Как подключить лампочки последовательно: подробная инструкция схемы с выключателем

как правильно подключить лампы и светильники параллельно или последовательно

В быту чаще всего пользуются параллельным подключением лампочек, но иногда более выгодно последовательное соединение.

В связи с ростом популярности точечных светильников осветительных приборов в квартирах и частных домах стало больше.

При необходимости заменить лампочку проблем не возникает, сложнее добавить дополнительные источники света.

Если подобные работы выполняются самостоятельно, требуется умение определять преимущества каждого вида соединения и составлять схемы.

Содержание

• 1 Особенности и характеристики схем подключения ламп
  • 1.1 Параллельной
• 2 Последовательной
• 3 Сравнение достоинств и недостатков схем
• 4 Преимущества и недостатки параллельного подключения
• 5 В какой схеме лампочки одинаковой мощности будут светить ярче и почему
• 6 Применение обеих схем в быту
• 7 Частые ошибки при сборке схемы и подключении выключателя
• 8 Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания
• 9 Основные выводы

Особенности и характеристики схем подключения ламп

Способ и порядок подключения лампы зависит от ее вида. Методы, используемые для лампочек накаливания, не подойдут для галогенок, люминесцентных светильников или светодиодов.

Параллельной

При использовании схемы параллельного подключения источники света подключаются к фазе и нулю. Например, если нужно соединить 2 лампочки, скручиваются их питающие провода. Важно, чтобы сечение соответствовало нагрузке. Напряжение на всех светильниках одинаковое, они горят с яркостью, установленной производителем.  Перегорание отдельного элемента не влияет на функциональность остальных.

Справка! На практике при наличии нескольких источников света при параллельном соединении провода не скручиваются. Используется кабель, к которому подключаются все элементы.

Параллельное подключение может быть:

• лучевое – на каждый светильник отдельный кабель;
• шлейфное – фаза и ноль сначала идут на первый осветительный прибор, потом часть кабеля идет в остальные (кроме последнего, к которому подключаются две части).

При использовании параллельной лучевой модели перегорание одного элемента не мешает работе остальных. Перед тем, как выбрать шлейфную модель, необходимо учесть, что нарушение одного соединения выведет из строя элементы, расположенные после него. Но проблема решается быстро за счет легкого определения проблемного места.

При подключении галогенных источников с трансформатором необходимо учесть, что они присоединяются к вторичной обмотке преобразователя через клеммные колодки.

Главный недостаток люминесцентных ламп – мерцание. От него избавляет пускорегулирующая аппаратура, но она стоит дорого. Для снижения пульсации применяется специальная схема для двух светильников со сдвигом фазы на одном из них. Две лампочки соединяются параллельно, к одной подключается конденсатор, сдвигающий фазу.

Последовательной

Для последовательного соединения двух ламп в патронах с проводами 2 из них скручиваются, остальные присоединяются к фазе и нулю. При подключении к напряжению ток проходит через одну нить накала, потом попадает на другую и встречает ноль. Ток при этом не меняется, напряжение понижается (делится по пополам, если лампы две). При соединении таким способом трех источников света напряжение на каждом будет примерно 70 В, светиться они будут лишь чуть-чуть.

Сравнение достоинств и недостатков схем

Преимущества и недостатки последовательного подключения

Преимущества и недостатки параллельного подключения

В какой схеме лампочки одинаковой мощности будут светить ярче и почему

При использовании последовательной схемы вольтаж снижается с увеличением количества элементов. Лампочки горят в полнакала или даже меньше, так как напряжение делится равномерно. Общая мощность при последовательном соединении 2-х элементов по 100 Вт ниже, чем у одного (уровень освещенности снижается).

При параллельном соединении двух светильников на каждый подается 220 В, они работают в полный накал. Общая мощность увеличивается в 2 раза (уровень освещенности повышается).

Применение обеих схем в быту

Самые популярные изделия с последовательным соединением – гирлянды.

Эту модель можно использовать и для других целей:

• сделать дешевую подсветку в длинном коридоре;
• сэкономить на покупке лампочек из-за частого перегорания подключением дополнительной;
• продлить срок эксплуатации источников света (если вместо одной на 60 Вт подключить 2 по 100 Вт).

Справка! Опытные электрики данное свойство используют для определения фаз в трехфазной сети.

