Схема последовательная: Последовательное и параллельное соединение проводников — урок. Физика, 8 класс.

Параллельное и последовательное соединение — законы и примеры

Почему в елочной гирлянде могут не гореть лампочки одного цвета? Почему все электроприборы в доме рассчитаны на 220 В? Спойлер: все дело в видах соединения проводников — о них мы и поговорим в этой статье.

Как после перегорания одной лампочки в гирлянде можно определить способ соединения и починить ее? Попробуем разобраться.

Анфиса обнаружила на балконе старую гирлянду. Включив ее в розетку, девочка заметила, что горят все лампочки, кроме зеленых. Внимательно изучив провода, Анфиса увидела, что все зеленые лампочки соединены последовательно друг за другом.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д.

Последовательное подключение обычно используется в тех случаях, когда необходимо целенаправленно включать или выключать определенный электроприбор. Например, для работы школьного электрического звонка требуется соединить его последовательно с источником тока и ключом.

Вот некоторые примеры использования схемы последовательного соединения:

• освещение в вагонах поезда или трамвая;
• простейшие елочные гирлянды;
• карманный фонарик;
• амперметр для измерения силы тока в цепи.

Законы последовательного соединения проводников

1. При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же:

   I = I₁ = I₂ = … = I_n.

   Если в цепи с последовательным способом соединения одна из ламп выйдет из строя и через нее не будет протекать электрический ток, то и через оставшиеся лампы ток проходить не будет. Вспомним Анфису и ее гирлянду: когда одна из зеленых лампочек перегорела, то ток, проходящий через нее, стал равен нулю. Следовательно, и другие зеленые лампочки, включенные последовательно, не загорелись. Чтобы починить гирлянду, нужно определить перегоревшую лампочку и заменить ее.

2. При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

   R_экв = R₁ + R₂ + … + R_n.

3. При последовательном соединении общее напряжение цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

   U_экв = U₁ + U₂ + … + U_n.

Пример решения задачи

В цепь с напряжением 220 В включена лампа, через нее протекает ток силой 20 А. Когда к лампе последовательно подключили реостат, сила тока в цепи уменьшилась до 11 А. Чему равно сопротивление реостата?

Решение.

1. По закону Ома определим сопротивление лампы:

   R₁ = U / I₁ = 220 / 20 = 11 Ом.

2. Также по закону Ома определим общее сопротивление цепи при включенном реостате:

   R = U / I₂ = 220 / 11 = 22 Ом.

3. При последовательном соединении сопротивления лампы и реостата складываются:

   R = R₁ + R₂.

4. Зная общее сопротивление цепи и сопротивление лампы, определим искомое сопротивление реостата:

   R₂ = R − R₁ = 22 − 11 = 11 Ом.

Ответ: сопротивление реостата равно 11 Ом.

К сожалению, последовательное соединение не всегда оказывается удобным. Например, в торговом центре «Ашан» работает с 9:00 до 23:00, кинотеатр — с 10:00 до 02:30, а магазины — с 10:00 до 22:00. При последовательном соединении цепи свет должен будет гореть во всем ТЦ с 9:00 до 02:30. Согласитесь, что такой режим работы экономически невыгоден даже при минимальном тарифе на электроэнергию. В этом случае удачным решением будет использование параллельного соединения.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Параллельное соединение проводников

При параллельном соединении начала всех проводников соединяются в одной общей точке электрической цепи, а их концы — в другой.

Параллельное соединение используют в тех случаях, когда необходимо подключать электроприборы независимо друг от друга. Например, если отключить чайник, то холодильник будет продолжать работать. А когда в люстре перегорает одна лампочка, остальные все так же освещают комнату.

Приведем еще несколько примеров применения параллельного способа соединения:

• освещение в больших торговых залах;
• бытовые электроприборы в квартире;
• компьютеры в кабинете информатики;
• вольтметр для измерения напряжения на участке цепи.

Параллельное соединение проводников: формулы

1. Напряжение при параллельном соединении в любых частях цепи одинаково:

   U = U₁ = U₂ = … = U_n.

