Как вычислить напряжение, силу тока и сопротивление в параллельной цепи

В параллельной цепи резисторы соединены таким образом, что электрический ток в цепи делится между резисторами и проходит через них одновременно (сравните это с автодорогой, которая разделяется на две параллельные дороги и делит поток машин на два потока, движущихся параллельно друг другу). В этой статье мы расскажет вам, как вычислить напряжение, силу тока и сопротивление в параллельной цепи.

Шпаргалка

Формула для вычисления общего сопротивления R_T в параллельной цепи: ¹/_{R_T} = ¹/_R₁ + ¹/_R₂ + ¹/_R₃ + ...
Напряжение в параллельной цепи одинаковое на каждом ее элементе: V_T = V₁ = V₂ = V₃ = ...
Формула для вычисления общей силы тока в параллельной цепи: I_T = I₁ + I₂ + I₃ + ...
Закон Ома: V = IR

Часть 1

Часть 1 из 3:

Параллельные цепи

Загрузить PDF

1
Определение. Параллельная цепь — это цепь, в которой ток течет из точки А в точку В одновременно по нескольким элементам цепи (то есть поток электронов разбивается на несколько потоков, которые на конечном участке цепи вновь объединяются в единый поток). В большинстве задач, в которых присутствует параллельная цепь, нужно вычислить напряжение, сопротивление и силу тока.
- Элементы, подключенные параллельно, находятся на отдельных ветвях цепи.
Представьте себе автостраду с несколькими полосами, на каждой из которых установлен пункт пропуска, замедляющий движение автомобилей. Построив новую полосу, вы увеличите скорость движения (даже если и на этой полосе вы поставите пункт пропуска). Аналогично с параллельной цепью — добавив новую ветвь, вы уменьшите общее сопротивление цепи и увеличите силу тока.
Общая сила тока в параллельной цепи равна сумме силы тока на каждом элементе этой цепи. То есть, если известна сила тока на каждом резисторе, сложите эти силы тока, чтобы найти общую силу тока в параллельной цепи: I_T = I₁ + I₂ + I₃ + ...
4
Общее сопротивление в параллельной цепи. Оно вычисляется по формуле: ¹/_{R_T} = ¹/_R₁ + ¹/_R₂ + ¹/_R₃ + ..., где R1, R2 и так далее — это сопротивление соответствующих элементов (резисторов) этой цепи.
- Например, параллельная цепь включает два резистора и сопротивление каждого равно 4 Ом. ¹/_{R_T} = ¹/4 + ¹/4 → ¹/_{R_T} = ¹/2 → R_T = 2 Ом. То есть общее сопротивление параллельной цепи с двумя элементами, сопротивления которых равны, в два раза меньше сопротивления каждого резистора.
- Если какая-либо ветвь параллельной цепи не имеет сопротивления (0 Ом), то весь ток пройдет именно через эту ветвь.^{[1]XИсточник информации}
Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи. Так как здесь рассматриваются две точки без учета пути движения тока по цепи, напряжение в параллельной цепи одинаково на каждом элементе этой цепи, то есть: V_T = V₁ = V₂ = V₃ = ...
6
Вычислите значения неизвестных величин по закону Ома. Закон Ома описывает взаимосвязь между напряжением V, силой током I и сопротивлением R: V = IR. Если вам известны значения двух величин из этой формулы, вы можете найти значение третьей величины.
- Вы можете применить закон Ома для всей цепи (V = I_TR_T) или для одной ветви этой цепи (V = I₁R₁).
Реклама

Часть 2

Часть 2 из 3:

Пример цепи

Загрузить PDF

Нарисуйте таблицу, чтобы облегчить решение задачи, особенно если неизвестны значения сразу нескольких величин в данной параллельной цепи.^{[2]XИсточник информации} Рассмотрим пример электрической цепи с тремя параллельными ветвями. Обратите внимание, что здесь под ветвями подразумеваются резисторы с сопротивлениями R1, R2, R3.