В мастерских и гаражах мощные лампы накаливания или галогенки используют для обогрева. Два элемента по 1кВт соединяют последовательно и помещают в металлическую емкость, которую устанавливают на кирпич. Температура такого обогревателя примерно 60оС. Но следует учесть минус – лампы перегорают очень скоро.

Параллельная схема используется в помещениях любого назначения (в подсветке, люстрах), на улицах. Она позволяет включать отдельные источники света независимо от работы остальных, достаточно подключить несколько выключателей. Обычно не только светильники, но и все электроприборы в жилых домах соединяются параллельно и подключаются к бытовой сети на 220 В.

Для подключения светодиодных светильников часто используется смешанная модель. Создается несколько последовательных цепочек, которые между собой соединяются параллельно.

Частые ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Неграмотный специалист чаще всего вместо фазы вводит в выключатель ноль. Светильники могут работать, но в выключенном состоянии они будут под напряжением, что опасно при необходимости заменить лампы.

По неопытности заводят в выключатель и фазу, и ноль.

Важно! Ноль всегда уходит на осветительный прибор.

Третья ошибка – присоединение питающего провода на отвод вместо общего контакта. В результате работает только часть люстры.

Случается, что нулевой провод осветительного прибора подключается не к нулю в коробке, а к фазе.

Чтобы избежать ошибок с выключателем, следует внимательно отнестись к проводам. Желательно перед установкой выключателя промаркировать их, чтобы в процессе монтажа соединить одноименные.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Фазировка выполняется при необходимости параллельно подключить к источнику питания 2 трехфазных ввода. Путать фазы нельзя, чтобы не создалось межфазное короткое замыкание.

Используются 2 лампы накаливания с последовательным соединением. Один конец провода подключается к фазе, вторым нужно коснуться остальных жил. Если фазы одинаковые, лампочки не горят.

Важно! Не стоит подобным образом экспериментировать с одной лампочкой – она в сети 380 В сразу перегорит. Последовательное соединение двух элементов снижает напряжение в 2 раза.

Основные выводы

Некоторые владельцы городских квартир проводят ремонт самостоятельно. В процессе требуется монтаж новой электропроводки. Для проведения этой работы необходимо ориентироваться в основах электрики и уметь определять оптимальные варианты подключения, учитывающие особенности интерьера и предпочтения членов семьи.

Хотя большинства электроприборов в жилых помещениях подключаются параллельно, знания о том, как подключить лампочки последовательно, тоже не помешают. Они помогут, если появится желание устроить дешевую систему освещения в стиле лофт или сэкономить на покупках.

При самостоятельном выполнении работ важно обладать знаниями о видах проводов, кабелей, выключателей, способах их соединения, сферах использования. Если не ни знаний, ни опыта, подключение лампочек лучше доверить специалисту.

Предыдущая

Лампы и светильникиКак сделать плавное включение лампы накаливания

Следующая

Лампы и светильникиХарактеристики, классификация и преимущества энергосберегающих ламп

Как соединены между собой лампы на схемах

Главная » Виды ламп » Лампы накаливания

Автор: Школа светодизайна MosBuild

Лампы накаливания – это весьма распространенный источник света. В люстрах и других светильниках, так же как в подвесных и натяжных потолках, их может быть три, пять, а то и несколько десятков. Каждый такой источник света – это один из элементов электрической цепи, которые, как нам известно еще из школьной программы, могут по-разному соединяться как между собой, так и с другими элементами на схемах. Далее напомним нашим читателям:

• на каких схемах лампы соединены параллельно;
• на каких – последовательно;
• и в чем суть различных соединений ламп.

Увидев, как соединены между собой лампы на схемах, наши читатели впоследствии смогут сделать оптимальный выбор осветительной системы.

Люстра с большим числом лампочек

Содержание

1. Электрическая цепь с последовательным соединением
2. Чем слабее, тем ярче
3. Перед последовательным соединением
4. Лучше соединять параллельно

Электрическая цепь с последовательным соединением

Элементы электрических цепей могут соединяться либо последовательно, либо параллельно. Точно так же делается последовательное подключение и параллельное подключение ламп. Это совершенно разные соединения, которые приводят к различным результатам их работы. Чтобы наглядно понять детали этих соединений, рассмотрим пример с лампами накаливания. Берем две лампочки, два патрона и присоединяем к их клеммам провода.

