יתרונות וחסרונות של מעגל מקביל

תוֹכֶן

• מהו חיבור מקביל?
• חישוב סדרות ועמידות מקבילות במקביל
• יתרונות של חיבור מקביל

כאשר הם מחוברים בסדרה, רכיבים מסודרים בזה אחר זה כמו קרונות רכבת. הסוללה מוליכה זרם במעגל הסדרה, שהוא לולאה סגורה, ולכן הזרם חייב להיות זהה דרך כל הנגד.

חשוב על הסוללה כתחנת שאיבה, זרם כמים והנגדים כבתים. מעגל זה דומה לשכונה בה נשאבים מים דרך כל הבתים ברצף, עד שהם חוזרים לבסוף לתחנת השאיבה. במקרה זה, אותה כמות מים חייבת לזרום בכל בית.

החוק של אוהם מתייחס למתח, זרם והתנגדות ועשוי לבוא לידי ביטוי כ:

V = I × R

איפה:

V = מתח על פני הנגד

I = זרם דרך הנגד

R = התנגדות

אם הזרם זהה בכל הנגדים בסדרה, החוק של אוהם מציין כי המתח על פני רכיב בודד עשוי להשתנות, תלוי בהתנגדותו.

מהו חיבור מקביל?

לעומת זאת, במעגל מקביל מחברים נגדים או התקנים כמו שולי סולם. מעגל מקביל דומה לשכונה בה כל בית נמצא בענף קו המים שלו ועשוי לשאוב כמות שונה של מים מבלי להשפיע על האחרים.

החוק של אוהם, המתבטא בחישוב הזרם, הוא: I = V / R. כאשר נגדים מקבילים מחוברים לאספקת מתח, לכל רכיב יש מתח זהה לרוחבו אך עשוי למשוך זרם שונה, שוב תלוי בהתנגדות האישית.

חישוב סדרות ועמידות מקבילות במקביל

אוסף סדרות של נגדים R₁, ר₂, ר₃,. . . שווה לנגד יחיד, Rs, שווה לסכום כל ההתנגדות:

ר_s = R₁ + R₂ + R₃ + . . .

כתוצאה מכך, הכנסת נגדים למעגל סדרתי מגדילה תמיד את ההתנגדות המקבילה.

נגדים R₁, ר₂, ר₃,. . . במקביל, פועלים גם כנגד יחיד, אך חישוב ההתנגדות המקבילה R_ע מסובך יותר, ניתן על ידי:

1 / R_ע = 1 / R₁ + 1 / R₂ + 1 / R₃ + . . .

הוספת נגן במקביל למעגל תמיד יורדת ההתנגדות המקבילה. לקשר זה השלכות מעניינות בקביעת החסרונות או היתרונות של מעגל מקביל.

יתרונות של חיבור מקביל

החסרונות או היתרונות של שילוב אלמנטים מקביל תלויים במצב. בתים, למשל, מחוברים לחיווט כך שניתן להשתמש במקבילים חשמליים במקביל. כשמקרר מחובר לשקע במטבח, הוא צורך חשמל מבלי להשפיע על מתח או זרם בשאר חלקי הבית - ולכן אינו משפיע על פעולת מכשיר אחר. זה אחד היתרונות של חיבור מקביל.

גם הנורות על מחרוזת אורות חג המולד המודרניות מחוברות במקביל. אם נורה אחת נשרפת, היא הופכת למעגל פתוח שאינו משפיע על הנורות האחרות. שאר המיתר נשאר מואר. מכיוון שהנורה הכהה היחידה ניכרת מייד, ניתן למצוא אותה בקלות ולהחליפה - שוב יתרון של מעגל מקביל.

אורות חג המולד בסגנון ישן היו מחוברים בסדרה ונורה שרופה עצרה זרם בכל המיתר וכיבתה את כל האורות. דמיין כמה קשה יהיה למצוא את הנורה הרעה האחת!

החיסרון של חיבור מקביל מתגלה עם קצר חשמלי, למשל כאשר מישהו תקע חוט בין שני המגעים של שקע חשמל. למעגל הקצר יש התנגדות נמוכה מאוד, מה שבתורו גורם לזרם במעגל להתגבר בצורה אדירה, ולנגח! ניצוצות עפים והחיווט מתחמם, ואולי גורם לשריפה.

למרבה המזל, הנתיך נושף והופך למעגל פתוח. מכיוון שהוא נמצא בסדרה עם החיווט, הנתיך עושה את שלו ועוצר את זרימת הזרם לפני שיכול להיפגע.