Paralelné zapojenie odporov spolu so sériovým je hlavným spôsobom pripojenia prvkov v elektrickom obvode. V druhej verzii sú všetky prvky inštalované postupne: koniec jedného prvku je spojený so začiatkom ďalšieho. V takomto obvode je sila prúdu na všetkých prvkoch rovnaká a pokles napätia závisí od odporu každého prvku. V sériovom pripojení sú dva uzly. Začiatky všetkých prvkov sú spojené s jedným a ich konce s druhým. Bežne môžu byť pre jednosmerný prúd označené ako plus a mínus a pre striedavý prúd ako fáza a nula. Vďaka svojim vlastnostiam je široko používaný v elektrických obvodoch, vrátane tých so zmiešaným zapojením. Vlastnosti sú rovnaké pre jednosmerný aj striedavý prúd.
Výpočet celkového odporu pri paralelnom zapojení odporov
Na rozdiel od sériového zapojenia, kde na zistenie celkového odporu stačí pripočítať hodnotu každého prvku, pri paralelnom zapojení to isté bude platiť pre vodivosť. A keďže je nepriamo úmerný odporu, dostaneme vzorec uvedený spolu s obvodom na nasledujúcom obrázku:
Je potrebné poznamenať jednu dôležitú vlastnosť výpočtu paralelného zapojenia rezistorov: celková hodnota bude vždy menšia ako najmenší z nich. Pre odpory to platí pre jednosmerný aj striedavý prúd. Cievky a kondenzátory majú svoje vlastné charakteristiky.
Prúd a napätie
Pri výpočte paralelného odporu rezistorov musíte vedieť, ako vypočítať napätie a prúd. V tomto prípade nám pomôže Ohmov zákon, ktorý určuje vzťah medzi odporom, prúdom a napätím.
Na základe prvej formulácie Kirchhoffovho zákona dostaneme, že súčet prúdov konvergujúcich v jednom uzle je rovný nule. Smer sa volí podľa smeru toku prúdu. Pozitívny smer pre prvý uzol teda možno považovať za prichádzajúci prúd z napájacieho zdroja. A výstup z každého odporu bude záporný. Pre druhý uzol je obrázok opačný. Na základe formulácie zákona dostaneme, že celkový prúd sa rovná súčtu prúdov prechádzajúcich každým paralelne zapojeným rezistorom.
Konečné napätie je určené druhým Kirchhoffovým zákonom. Je rovnaký pre každý odpor a rovná sa súčtu. Táto funkcia sa používa na pripojenie zásuviek a osvetlenia v bytoch.
Príklad výpočtu
Ako prvý príklad vypočítajme odpor pri paralelnom zapojení rovnakých odporov. Prúd, ktorý nimi preteká, bude rovnaký. Príklad výpočtu odporu vyzerá takto:
Tento príklad to jasne ukazuježe celkový odpor je dvakrát nižší ako každý z nich. To zodpovedá skutočnosti, že celková sila prúdu je dvakrát vyššia ako jedna. Dobre koreluje aj so zdvojnásobením vodivosti.
Druhý príklad
Uvažujme o príklade paralelného zapojenia troch rezistorov. Na výpočet používame štandardný vzorec:
Podobne sa počítajú obvody s veľkým počtom paralelne zapojených odporov.
Príklad zmiešaného pripojenia
Pre zmiešanú zlúčeninu, ako je tá nižšie, bude výpočet vykonaný v niekoľkých krokoch.
Na začiatok možno sériové prvky podmienečne nahradiť jedným odporom s odporom rovným súčtu dvoch vymenených. Ďalej sa celkový odpor uvažuje rovnakým spôsobom ako v predchádzajúcom príklade. Táto metóda je vhodná aj pre iné zložitejšie schémy. Dôsledným zjednodušovaním obvodu môžete získať požadovanú hodnotu.
Ak sú napríklad namiesto R3 pripojené dva paralelné odpory, budete musieť najskôr vypočítať ich odpor a nahradiť ich ekvivalentným. A potom to isté ako v príklade vyššie.
Aplikácia paralelného obvodu
Paralelné zapojenie rezistorov nachádza svoje uplatnenie v mnohých prípadoch. Zapojenie do série zvyšuje odpor, ale v našom prípade sa zníži. Napríklad elektrický obvod vyžaduje odpor 5 ohmov, ale existujú len odpory 10 ohm a vyššie. Z prvého príkladu viemeže môžete získať polovičnú hodnotu odporu, ak nainštalujete dva rovnaké odpory paralelne k sebe.
Odpor môžete znížiť ešte viac, napríklad ak sú dva páry rezistorov zapojené paralelne navzájom paralelne. Ak majú odpory rovnaký odpor, môžete znížiť odpor o faktor dva. Kombináciou so sériovým pripojením je možné získať akúkoľvek hodnotu.
Druhým príkladom je použitie paralelného zapojenia osvetlenia a zásuviek v bytoch. Vďaka tomuto spojeniu nebude napätie na každom prvku závisieť od ich počtu a bude rovnaké.
Ďalším príkladom použitia paralelného zapojenia je ochranné uzemnenie elektrického zariadenia. Napríklad, ak sa osoba dotkne kovového puzdra zariadenia, na ktorom dôjde k poruche, dôjde k paralelnému spojeniu medzi ním a ochranným vodičom. Prvý uzol bude miestom kontaktu a druhý bude nulovým bodom transformátora. Cez vodič a osobu bude prechádzať iný prúd. Hodnota odporu druhého sa považuje za 1 000 ohmov, hoci skutočná hodnota je často oveľa vyššia. Ak by tam nebolo uzemnenie, všetok prúd tečúci v obvode by prechádzal cez osobu, pretože on by bol jediným vodičom.
Paralelné pripojenie je možné použiť aj pre batérie. Napätie zostáva rovnaké, ale ich kapacita sa zdvojnásobí.
Výsledok
Keď sú odpory zapojené paralelne, napätie na nich bude rovnaké a prúdsa rovná súčtu prúdov pretekajúcich každým rezistorom. Vodivosť sa bude rovnať súčtu každého z nich. Z toho sa získa nezvyčajný vzorec pre celkový odpor rezistorov.
Pri výpočte paralelného zapojenia rezistorov je potrebné vziať do úvahy, že konečný odpor bude vždy menší ako najmenší. To možno vysvetliť aj súčtom vodivosti rezistorov. Ten sa zvýši pridaním nových prvkov, a teda aj vodivosť sa zníži.