Чтобы хорошо различать проводники при соединении, выбираем для них красный и черный цвета. Для ламп накаливания, которые по сути являются резисторами, эти провода будут как бы равноправными. Перемена их местами никак не будет сказываться на работе лампы.

Сделаем последовательное соединение лампочек:

• укладываем их на стол с расправленными проводами, с концами, зачищенными от изоляции;
• выбираем произвольно по одному проводу в каждой лампе. Для наглядности выберем оба черных провода;
• скручиваем концы двух выбранных проводов.

Если свободные концы двух красных проводов присоединить к источнику питания, через лампочки потечет электрический ток. В каждой лампе он будет одинаковым. Причем независимо от того, какие у этой лампы характеристики. Для того чтобы определить мощность лампы накаливания, потребуется узнать как величину тока, так и величину напряжения. В результате последовательного соединения каждая лампа оказывает влияние на работу остальных лампочек.

На лампе, как и на любом резисторе в электрической цепи, получается падение напряжения. Его величина определяется по закону Ома для участка цепи как произведение величин тока и напряжения. При накале спирали, который соответствует правильному режиму работы лампочки, ее сопротивление таково, что выделяемая энергия, включая свет, обеспечивает ее оптимальную яркость и продолжительность работы. Поэтому каждая лампочка может эффективно работать только при определенном напряжении. А ему будет соответствовать сопротивление горячей светящейся спирали.

Чем слабее, тем ярче

При последовательном соединении двух лампочек напряжения на них будут одинаковыми только при одинаковых сопротивлениях их спиралей. А это получится лишь при их одинаковой конструкции. По этой причине перед тем как подключить последовательно соединенные лампы к источнику питания, необходимо обязательно знать их рабочие напряжения (или токи) и мощность. Если этих характеристик нет, правильно оценить на глаз яркость, оптимальную для лампочки, сложно.

Можно, конечно же, подключить каждую лампочку к регулятору напряжения (ЛАТРу или диммеру). Плавно изменяя и при этом измеряя величину напряжения на лампе, получаем более или менее яркое ее свечение. Но лампочка при такой оценке может работать неправильно и, что наиболее опасно, давать слишком много света. Это сократит срок ее службы. Поэтому сделанные замеры тока или напряжения для расчетов параметров других присоединяемых лампочек получатся не такими, какими они должны быть на самом деле.

• При последовательном соединении лампочек необходимо пользоваться только заводскими данными мощности и напряжения для них.

Особую бдительность надо соблюдать тогда, когда напряжение источника питания заметно больше рабочего напряжения каждой из ламп последовательного соединения. При неоптимально подобранных параметрах некоторые из них могут перегореть по причине неправильного распределения напряжения между ними. В этом легко убедиться, если вкрутить в уже подготовленные нами патроны лампочки разной мощности, но для напряжения 220 В. Что из этого получилось, видно на изображении, которое приведено ниже.

Используя соединительную колодку и проводной выключатель, выполняем монтаж проводов испытуемых лампочек. Подключаем вилку к розетке и включаем выключатель. Мы видим разную яркость источников света. Менее мощная лампочка 40 Вт из-за большего сопротивления работает при более высоком напряжении. Поэтому она светит заметно ярче 60-ваттной. Теперь должно быть понятно, что лампочки остаются работоспособными по причине их более высокого рабочего напряжения. Оно существенно больше падения напряжения питания на каждой из них.

Последовательное соединение и разная яркость лампочек 40 Вт и 60 Вт

Перед последовательным соединением

Если бы лампочки 40 Вт и 60 Вт были, к примеру, подключены на напряжение 127 В, одна из них непременно сгорела бы. Рекомендуется сделать расчет суммы падений напряжения на каждой лампе перед тем как соединить их последовательно. При этом результат меньше напряжения питания соединенных ламп должен быть получен на основании заводских данных.

• Самым большим неудобством при последовательном соединении большого числа лампочек является перегорание одной из них. После этого перестает работать вся цепочка из ламп. Приходится брать тестер и проверять каждую.

Последовательное соединение других типов ламп также возможно. Однако давать общие рекомендации по этому поводу сложно. Дело в том, что все прочие электрические источники света, а это различные газоразрядные и светодиодные лампы, являются нелинейными элементами, к которым неприменим закон Ома для участка цепи. К тому же их надо подключать через балласты различной конструкции.