   Как вы помните, все бытовые электроприборы рассчитаны на одинаковое номинальное напряжение 220 В. Да и согласитесь, куда проще делать все розетки одинаковыми, а не рассчитывать напряжение для каждого прибора при их последовательном соединении.

2. Сила тока при параллельном соединении (в неразветвленной части цепи) равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединенных проводниках:

   I_экв = I₁ + I₂ + … + I_n.

   Электрический ток растекается по ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям. Если сопротивления в ветвях равны, то и ток при параллельном соединении делится между ними поровну.

3. Общее сопротивление цепи определяется по формуле:

   1 / R_экв = 1 / R₁ + 1 / R₂ + … + 1 / R_n.

   Для двух параллельно соединенных проводников формулу можно записать иначе:

   R_экв = (R₁ · R₂) / (R₁ + R₂).

Если n одинаковых проводников, каждый из которых имеет сопротивление R₁, соединены параллельно, то общее сопротивление участка цепи можно найти, разделив сопротивление одного из проводников на их количество:

R_экв = R₁ / n.

Вернемся к Анфисе и ее гирлянде. Мы уже разобрались, почему перестали гореть все зеленые лампочки. Пришло время узнать, почему продолжили гореть все остальные. В современных гирляндах используют параллельное и последовательное соединение одновременно. Например, лампочки одного цвета соединяют последовательно, а с другими цветами — параллельно. Таким образом, отключение ветви с зелеными лампочками не повлияло на работу остальной части цепи.

Пример решения задачи

Два резистора с сопротивлениями 10 Ом и 11 Ом соответственно соединены параллельно и подключены к напряжению 220 В. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

Решение.

1. Определим общее сопротивление при параллельном соединении проводников:

   R = (R₁ · R₂) / (R1 + R2) = (10 · 11) / (10 + 11) = 110 / 21 Ом ≈ 5,24 Ом.

2. По закону Ома определим силу тока в цепи:

   I = U / R = 220 / (110 / 21) = 42 А.

Ответ: сила тока в неразветвленной части цепи равна 42 А.

Смешанное соединение проводников

Зачастую реальные электрические схемы оказываются сложнее, поэтому используют различные комбинации последовательного и параллельного способов соединения. Такой способ соединения называется смешанным. Смешанное соединение проводников предполагает использование последовательного и параллельного способов соединения в одной цепи.

Алгоритм решения задач со смешанным соединением проводников:

1. Прочитать условие задачи, начертить схему электрической цепи, при необходимости пронумеровать проводники.

2. Проанализировать схему, т. е. найти участки, где используется только последовательное или только параллельное соединение проводников. Определить сопротивление на этих участках.

3. Выяснить вид соединения участков между собой. Найти общее сопротивление всей цепи.

4. С помощью закона Ома и законов последовательного и параллельного соединения проводников найти распределения токов и напряжений в цепи.

Пример решения задачи

На рисунке показана схема электрической цепи. Сопротивления резисторов одинаковы и равны 12 Ом. Напряжение источника — 100 В. Какова сила тока, протекающего через резистор R₄?

Решение.

1. Проанализируем данную схему. Резисторы R₂ и R₃ соединены между собой последовательно, а с резистором R₄ — параллельно. Весь этот участок соединен последовательно с источником тока и резистором R₁.

2. Определим сопротивление последовательно соединенных резисторов R₂ и R₃:

   R₂₃ = R₂ + R₃ = 12 + 12 = 24 Ом.

3. Найдем общее сопротивление резистора R₄ и участка 2–3, соединенных параллельно:

   R₂₃₄ = (R₂₃ · R₄) / (R₂₃ + R₄) = (24 · 12) / (24 + 12) = 8 Ом.

4. Определим общее сопротивление всей цепи как сумму включенных последовательно резистора R₁ и участка 2–3–4:

   R_экв = R₁ + R₂₃₄ = 12 + 8 = 20 Ом.

5. По закону Ома найдем силу тока в неразветвленной части цепи:

   I = U / R_экв = 200 / 20 = 5 А.

6. По закону Ома определим напряжение на участке, состоящем из резисторов R₂, R₃, R₄:

   U_экв1 = I · R₂₃₄ = 5 · 8 = 40 В.

