Міркуємо разом.

Кожного дня ми користуємося різними електричними приладами-споживачами.

• Як вони з’єднуються в електричному колі?
• Чому, коли перегорає лампочка у гірлянді решта лампочок не горять, а коли перегорає лампочка у квартирі - решта лампочок горять.

Ви вже знаєте, що амперметр у коло під’єднують послідовно, а вольтметр - паралельно. Послідовне і паралельне з'єднання в електротехніці — два основних способи з'єднання елементів електричного кола. В електричному колі може бути кілька споживачів, по-різному між собою з’єднаних. Відмінність кожного з’єднання слід знати перед вибором структури електроланцюга.

Послідовне з’єднання провідників. При послідовному з’єднанні споживачів (провідників) їх з’єднують по черзі один за одним без розгалужень проводів між ними: до кінця першого приєднують початок другого, потім до кінця другого приєднують початок третього...

Вимикачі, рубильники, запобіжники вмикають в електричні мережі послідовно з електрообладнанням. Немає необхідності викручувати лампу з патрона, коли її треба вимкнути, а досить розімкнути ланцюг встановленим у зручному місці вимикачем, сполученим з цією лампою послідовно. Запобіжник, перегоряючи від надмірного струму, розмикає ланцюг і цим запобігає пошкодженню приладів і проводів, сполучених з ним послідовно.

Але послідовне з'єднання має суттєвий недолік, який полягає в тому, що при перегорянні одного з приладів розмикається все електричне коло. Наприклад, якщо перегоряє одна лампочка при послідовному з'єднанні і ялинковій гірлянді, то гасне вся гірлянда і треба перевіряти всі лампочки, щоб виявити ушкоджену.

Недоліком вважається також і те, що послідовне з'єднання електроприладів характеризується однаковим струмом на будь-якій ділянці ланцюга і різним падінням напруги на приладах, яке залежить від величини їхнього опору.

Закони послідовного з’єднання провідників.

І закон послідовного з’єднання: при послідовному з’єднанні провідників сила струму в будь-якій частині електричного кола однакова: I₁=I₂=...=I_N.

Демонстрація. І закон послідовного з’єднання провідників (джерело струму лабораторне, з’єднувальні провідники, лампа розжарювання на підставці, резистор, амперметр, ключ).

ІІ закон послідовного з’єднання: повна напруга U в колі при послідовному з’єднанні, або напруга на полюсах джерела струму, дорівнює сумі напруг на всіх окремих ділянках кола: U=U₁+U₂+...+U_N.

Демонстрація. ІІ закон послідовного з’єднання провідників (джерело струму лабораторне, з’єднувальні провідники, лампа розжарювання на підставці, резистор, вольтметр, ключ).

ІІІ закон послідовного з’єднання: загальний опір кола R при послідовному з’єднанні дорівнює сумі всіх опорів окремих провідників або окремих ділянок кола: R=R₁+R₂+...+R_N.

Закони послідовного з’єднання справедливі для будь-якого числа провідників.

Паралельне з’єднання провідників. Паралельним називають таке з’єднання провідників, джерел струму, споживачів, при якому початки всіх елементів з’єднання приєднуються до однієї точки електричного кола, а кінці - до іншої.

Паралельно з’єднуються споживачі в освітлювальній мережі та в мережі телефонного зв’язку. Струм, який іде від джерела, розгалуджується на кілька струмів за кількістю паралельно з’єднаних елементів кола. Точки, в яких відбувається розгалуження струму, називають вузлами.

Закони паралельного з’єднання провідників.

І закон паралельного з’єднання провідників. При паралельному з’єднанні сила струму І в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів у окремих вітках розгалуження: I=I₁+I₂+...+I_n.

ІІ закон паралельного з’єднання провідників. Напруга на кінцях паралельно з’єднаних елементів кола однакова: U=U₁=U₂=...=U_n.

ІІІ закон паралельного з’єднання провідників. За законом Ома: I₁=U/R₁, I₂=U/R₂, …, I_n=U/R_n, I=U/R, де R₁ , R₂, … R_n - опори віток розгалуження, а R - загальний опір при паралельному з’єднанні. З рівності для сили струму випливає: U/R=U/R₁+U/R₂+...+U/R_n або 1/R=1/R₁+1/R₂+...1/R_n.

Якщо ділянка кола складається з n паралельно з’єднаних однакових ламп з опором R₀, то загальний опір ділянки кола R буде в n раз менший від опору однієї ланки: R=R₀/n.

Електроприлади, з’єднані паралельно, працюють незалежно від інших приладів: оскільки U=const, то можна вмикати різні споживачі, розраховані на цю напругу; такі кола економічніші, бо загальний опір такої ділянки менший від меншого опору, ввімкненого у цю ділянку.