Современные электронные балласты работают совершенно иначе, чем традиционные индуктивные. Определить все необходимые параметры расчетным путем не получится. По этой причине для газоразрядных и светодиодных источников света более подходящей будет схема параллельного соединения.

Параллельное соединение лампочек

Лучше соединять параллельно

Когда существует параллельное соединение ламп, напряжение источника питания всегда оказывается на клеммах каждой из них. Между ними могут быть только проводники электрического тока. Их сопротивлением пренебрегают по причине крайне малой величины. Схема параллельного подключения исключает взаимное электрическое влияние между источниками света. Каждый из них светит в полную силу, если подключается к выходу источника питания с напряжением, соответствующим их номинальному значению.

• Последовательно соединять лампы накаливания и светодиоды рекомендуется только при необходимости подсоединить самый простой и дешевый источник питания для низковольтных источников света – электрическую сеть на 220 вольт. С источниками света, подключенными по такой схеме, сталкивались все. Это елочная гирлянда.
• Соединение ламп накаливания, а также подключение светильников рекомендуется в основном делать параллельно. Эта схема подключения не оставит совсем без света при перегорании даже нескольких лампочек.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Учебник по физике: два типа соединений

Когда в цепи с источником энергии присутствуют два или более электрических устройства, существует несколько основных способов их соединения. Они могут быть соединены последовательно или соединены параллельно . Предположим, что в одной цепи соединены три лампочки. Если они соединены последовательно, то они соединены таким образом, что отдельный заряд проходит через каждую из лампочек последовательно. При последовательном соединении заряд проходит через каждую лампочку. При параллельном соединении один заряд, проходящий через внешнюю цепь, пройдет только через одну из лампочек. Лампочки размещены в пределах отдельной линии ответвления, и заряд, пересекающий внешнюю цепь, будет проходить только через одно из ответвлений на своем пути обратно к клемме с низким потенциалом. Способ соединения резисторов будет иметь большое влияние на общее сопротивление цепи, общий ток в цепи и ток в каждом резисторе. В Уроке 4 мы исследуем влияние типа соединения на общий ток и сопротивление цепи.

Обычное занятие в лаборатории физики включает в себя построение обоих типов цепей с лампочками, соединенными последовательно, и лампочками, соединенными параллельно. Между двумя схемами проводится сравнение и противопоставление.

Основные вопросы, вызывающие озабоченность в лабораторных работах, подобных этой, обычно следующие:

• По мере увеличения количества резисторов (лампочек) что происходит с общим током в цепи?
• Что происходит с общим сопротивлением цепи по мере увеличения количества резисторов (лампочек)?
• Если один из резисторов выключается (т.е. лампочка гаснет ), что происходит с остальными резисторами (лампочками) в цепи? Они остаются включенными (т. е. горят)?

Изучение последовательных соединений

При выполнении лабораторных работ для двух типов цепей сделаны совершенно разные наблюдения. Последовательную цепь можно построить, соединив лампочки таким образом, чтобы был единственный путь для потока заряда; лампочки добавлены к та же линия без точки разветвления. По мере того, как добавляется все больше и больше лампочек, яркость каждой лампочки постепенно уменьшается. Это наблюдение является показателем того, что ток в цепи уменьшается.

Таким образом, для последовательных цепей, чем больше резисторов добавляется, тем меньше общий ток в цепи. Это уменьшение тока согласуется с выводом о том, что общее сопротивление увеличивается.

Последнее наблюдение, уникальное для последовательных цепей, — эффект извлечения лампочки из патрона. Если одну из трех лампочек в последовательной цепи выкрутить из патрона, то наблюдается, что остальные лампочки тут же гаснут. Чтобы устройства в последовательной цепи работали, каждое устройство должно работать. Если один выходит, все выходят. Предположим, что все приборы на домашней кухне соединены последовательно. Чтобы холодильник работал на этой кухне, тостер, посудомоечная машина, мусоропровод и верхний свет должны быть включены. Чтобы работало одно последовательное устройство, должны работать все они. Если ток вырезает из любого из них, он вырезается из всех. Совершенно очевидно, что приборы на кухне не соединены последовательно.

