Wat is het verschil tussen serie- en parallelle circuits?

Circuittopologie is een fascinerende en verrassend toegankelijke familie van concepten. Vandaag gaan we het verschil tussen serie- en parallelle circuits onderzoeken.

Wat is een serieschakeling? Bovendien, wat is een parallelle schakeling? Zelfs als je absoluut geen idee hebt, kunnen we je al vertellen dat je beide soorten circuits waarschijnlijk elke dag van je leven gebruikt.

Het verschil begrijpen tussen een serieschakeling en een parallelle schakeling: definitie en belangrijkste concepten

In de eenvoudigst mogelijke bewoordingen: een serieschakeling biedt de stroom van elektriciteit een ideaal pad door het doolhof. Parallelle circuits, aan de andere kant, zijn zo geconfigureerd dat er twee of meer paden door het circuit om de stroom te laten volgen. Dit soort circuits wordt als "parallel" beschouwd omdat het vertakkende pad van de stroom naast zichzelf loopt als het gelijktijdig door beide lussen gaat.

Het gedrag van een stroom in een parallelle schakeling terwijl deze door een schakeling gaat, wordt grotendeels bepaald door het feit dat een elektrische stroom zal de gebieden met de laagste spanning in een bepaald systeem zoeken en deze gebieden op elke mogelijke manier bezetten.

Het is niet precies zo eenvoudig, maar je zult blij zijn te weten dat er hier echt maar een paar andere regels zijn. Wat bepaalt precies de weg van de minste weerstand van de stroom?

Verwant: Spanning controleren met een multimeter

Serie vs. Parallelle circuits: wat gebeurt hier in Toledo?

Om dit fenomeen te visualiseren, gaan we een paar belangrijke woorden uit de woordenschat noemen om in gedachten te houden:

• Stroom: Elektrische energie, onttrokken aan een bron en gebonden door een leiding.
• Bron: Waar komt de elektriciteit vandaan? Een batterij? Bliksemschicht?
• Leiding: Alles wat geleidend genoeg is om elektriciteit van de bron naar voren te trekken. De koperdraad in de oplaadkabel van uw smartphone is een voorbeeld van een elektrische leiding die de stroom van uw computer of van een bloklader naar de batterij leidt die moet worden opgeladen.
• Gesloten circuit: Een gesloten elektrisch netwerk, een netwerk waarin de stroom een ​​direct pad terug naar de bron heeft en een volledige, continue en ononderbroken lus vormt.
• Spanning: Een maat voor de potentiële energie per eenheid wanneer twee willekeurige punten in het circuit met elkaar worden vergeleken. Dit is het mechanisme waarmee stroom zijn weg vindt door een circuit; overspanning in een deel van het systeem stroomt naar punten met een lagere spanning, constant op zoek naar evenwicht.
• Weerstand: Elke factor die spanningscompensatie en stroom remt. Silicone is een voorbeeld van een zeer resistent, isolerend materiaal dat veel wordt gebruikt in elektronica. Er wordt resistent materiaal gebruikt om de stroom van elektriciteit door het circuit te leiden en te voorkomen dat het uit de leiding ontsnapt.

Wanneer we een elektrische stroom visualiseren, hebben we te maken met de overdracht van elektronen van atoom naar atoom langs de leiding. Een voorwerp wordt positief of negatief geladen als er meer elektronen in rondhangen dan protonen, die het atoom niet uit zichzelf verlaten.

Elektronen zijn de munteenheid van elektriciteit. Deze overdracht van elektronen is een integraal onderdeel van de manier waarop een stroom wordt getransporteerd door elk atoom van de leiding.

Hoe gaan elektronen door zowel serie- als parallelle circuits?

Denk aan al deze elektronen die op de rails van de leiding rijden alsof het kleine auto's zijn die op een miniatuur supersnelweg rijden.

In een gesloten, compleet circuit volgt de elektriciteit zijn leiding naar waar het uiteindelijk zal "zinken" - dat wil zeggen, het punt van de laagste beschikbare spanning voor de stroom, de plaats waar het zich fysiek het meest gedwongen zal voelen Gaan. De elektriciteit loopt netjes en continu door het gesloten systeem, waarbij de totale geconserveerde spanning zich op natuurlijke wijze door het systeem verdeelt, waarbij een specifieke kwantumtoestand wordt aangenomen.

In een parallel circuit zijn er in plaats van steeds opnieuw door dit ene, enkele lusvormige pad te reizen, "opritten" en "afritten", kruispunten van toegang die de stroom een ​​alternatieve schilderachtige route bieden door twee of meer parallelle takken. De eenvoudige lusstatus verdeelt zich nu heel anders over het circuit.