7. Поскольку при параллельном соединении напряжение одинаково, то напряжение на резисторе R₄ также равно 40 В. По закону Ома найдем силу тока, протекающего через резистор R₄:

   I₄ = U_экв1 / R₄ = 40 / 12 ≈ 3,3 А.

Ответ: через резистор R₄ протекает ток силой приблизительно 3,3 А.

Мы разобрали довольно много формул последовательного и параллельного подключения проводников. А запомнить их можно с помощью вот таких схем:

Скачать шпаргалку

Скачать шпаргалку

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи. На уроках вы научитесь составлять самые разнообразные электрические цепи и решать задачи с ними, а также узнаете об их применении в жизни. Ждем вас!

Что такое «последовательные» и «параллельные» цепи?

Добавлено 18 декабря 2020 в 18:38

Цепи, состоящие только из одной батареи и одного сопротивления нагрузки, очень просто анализировать, но на практике они встречаются не часто. Обычно мы находим цепи, в которых вместе соединены более двух компонентов.

Последовательные и параллельные схемы

Существует два основных способа соединения двух и более компонентов схемы: последовательно и параллельно.

Последовательная конфигурация схемы

Сначала рассмотрим пример последовательной схемы:

Рисунок 1 – Последовательная цепь

Здесь у нас три резистора (обозначенные R₁, R₂ и R₃), соединенные в длинную цепочку от одного вывода батареи к другому. (Следует отметить, что нижний индекс – эти маленькие числа в правом нижнем углу буквы «R» – не связаны со значениями резисторов в омах. Они служат, только чтобы отличать один резистор от другого.)

Определяющей характеристикой последовательной цепи является то, что существует только один путь для прохождения тока. В этой схеме ток течет по часовой стрелке от точки 1 к точке 2, точке 3 к точке 4 и обратно до точки 1.

Параллельная конфигурация схемы

Теперь давайте посмотрим на другой тип схемы, на параллельную цепь:

Рисунок 2 – Параллельная цепь

Опять же, у нас есть три резистора, но на этот раз они образуют более одного непрерывного пути прохождения тока. Есть один путь от точки 1 к точке 2, к 7, к 8 и снова к 1. Еще один путь – от точки 1 к точке 2, к 3, к 6, к 7, к 8 и снова к 1. И затем есть третий путь от точки 1 к точке 2, к 3, к 4, к 5, к 6, к 7, к 8 и снова обратно к 1. Каждый отдельный путь (через R₁, R₂ и R₃) называется ветвью.

Определяющей характеристикой параллельной цепи является то, что все компоненты подключены между одним и тем же набором электрически общих точек. Глядя на принципиальную схему, мы видим, что все точки 1, 2, 3 и 4 электрически общие. То же самое с точками 8, 7, 6 и 5. Обратите внимание, что все резисторы, а также батарея, подключены между этими двумя наборами точек.

И, конечно же, сложность не ограничивается простыми последовательными и параллельными цепями! У нас также могут быть цепи, которые представляют собой комбинацию последовательной и параллельной цепей.

Последовательно-параллельная конфигурация схемы

Рисунок 3 – Последовательно-параллельная цепь

В этой схеме у нас есть две петли для протекания тока: одна от 1 до 2, до 5, до 6 и снова до 1, а другая от 1 до 2, до 3, до 4, до 5, до 6 и снова обратно к 1. Обратите внимание, как оба пути тока проходят через R₁ (от точки 1 к точке 2). В этой конфигурации мы бы сказали, что R₂ и R₃ параллельны друг другу, а R₁ включен последовательно с параллельной комбинацией R₂ и R₃.

Это всего лишь предварительный обзор того, что будет дальше. Не волнуйтесь! Мы рассмотрим все эти схемы подробно, по очереди! Вы можете сразу перейти к следующим страницам, посвященным последовательным и параллельным схемам, или к разделу «Что такое последовательно-параллельная схема?» в главе 7.

Основы последовательного и параллельного соединений

Что такое последовательное соединение?

Основная идея «последовательного» соединения состоит в том, что компоненты соединяются в линию, образуя единый путь, по которому может течь ток:

Рисунок 4 – Последовательное соединение

Что такое параллельное соединение?