Изучение параллельных соединений

Используя один и тот же набор проводов, D-элементов и лампочек, можно исследовать параллельные цепи таким же образом. Можно исследовать влияние количества резисторов на общий ток и общее сопротивление. На приведенных ниже схемах изображены обычные способы построения схемы с параллельным соединением лампочек. Следует отметить, что исследование общего тока для параллельных соединений требует добавления лампа индикатора . Индикаторная лампа размещена вне ветвей и позволяет наблюдать влияние дополнительных резисторов на общий ток. Лампочки, размещенные в параллельных ветвях, служат только индикатором тока через эту конкретную ветвь. Поэтому, исследуя влияние количества резисторов на общий ток и сопротивление, нужно внимательно наблюдать за индикаторной лампочкой, а не за лампочками, расположенными в ответвлениях. На диаграмме ниже показаны типичные наблюдения.

Глядя на лампочки индикатора на приведенных выше диаграммах, становится ясно, что добавление большего количества резисторов приводит к тому, что лампочка индикатора становится ярче. Для параллельных цепей с увеличением числа резисторов увеличивается и общий ток. Это увеличение тока согласуется с уменьшением общего сопротивления. Добавление дополнительных резисторов в отдельную ветвь приводит к неожиданному уменьшению общего сопротивления!

Если отдельная лампочка в параллельной ветви вывинчена из патрона, то ток в общей цепи и в других ветвях остается. Удаление третьей лампочки из патрона приводит к преобразованию цепи из параллельной цепи с тремя лампочками в параллельную цепь с двумя лампочками. Если бы бытовая техника на домашней кухне была подключена параллельно, то холодильник мог бы функционировать без включения посудомоечной машины, тостера, мусоропровода и верхнего света. Один прибор может работать без включения других приборов. Поскольку каждое устройство находится в отдельной ветви, выключение этого устройства просто прерывает поток заряда в эту ветвь. Через другие ответвления к другим приборам по-прежнему будет поступать заряд. Совершенно очевидно, что бытовые приборы подключены параллельно.

Аналогия с платной будкой

Эффект добавления резисторов при параллельном подключении сильно отличается от последовательного. Добавление большего количества резисторов последовательно означает, что общее сопротивление больше; тем не менее, добавление большего количества резисторов параллельно означает, что общее сопротивление меньше. Тот факт, что можно добавить больше резисторов параллельно и получить меньшее сопротивление, многих раздражает. Аналогия может помочь прояснить причину этой изначально надоедливой истины.

Поток заряда по проводам цепи можно сравнить с потоком автомобилей по системе платных дорог в очень многолюдном мегаполисе. Основными источниками сопротивления в системе платных дорог являются пункты взимания платы. Остановка автомобилей и принуждение их к уплате пошлины в пункте взимания платы не только замедляет движение автомобилей, но и в районе с интенсивным движением также создает узкое место с резервным копированием на многие мили. Скорость, с которой автомобили проезжают мимо точки в этой системе взимания платы, значительно снижается из-за наличия пункта взимания платы. Очевидно, что пункты взимания платы являются основным препятствием для автомобильного потока.

Теперь предположим, что, пытаясь увеличить скорость потока, Управление платных дорог решает добавить еще два пункта взимания платы на определенной станции взимания платы, где узкое место создает проблемы для путешественников. Они рассматривают два возможных способа подключения своих пунктов взимания платы — последовательно или параллельно. При последовательном добавлении пунктов взимания платы (то есть резисторов) они добавляли бы их таким образом, что каждый автомобиль, движущийся по шоссе, должен был бы последовательно останавливаться у каждого пункта взимания платы. Имея только один проход через пункты взимания платы, каждая машина должна была бы останавливаться и платить за проезд в каждом пункте. Вместо того, чтобы платить 60 центов один раз в одной будке, теперь им придется платить по 20 центов три раза в каждой из трех будок. Совершенно очевидно, что последовательное добавление пунктов взимания платы будет иметь общий эффект увеличения общего сопротивления и снижения общей скорости автомобильного потока (то есть тока).

