidbaarheid is gelijk aan de som van elk. Hieruit wordt een ongebruikelijke formule voor de totale weerstand van weerstanden verkregen.
Bij het berekenen van de parallelschakeling van weerstanden moet er rekening mee worden gehouden dat de eindweerstand altijd kleiner zal zijn dan de kleinste. Dit kan ook worden verklaard door de sommatie van de geleidbaarheid van de weerstanden. Dit laatste zal toenemen met de toevoeging van nieuwe elementen, en dienovereenkomstig zal de geleidbaarheid afnemen.