И, напротив, основная идея «параллельного» соединения заключается в том, что все компоненты подключаются друг к другу «каждой стороной». В чисто параллельной схеме никогда не может быть более двух наборов электрически общих точек, независимо от того, сколько соединено компонентов. Есть много путей прохождения тока, но только одно напряжение на всех компонентах:

Рисунок 5 – Параллельное соединение

Конфигурации последовательных и параллельных резисторов имеют очень разные электрические свойства. В следующих разделах мы рассмотрим свойства каждой конфигурации.

Резюме

• В последовательной схеме все компоненты соединены встык, образуя единый путь для прохождения тока.
• В параллельной схеме все компоненты соединены друг с другом, образуя ровно два набора электрически общих точек.
• «Ветвь» в параллельной цепи – это путь для электрического тока, образованный одним из компонентов нагрузки (например, резистором).

Оригинал статьи:

• What are “Series” and “Parallel” Circuits?

Теги

ОбучениеПараллельная цепьПоследовательная цепь

Оглавление

Вперед

Серийная диаграмма—ArcGIS Dashboards | Документация

Серийная диаграмма визуализирует одну или несколько серий точек данных вдоль горизонтальной оси (x) и вертикальной оси (y). Серийные диаграммы отображают более одной серии данных. На следующей диаграмме представлены две серии данных: одна показывает количество преступлений по дням, а другая показывает скользящее среднее количество преступлений за три дня. Каждая серия в серийной диаграмме имеет тип, определяющий способ визуализации точек данных.

В следующем примере, описывающем компоненты последовательной диаграммы, ряд, показывающий количество преступлений по дням, имеет тип столбца, а ряд, показывающий скользящее среднее число преступлений за три дня, имеет тип строки.

1. Полоса прокрутки — позволяет пользователям управлять количеством отображаемых категорий данных.
2. Текст при наведении — отображает дополнительную информацию о точке данных при наведении на нее курсора.
3. Линии сетки — улучшают читаемость диаграммы. Вы можете управлять отображением горизонтальных и вертикальных линий сетки.
4. Направляющие — обеспечивают контекст для данных, отображаемых на диаграмме, путем представления целей или пороговых значений. Направляющие могут быть линиями, представляющими одно значение, или заштрихованной областью, представляющей диапазон значений. Кроме того, серийные диаграммы могут иметь несколько направляющих.
5. Легенда — передает значение цветов, используемых на диаграмме. То, как вы настраиваете данные на диаграмме, определяет положение легенды диаграммы.
6. Метка — описывает категории и значения. Метки генерируются автоматически; однако вы можете переопределить их во время разработки. Например, когда на оси категорий отображаются даты, вы можете настроить их отображение с помощью форматирования даты. Вы также можете управлять метками оси значений с помощью префикса единиц измерения или форматирования чисел.
7. Заголовок оси — обобщает типы категорий или значений, отображаемых на оси. Каждая ось может иметь собственное название.
8. Ось — одна ось в последовательной диаграмме отображает категорию каждой точки данных, а другая ось отображает ее числовое значение. На оси категорий могут отображаться дискретные значения или непрерывные значения, например даты. На предыдущей диаграмме категории отображаются по горизонтальной оси, а значения — по вертикальной оси. Однако вы можете отменить эту настройку. Вы можете отобразить вертикальные столбцы горизонтально, изменив ориентацию осей, чтобы на горизонтальной оси отображались значения, а на вертикальной — категории.

Типы серий

Серийные диаграммы могут быть столбчатыми, линейными или гладкими линейными диаграммами. Каждый тип серии лучше всего подходит для разных типов данных. Вы можете выбрать тип серии на вкладке Серия.

Столбчатые диаграммы

На столбчатой ​​диаграмме точки данных в ряду представлены прямоугольником, высота которого определяется числовыми значениями точек. Столбцы могут быть горизонтальными или вертикальными, в зависимости от ориентации диаграммы. Столбчатые диаграммы лучше всего подходят для данных с дискретными категориями, но их также можно использовать для отображения данных с непрерывными категориями.

Линейные и сглаженные линейные диаграммы

Данные с непрерывными категориями, например даты, лучше всего подходят для линейных и сглаженных линейных диаграмм.