Другим способом добавления двух дополнительных пунктов взимания платы на этом конкретном пункте взимания платы может быть добавление пунктов взимания платы параллельно. Каждая будка может быть помещена в отдельную ветку. Автомобили, движущиеся по платной дороге, останавливались только у одной из трех будок. Было бы три возможных пути движения автомобилей через пункт взимания платы, и каждый автомобиль выбирал бы только один из путей. Совершенно очевидно, что параллельное добавление пунктов взимания платы будет иметь общий эффект уменьшения общего сопротивления и увеличения общей скорости автомобильного потока (то есть тока) вдоль платной дороги. Как и в случае с параллельным добавлением большего количества электрических резисторов, добавление большего количества пунктов взимания платы в параллельных ответвлениях создает меньшее общее сопротивление. Допуская больше путей (то есть ответвлений), по которым заряд и автомобили могут проходить через узкие места, скорость потока может быть увеличена.

Мы хотели бы предложить …

Зачем просто читать об этом и когда вы могли бы взаимодействовать с ним? Взаимодействие — это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного конструктора цепей постоянного тока. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Конструктор цепей постоянного тока предоставляет учащимся набор для создания виртуальных схем. Вы можете легко перетаскивать источники напряжения, резисторы и провода на рабочее место, располагать и соединять их так, как пожелаете. Вольтметры и амперметры позволяют измерять падение тока и напряжения. Прикосновение к резистору или источнику напряжения позволяет изменить сопротивление или входное напряжение. Это просто. Это весело. И это безопасно (если только вы не используете его в ванной).

Посетите:  DC Circuit Builder

1. Обратите внимание на электрическую проводку ниже. Укажите, являются ли соединения последовательными или параллельными. Объясните каждый выбор.

2. Ниже показаны две электрические цепи. Для каждой цепи укажите, какие два устройства соединены последовательно, а какие два устройства подключены параллельно.

Следующий раздел:

лампочки в сериях и параллели — научные проекты

(973) 777 — 3113

info@miniscience. com

1059 Main Avenue

Clifton, NJ 07011

07:30 — 19:007

В понедельник к пятницу.

123 456 789

[email protected]

Голдсмит Холл

Нью -Йорк, Нью -Йорк

07:30 — 19:00

с понедельника по пятницу

Введение: (Первоначальное наблюдение)0029

Вы когда-нибудь задумывались, что произойдет, если вы попытаетесь зажечь две лампы (лампочки) от одной батарейки? Как вы их соединяете? Сколькими способами можно подключить две лампы к одной батарее? Влияет ли способ подключения на количество света в каждой лампе?

Если вы можете изменить количество электроэнергии, подаваемой на каждую лампу, вы сможете регулировать количество света и безопасно использовать мощные батареи для освещения многих низковольтных ламп.

В этом проекте вы будете создавать модели последовательных и параллельных цепей и использовать их, чтобы найти ответы на свои вопросы. Вы также можете взять свою модель в класс и показать другим учащимся, как можно изменить распределение электроэнергии, соединив компоненты последовательно или параллельно.

Сбор информации:

Узнайте об электричестве, напряжении и токе. Читайте книги, журналы или спрашивайте профессионалов, которые могут знать, чтобы узнать, как соединительные цепи влияют на распределение электроэнергии между различными устройствами. Следите за тем, откуда вы получили информацию. Ниже приведены образцы информации, которую вы можете найти:

Что такое электричество? Электричество — это поток электронов в проводнике, таком как медный провод. (Это почти как течение воды в трубе. Чтобы вода текла из одной стороны в другую, в одной стороне должно быть некоторое избыточное давление.

Что такое напряжение? Напряжение — это разница в давлении или концентрации электронов между двумя точками. Откройте водопроводный кран и попытайтесь остановить воду рукой. Вы увидите, что давление высокое. Это давление, которое заставляет воду выходить с высокой скоростью. Говоря об электричестве, это давление известно как напряжение.

Что актуально? Текущее количество электронов, протекающих в секунду. Представьте широкую реку. Хотя вода движется медленно, каждую секунду через вас проходит большое количество воды. Теперь дело о водяном шланге, который вы используете для полива своего сада. Хотя вода внутри шланга движется очень быстро, общее количество воды, проходящей через одну точку шланга, не очень велико. Вам может потребоваться несколько дней, чтобы наполнить бассейн одним шлангом; в то время как медленный поток воды в большой реке может наполнить тот же бассейн за несколько секунд. Таким образом, поток воды в реке высокий, а в шланге низкий.