Verwant: Ideeën voor doe-het-zelf-elektronica-projecten voor technische studenten

Spanning in parallel: de circuitwetten van Kirchhoff

We hebben parallelle circuits gezien die tot op zekere hoogte lijken op vertakte bloedvaten. Het hele netwerk ondersteunt de bloedstroom door elke ader en haarvat en bereikt elke hoek van het lichaam waarmee het systeem is verbonden.

De Duitse natuurkundige Gustav Kirchhoff was een van de eersten die circuitanalyse wiskundig formaliseerde. Hij was in staat om het gedrag van elektriciteit in een circuit te vereenvoudigen met behulp van twee natuurkundige wetten die hand in hand gaan.

Een stroom die door een circuit stroomt, gehoorzaamt fysiek aan deze wetten, wat er ook gebeurt:

1. De energie die in een knoop of het snijpunt van een vertakkingscircuit stroomt, is ongeveer gelijk aan de energie die eruit stroomt, waardoor de totale nettolading van het systeem behouden blijft.
2. De totale som van de netto elektrische potentiaalverschillen in het gehele systeem moet gelijk zijn aan nul. Voedingscomponenten, zoals batterijcellen, dragen bij aan dit bedrag en voeden energieverslindende componenten, zoals weerstanden of apparaten zoals gloeilampen.

Beide verduidelijken precies wat het gedrag van de stroom door een bepaald circuit precies bepaalt. Dit tweede punt is echter bijzonder interessant.

In wezen stelt deze tweede wet dat elk elektron dat door het circuit gaat, precies evenveel energie moet krijgen als het onderweg verliest. Als aan een van beide vereisten niet wordt voldaan, is het beschouwde pad geen levensvatbaar pad waar de stroom op natuurlijke wijze doorheen kan stromen.

Verwant: Goedkope doe-het-zelf-elektronicaprojecten voor beginners

Voorbeelden van series en parallelle circuits

Het meest voorkomende voorbeeld van parallelle spanning vs. in serie: kerstverlichting. Met name moderne snaren vs. vintage lampen.

Oorspronkelijk werden kerstverlichting in serie gespannen, een eenrichtingsketting van lampen; als één lamp uitvalt, gaat de hele zaak uit, zowel voor de doorgebrande lamp als daarna. Het circuit is nu open en effectief verbroken.

Het is een trieste gang van zaken, maar laat dit eerste voorbeeld circuits in serie niet voor je bederven. Er zijn nog steeds veel omstandigheden waarin serieschakelingen in feite het juiste type circuit zijn om te kiezen:

• Eenvoudige apparaten die slechts één apparaat bedienen, bijvoorbeeld de kleine LED-lampjes in sommige speelgoed
• Een zaklamp of een ander eenvoudig apparaat dat wordt bediend met een schakelaar
• Een zekering die een groot apparaat zoals een wasmachine beschermt tegen overstroom; ze zijn gekoppeld in een serieschakeling, zodat de serie wordt verbroken als de zekering wordt geactiveerd

Parallelle circuits zijn daarentegen ontworpen om onder alle omstandigheden in bedrijf te blijven. Moderne kerstverlichting maakt gebruik van een parallelschakeling om bijvoorbeeld de eerder genoemde ongelukkige vakantieramp te voorkomen. Zelfs als er nog maar één lamp over is, kan deze nog steeds schijnen.

Andere veelvoorkomende voorbeelden van parallelle circuits zijn de volgende:

• Autokoplampen zijn parallel geschakeld, zodat de ene kant functioneel blijft, zelfs als de andere kant uitvalt
• Commerciële luidsprekersystemen gebruiken om dezelfde reden parallelle circuits
• Straatlantaarns zijn afhankelijk van parallelle spanning om het grootste deel van de straat verlicht te houden

Noch parallelle circuits, noch serieschakelingen moeten worden gezien als "beter" of "slechter" dan de andere - beide zijn ongelooflijk nuttig op hun eigen manier onder verschillende omstandigheden. Als je weet wat je moet bereiken met het circuit dat je aan het ontwerpen bent, moet de kant van het hek waar je op hoort volledig duidelijk zijn.

Verwant: Wat is een multimeter en waar kun je hem gebruiken?

De basisprincipes van circuits: parallelle en serieschakelingen en waarom beide belangrijk zijn

Elektriciteit is gevaarlijk. Begrijpen hoe circuits werken, is een manier om jezelf veilig te houden, ongeacht waar je aan toe bent.

Het goede nieuws: als je deze concepten en andere op dit gebied onder de knie kunt krijgen, ben je gewapend en klaar met alles wat je moet weten om te voorkomen dat je project je lichaam levend als een kip frituurt goudklompje. Neem het aan van iemand die er is geweest.

Wat is het verschil tussen AC en DC en hoe kun je ze converteren?

Verward door wisselstroom en gelijkstroom? Lees verder om de verschillen te leren en hoe AC en DC kunnen worden omgezet.

Lees volgende

Over de auteur