Линейные и гладкие линейные диаграммы с включенным анализом дат, которые имеют отсутствующие или пустые точки данных, можно настроить так, чтобы либо соединять точки данных, либо оставлять разрывы в линии. Линейные и сглаженные линейные диаграммы можно превратить в диаграммы с областями, увеличив прозрачность их заливки на вкладке «Серии».

Многосерийные графики

Существует два способа создания многосерийных диаграмм. Используемый метод зависит от того, как категории диаграммы определяются на основе ее данных. Если категории вашей диаграммы основаны на сгруппированных значениях, вы можете создать диаграмму с несколькими рядами, указав Разбить по полю. Если категории вашей диаграммы основаны на функциях, вы можете вручную включить в диаграмму несколько рядов, нажав Добавить ряд. Подробную информацию о том, как определить основу для категорий диаграммы, см. в разделе Серии данных.

Когда каждый ряд в диаграмме с несколькими рядами представляет собой ряд другого типа, например, первая диаграмма в этом разделе, она считается комбинированной диаграммой. Когда все серии одного типа, их можно сгруппировать, сложить или сложить на 100 %. При создании диаграмм с несколькими сериями по умолчанию создается сгруппированная диаграмма. Вы можете изменить укладку на вкладке Series.

Совет:

Ось значений диаграммы с одним или несколькими рядами может иметь логарифмическую шкалу, но не
когда ряды сложены или сложены на 100%.

Сгруппированные диаграммы

Сгруппированные диаграммы используются для отображения информации о различных подгруппах основных категорий. Отдельный столбец или строка представляет каждую из подгрупп, которые отображаются разными цветами, чтобы различать их. При настройке сгруппированной диаграммы ограничьте объем информации, чтобы ее было легко понять.

Диаграммы с накоплением

Стекирование позволяет размещать ряды друг над другом без перекрытия. Диаграмма с накоплением похожа на сгруппированную диаграмму тем, что ее можно использовать для отображения информации о подгруппах, включающих разные категории. В диаграмме с накоплением точки данных, представляющие подгруппы, располагаются друг над другом (или рядом, если диаграмма отображается горизонтально). Различные цвета используются для обозначения вклада различных подгрупп. Общее значение — это общий размер категории.

Диаграммы с накоплением на 100%

Разновидностью диаграммы с накоплением является диаграмма с накоплением на 100%. Это показывает относительные различия внутри каждой категории. Сумма каждого столбца всегда равна 100 процентам, а длина каждой подгруппы представляет собой ее вклад в общую сумму в процентах.

Действия

На интерактивной панели последовательная диаграмма может быть источником или целью действия. При использовании в качестве источника действия диаграмму можно настроить для режима одиночного или множественного выбора. Это определяет количество точек данных, которые вы можете выбрать за раз. Когда диаграмма является источником действий, она может, например, запускать панорамирование или масштабирование карты или фильтровать другой элемент панели мониторинга. Когда диаграмма является целью действия, такого как изменение экстента карты, вы можете отфильтровать диаграмму, чтобы отображаемые данные соответствовали новому экстенту карты.

Отзыв по этой теме?

Все, что вам нужно знать о выводах последовательного разъема

Ольга Вайс
17 декабря 2019 г.

Содержание

1. Что такое протокол RS232?
2. Что означает RS232?
3. Последовательные разъемы
   • ❒ Распиновка и конфигурация COM-порта
4. Кабели RS232

Что такое протокол RS232?

Протокол RS232 — это популярный последовательный интерфейс, используемый для подключения компьютеров к периферийным устройствам, таким как модемы. Мы рассмотрим распиновку последовательного порта, используемую для реализации RS232, а также некоторую дополнительную справочную информацию, касающуюся протокола.

Протокол RS232 передает данные по проводам, используя уровни сигналов, отличные от стандартных 5 В, чтобы свести к минимуму интерференцию сигналов. Он выполняет асинхронную передачу с постоянной скоростью, синхронизированной с уровнем сигнала стартового импульса. Расстояния до 20 метров являются пределом надежной передачи данных по интерфейсу RS232.