Что такое нагрузка? Нагрузка или резистор — это все, что потребляет электричество. Например, лампа в электрической цепи является нагрузкой.

Что такое параллельная цепь? Параллельная цепь имеет более одного резистора (все, что использует электричество для выполнения работы) и получила свое название от наличия нескольких (параллельных) путей для перемещения. Заряды могут двигаться по любому из нескольких путей. Если один из элементов в цепи сломан, то по этому пути не будет проходить заряд, но по другим путям по-прежнему будут проходить заряды. Параллельные цепи встречаются в большинстве бытовых электропроводок. Это сделано для того, чтобы свет не переставал работать только потому, что вы выключили телевизор.

Что такое последовательное соединение?

Последовательные цепи иногда называют токосвязанными или шлейфовыми. Ток, протекающий в последовательной цепи, должен проходить через каждый элемент цепи. Следовательно, все компоненты в последовательном соединении пропускают один и тот же ток.

Вопрос/ Цель:

Что вы хотите узнать? Напишите заявление, описывающее, что вы хотите сделать. Используйте свои наблюдения и вопросы, чтобы написать утверждение.

Как последовательное подключение влияет на распределение электроэнергии между различными нагрузками?

Как параллельная схема влияет на распределение электроэнергии между различными нагрузками?

Идентификация переменных:

Когда вы думаете, что знаете, какие переменные могут быть задействованы, подумайте о способах изменения одной за раз. Если вы измените более одного за раз, вы не будете знать, какая переменная вызывает ваше наблюдение. Иногда переменные связаны и работают вместе, чтобы вызвать что-то. Сначала попробуйте выбрать переменные, которые, по вашему мнению, действуют независимо друг от друга.

Гипотеза:

На основе собранной информации сделайте обоснованное предположение о том, какие факторы влияют на систему, с которой вы работаете. Идентификация переменных необходима, прежде чем вы сможете выдвинуть гипотезу.

Схема эксперимента:

Спланируйте эксперимент для проверки каждой гипотезы. Составьте пошаговый список того, что вы будете делать, чтобы ответить на каждый вопрос. Этот список называется экспериментальной процедурой. Чтобы эксперимент дал ответы, которым можно доверять, он должен иметь «контроль». Контроль – это дополнительное экспериментальное испытание или прогон. Это отдельный эксперимент, проводимый точно так же, как и другие. Единственное отличие состоит в том, что никакие экспериментальные переменные не меняются. Элемент управления — это нейтральная «точка отсчета» для сравнения, которая позволяет вам увидеть, что делает изменение переменной, сравнивая ее с отсутствием изменения чего-либо. Надежные элементы управления иногда очень трудно разработать. Они могут быть самой сложной частью проекта. Без контроля вы не можете быть уверены, что изменение переменной вызывает ваши наблюдения. Серия экспериментов, включающая контроль, называется «контролируемым экспериментом».

Эксперимент 1:

Последовательные цепи

Введение: В этом эксперименте вы построите последовательную цепь и исследуете влияние последовательного соединения на распределение электричества.

Процедура:

1. Установите 5 миниатюрных подставок и батарею на деревянную доску.
2. Соедините все миниатюрные базы вместе в цепочку с помощью медных проводов.
3. Подсоедините медный провод от положительного (+) полюса батареи к разомкнутому контакту миниатюрной базы на одном конце цепи.

4. Обозначьте другие соединения от A до E, как показано на схеме.
5. Подсоедините другой медный провод (показан красным) к отрицательному выводу батареи. Другой конец этого провода останется открытым.
6. Установите или привинтите по одной лампе к каждому винтовому основанию.
7. Используйте открытый провод и коснитесь соединительных винтов в положениях A, B, C, D и E. Обратите внимание, как изменится количество света при увеличении количества ламп в цепи. Запишите свои наблюдения. Также обратите внимание:
_Когда вы касаетесь соединения A, в вашей последовательной цепи будет только 1 лампа.
_Когда вы коснетесь соединения B, в вашей последовательной цепи будут 2 лампы.
_Когда вы коснетесь соединения C, в вашей последовательной цепи будут 3 лампы.
_Когда вы коснетесь соединения D, в вашей последовательной цепи будут 4 лампы.
_Когда вы коснетесь соединения E, в вашей последовательной цепи будет 5 ламп.
8. Навсегда подсоедините открытый провод (показан красным) к последнему соединительному винту с маркировкой E. (Если у вас нет света, переключитесь на соединение D или C, пока не увидите немного света).
9. Открутите одну из ламп в цепи. Как это влияет на другие лампы в последовательной цепи?

