Модуль 2 • Урок 1 из 4 • ~40 мин

Последовательное соединение

Цель: Научиться рассчитывать последовательное соединение и понимать распределение напряжения и мощности по элементам.

Признак последовательного соединения

При последовательном соединении элементы включены один за другим без разветвлений, поэтому через них проходит один и тот же ток. Обрыв любого элемента разрывает всю цепь.

Эквивалентное сопротивление

Rэкв = R₁ + R₂ + ... + Rₙ

Суммарное сопротивление последовательной цепи всегда больше каждого отдельного сопротивления. Ток всей цепи определяется законом Ома I=U/Rэкв.

Деление напряжения

Напряжение источника распределяется между последовательными элементами:

U = U₁ + U₂ + ...;   Uₖ = I·Rₖ

Чем больше сопротивление элемента при одном и том же токе, тем больше падение напряжения на нём.

Пример. R₁=100 Ом и R₂=200 Ом подключены к 12 В. Rэкв=300 Ом, I=0,04 А. U₁=4 В, U₂=8 В; сумма падений равна 12 В.

Мощность

На каждом резистивном элементе выделяется P=I²R. Поэтому при одинаковом токе элемент с большим сопротивлением рассеивает больше мощности. Номинальная мощность резистора должна иметь достаточный запас относительно расчётного рассеяния.

Делитель напряжения и влияние нагрузки

Последовательная цепь часто используется как делитель напряжения. Но формула делителя работает так, как ожидается, только если подключённая к выходу нагрузка не меняет существенно сопротивление нижнего плеча. Если к R₂ параллельно подключить нагрузку, эквивалентное сопротивление этой части уменьшится, а выходное напряжение изменится.

Это полезный пример того, почему измерительный прибор тоже имеет значение: вольтметр с конечным входным сопротивлением является дополнительной параллельной нагрузкой. В силовых цепях эффект обычно мал, но в высокоомных измерительных цепях он способен заметно исказить результат.

Практическое применение

Последовательное соединение встречается в цепях делителей напряжения, ограничивающих элементов, катушек и контактов коммутационных аппаратов. При диагностике цепи управления полезно проверять падения напряжения на каждом замкнутом контакте: заметное падение на контакте, который должен иметь очень малое сопротивление, может указывать на плохое соединение.

Что нужно запомнить

  • В последовательной цепи ток одинаков во всех элементах.
  • Rэкв равна сумме сопротивлений.
  • Сумма падений напряжений равна напряжению источника.
  • Большое падение напряжения на контакте может указывать на повышенное контактное сопротивление.
Проверка знаний

Вопросы по уроку

Нужно 75%
Загрузка вопросов…