Что означает RS232?

Стандарты передачи данных разработаны Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Префикс RS обозначает рекомендуемый стандарт, и все стандарты EIA начинаются с этих символов. Формальная спецификация RS232 заключается в том, что это интерфейс, который использует последовательный обмен двоичными данными для связи между устройствами DTE и DCE. DTE — это аббревиатура терминального оборудования для передачи данных, а DCE — оборудование для передачи данных. Базовый пример этих двух типов оборудования определяет компьютер как устройство DTE с модемом, выполняющим роль DCE.

Последовательная связь реализована путем передачи последовательных данных между DTE и DCE. Например, компьютер (DTE) может последовательно отправлять двоичные данные «11011101» на модем (DCE), который затем отвечает, отправляя «11010101» обратно на устройство DTE.

Протокол RS232 определяет режим работы, электрические стандарты, количество битов и уровни напряжения, которые должны использоваться при передаче данных между DTE и DCE.

Последовательные разъемы

Устройства последовательной связи используют 9или 25-контактные разъемы D-типа для кабельных соединений. Они обычно обозначаются как DB-9 или DB-25 с номером, используемым для различения количества контактов. Наименования различных производителей могут заменять DB в спецификациях. Вилки содержат розетки и контакты, каждый из которых пронумерован и помечен. Схема последовательной распиновки представлена ​​ниже.

Протокол RS232 использует 9-контактный последовательный порт, который может иметь штекерные или гнездовые разъемы. Самая последняя версия протокола известна как RS232C.

RS232C сохраняет функции RS232, но использует 25 контактов, а не 9 контактов. Независимо от того, используется ли последовательная распиновка DB9 или 25-контактное соединение, для подключения оконечных устройств требуются только три контакта.

Назначение выводов и конфигурация COM-порта

RS232 управляет обменом данными между DTE и DCE с использованием последовательных выводов типа DB9 или DB25. Эти разъемы D-sub могут заканчиваться розеткой RS232 или штырями разъема DB25 или DB9. Каждый штифт в 9или 25 распиновка последовательного разъема имеет свою особую функцию. Вы также можете узнать распиновку RS485.

Функциональное описание:

Помимо определения электрических характеристик, RS232 определяет сигналы, используемые в выводах последовательного кабеля и последовательных портах. В эти спецификации включены такие знакомые элементы, как синхронизирующие сигналы и заземление.

Ниже приведен список сигналов, используемых в распиновке COM-порта RS232:

Защитное заземление — Этот сигнал подключается к заземлению корпуса металлического разъема.

Общая земля — Нулевой уровень опорного напряжения для всех сигналов управления.

TxD (контакт передачи) — для передачи данных от DTE к DCE.

RxD (Receive Pin) — Отправляет данные от DCE к DTE.

DTR (терминал данных готов) — DTE готово принять запрос.

DCD (обнаружение носителя данных) — DCE принимает несущую от DTE, расположенного в удаленном месте.

DSR (набор данных готов) — DCE готово к отправке и получению информации.

RI (Индикатор звонка) — Обнаруживает входящий сигнал вызова на телефонной линии.

RTS (Запрос на отправку) — Вызов DTE для DCE для отправки данных.

RTR (готовность к приему) — DTE настроено на прием данных, поступающих от DCE.

CTS (готовность к отправке) — DCE готово принимать данные, поступающие от DTE.

Эти сигналы являются первичными сигналами RS232, но протокол допускает и вторичные сигналы. К ним относятся вторичные DTE, RTS, DCD, TxD и RxD. Вторичные сигналы используются для дополнительного подключения оборудования DTE и DCE.

Кабели RS-232

Нуль-модемное соединение

Нуль-модемы обеспечивают последовательную связь между устройствами DTE и DCE. Распиновка нуль-модема RS232 связывает контакт Tx штекерного разъема с контактом Rx на гнезде RS232, а контакт штекера Rx — с контактом Tx гнезда.

Используя протокол RS232, вы можете соединить два компьютера без модема нуль-модемным кабелем. Это подчеркивает одно из первоначальных применений протокола RS232, которое было разработано для того, чтобы телетайпы могли общаться друг с другом через свои модемы.