Forståelse af parallelle kredsløb:Nøglekarakteristika og praktiske eksempler

Af S. Hussain Ather • Opdateret 24. marts 2022

Elektriske kredsløb er organiseret enten i serie eller parallelt. I en serieforbindelse ligger hvert element på samme vej, så den samme strøm løber gennem hver komponent efter hinanden. I et parallelt arrangement har hver komponent sin egen gren, og strømmen kan opdeles og rekombineres ved kryds.

Parallelkredsløbsdiagram

Et typisk paralleldiagram viser den positive terminal af en spændingskilde (+) forbundet til en knude og den negative terminal (–) til en anden. Fra den positive knude opdeles strømmen i flere grene, der hver slutter ved den negative knude. Kirchhoffs strømlov garanterer, at den samlede strøm, der kommer ind i et kryds, er lig med den samlede strøm, der forlader det, mens Kirchhoffs spændingslov sikrer, at summen af spændingsfald omkring enhver lukket sløjfe er nul.

Parallelle kredsløbskarakteristika

I parallelle kredsløb er spændingen over hver gren identisk, lig med kildespændingen. Strømmen deler sig imidlertid mellem grenene i forhold til deres ledningsevne (modstandens gensidige). Således trækker grenen med den laveste modstand mest strøm, og grenen med den højeste modstand trækker mindst.

TL;DR

Parallelle kredsløb holder spændingen konstant på tværs af alle grene, mens de tillader strømmen at flyde gennem flere veje samtidigt. Ohms lov gælder for hver gren, og serie-parallelle netværk kan analyseres ved at kombinere både serie- og parallelle regler.

Eksempler på parallelle kredsløb

For at beregne den samlede modstand af modstande parallelt, brug den gensidige formel:

\(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+\dots+\frac{1}{R_n}\)

For eksempel med modstande på 5Ω, 6Ω og 10Ω:

1. \(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{1}{5}+\frac{1}{6}+\frac{1}{10}\)
2. \(\displaystyle \frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{6}{30}+\frac{5}{30}+\frac{3}{30}=\frac{14}{30}\)
3. \(\displaystyle R_{\text{total}}=\frac{30}{14}=\frac{15}{7}\ca. 2.14\,\text{Ω}\)

Når modstanden er kendt, skal du anvende Ohms lov \(V=IR\) for at finde strømme i hver gren, og husk at spændingen over hver modstand er lig med kildespændingen.

Parallel vs. seriekredsløb

Vigtigste forskelle:

• Serie: Konstant strøm, spændingsfald over hver komponent, total modstand er summen af individuelle modstande.
• Parallel: Konstant spænding, strøm deler sig mellem grene, total konduktans er summen af individuelle konduktanser.

I et serienetværk stopper et enkelt åbent kredsløb hele strømstrømmen. I modsætning hertil holder et parallelt netværk de andre filialer i drift, selvom en åbner.

Serie-parallel kredsløb

Kredsløb fra den virkelige verden kombinerer ofte begge konfigurationer. Overvej for eksempel modstande R1-R6 arrangeret således, at R1 og R2 er parallelle (dannende R5), og R3 og R4 er parallelle (dannende R6). Disse to kombinerede modstande er så forbundet i serie:

1. \(\displaystyle \frac{1}{R_5}=\frac{1}{1}+\frac{1}{5}\) → \(R_5=\frac{5}{6}\,\text{Ω}\)
2. \(\displaystyle \frac{1}{R_6}=\frac{1}{7}+\frac{1}{2}\) → \(R_6=\frac{14}{9}\,\text{Ω}\)
3. \(R_{\text{total}}=R_5+R_6=\frac{5}{6}+\frac{14}{9}=\frac{43}{18}\,\text{Ω}\ca. 2.38\,\text{Ω}\)

Med en 20V-kilde er den samlede strøm \(I_{\text{total}}=V/R_{\text{total}}\ca. 8.37\,\text{A}\). Spændingsfaldet over hver kombineret modstand beregnes derefter ved hjælp af Ohms lov, og de individuelle grenstrømme følger af deres respektive modstande.

Disse principper gør det muligt for ingeniører at designe pålidelige, effektive strømsystemer, der opretholder konstant spænding, samtidig med at de giver flere strømveje, et grundlæggende krav til bolig- og industriel elektrisk infrastruktur.