R₁ R₂ R₃ Общее Единицы измерения
V   В
I   А
R   Ом
Например, к электрической цепи подключена батарея, напряжение которой равно 12 В. Цепь включает три параллельные ветви с сопротивлениями 2 Ом, 4 Ом, 9 Ом.

R₁ R₂ R₃ Общее Единицы измерения
V   12 В
I   А
R   2 4 9 Ом
Помните, что общее напряжение в параллельной цепи и напряжение на каждом резисторе этой цепи равны.

R₁ R₂ R₃ Общее Единицы измерения
V   12 12 12 12 В
I   А
R   2 4 9 Ом
Так как теперь в каждом столбце вашей таблицы есть значения двух величин, вы с легкостью вычислите значение третей величины при помощи закона Ома: V = IR. В нашем примере нужно найти силу тока, поэтому перепишите формулу закона Ома следующим образом: I = V/R

R₁ R₂ R₃ Общее Единицы измерения
V   12 12 12 12 В
I        12/2 = 6           12/4 = 3           12/9 = ~1,33      А
R   2 4 9 Ом
Помните, что общая сила тока в параллельной цепи равна сумме сил тока на каждом элементе этой цепи.

R₁ R₂ R₃ Общее Единицы измерения
V   12 12 12 12 В
I        6           3           1,33      6 + 3 + 1,33 = 10,33 А
R   2 4 9 Ом
Сделайте это одним из двух способов. Либо используйте формулу ¹/_{R_T} = ¹/_R₁ + ¹/_R₂ + ¹/_R₃, либо формулу закона Ома: R = V/I.

R₁ R₂ R₃ Общее Единицы измерения
V   12 12 12 12 В
I        6           3           1.33      10,33 А
R   2 4 9 12 / 10,33 = ~1,17 Ом
Реклама

Часть 3

Часть 3 из 3:

Дополнительные вычисления

Загрузить PDF

P = IV. Если вам дана мощность тока на каждом участке цепи, то общая мощность вычисляется по формуле: P_T = P₁ + P₂ + P₃ + ....
2
Вычислите общее сопротивление в параллельной цепи, состоящей из двух ветвей (двух резисторов).
- R_T = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
3
Найдите общее сопротивление в параллельной цепи, если сопротивление всех резисторов одинаково: R_T = R₁ / N, где N — количество резисторов в цепи.^{[3]XИсточник информации}
- Например, если в параллельной цепи два резистора с одинаковым сопротивлением, то общее сопротивление цепи будет вдвое меньше сопротивления одного резистора. Если в цепи восемь одинаковых резисторов, то общее сопротивление будет в восемь раз меньше сопротивления одного резистора.
4
Вычислите силу тока на каждом резисторе, если напряжение неизвестно. Это можно сделать, воспользовавшись правилом Кирхгофа.^{[4]XИсточник информации} Вам необходимо вычислить сопротивление каждого резистора и общую силу тока в цепи.
- Два резистора в параллельной цепи: I₁ = I_TR₂ / (R₁ + R₂)
- Несколько (более двух) резисторов в параллельной цепи. В этом случае для вычисления I₁ найдите общее сопротивление всех резисторов за исключением R₁. Для этого воспользуйтесь формулой для вычисления общего сопротивления в параллельной цепи. Затем используйте правило Кирхгофа, заменив R₂ полученным значением.
Реклама

Советы

В параллельной цепи напряжение одинаково на всех резисторах.
Возможно, в вашем учебнике закон Ома представлен следующей формулой: E = IR или V = AR. Здесь присутствуют другие обозначения величин, но суть закона Ома не меняется.
Общее сопротивление часто именуется эквивалентным сопротивлением.
Если у вас нет калькулятора, найти общее сопротивление, используя значения R₁, R₂ и так далее, довольно проблематично. Поэтому воспользуйтесь законом Ома.
Если в задаче дана параллельно-последовательная цепь, сделайте вычисления для ее параллельного участка, а затем для полученной последовательной цепи.