Почему?
С помощью этого эксперимента можно убедиться, что, убрав одну из ламп схемы, другая лампа мгновенно гаснет. Это происходит потому, что лампы в цепи расположены последовательно. В электрической цепи электроны движутся от положительного полюса (+) к отрицательному полюсу (-). При снятии одной из ламп с опоры поток электронов в струне прекращается. Это можно сравнить с движением на автостраде. Представьте, что некое шоссе, соединяющее города А и Б, закрыто и что эта соединительная дорога единственная доступная. Это привело бы к невозможности сообщения между двумя городами, потому что машинам не разрешалось передвигаться. Точно так же и в настоящем эксперименте электроны в последовательной цепи имеют только способ протекания. Если он закрыт, электрический ток становится равным нулю. Другими словами, лампы гаснут, потому что в цепи нет электронов.
В последовательных цепях существует несколько правил качественного и количественного анализа. Сила тока в этой схеме одинакова для двух ламп (сопротивлений). С другой стороны, общее сопротивление равно сумме сопротивлений каждой лампы. Потенциал равен сумме потенциалов, приложенных к каждой лампе (сопротивлению). Электрическая система в вашем доме имеет сопротивления, которые связаны последовательно и параллельно.

Дополнительная информация о серийных цепях

В последовательной цепи, если вы будете следовать схеме от одной стороны ячейки к другой, вы должны пройти через все различные компоненты, один за другим, без каких-либо ответвлений.

Соедините последовательную цепь, как показано на схеме справа. Начните с двух лампочек, проверьте схему, наблюдайте за количеством света, а затем увеличьте количество лампочек до трех и четырех.

Изменяется ли количество света при увеличении количества лампочек в последовательной цепи?

Теперь выкрутите одну из лампочек. Что происходит с другими лампочками?

В последовательной цепи, если лампа «перегорает» или компонент отключается, все компоненты перестают работать.

Если вы подключите больше ламп в последовательную цепь, они будут тусклее, чем раньше.

Последовательные цепи полезны, если вы хотите получить предупреждение о выходе из строя одного из компонентов цепи. Они также используют меньше проводки, чем параллельные цепи (см. ниже).

Эксперимент 2:

Параллельные цепи

Введение : В этом эксперименте вы построите параллельную цепь и исследуете влияние параллельного соединения на распределение электричества.

Процедура :

1. Установите 5 миниатюрных подставок и батарею на деревянную доску.
2. Подсоедините один контактный винт каждой миниатюрной базы к медному проводу, подключенному к положительному полюсу батареи.
3. Подсоедините оставшийся контактный винт каждой миниатюрной базы к медному проводу, подключенному к отрицательному полюсу батареи.
4. Установите или привинтите по одной лампе к каждому миниатюрному основанию.
5. Добавляя лампы, сравните количество света от каждой лампы. Вы видите какие-то заметные изменения?
6. Отвинтите одну из ламп в цепи. Как это влияет на другие источники света в параллельной цепи?

Почему?
В отличие от последовательной схемы, если убрать одну лампу опоры, другая лампа не потухнет. Как всегда, электроны текут от (+) к (-) полюсу. Когда мы снимаем лампу с одной из опор, электроны в этой ветви цепи не двигаются. Однако это не означает, что цепь замкнута, потому что у электронов есть альтернативный путь (другая ветвь).
Как и в последовательной схеме, для параллельной схемы существует несколько правил количественного определения сопротивления, потенциала и силы тока. Потенциал у двух ламп одинаковый, потому что у нас две независимые ветви. Инверсия полного сопротивления равна сумме инверсий расположенных сопротивлений в цепи (ламп). В частном случае силы тока она равна сумме сил тока, проходящих в каждой из ветвей.

Дополнительная информация о

Параллельные цепи

Пути на железнодорожных линиях идут параллельно друг другу. Параллельная схема аналогична. Различные компоненты подключены к разным проводам. Если вы будете следовать схеме цепи от одной стороны ячейки к другой, вы сможете пройти через все различные компоненты только в том случае, если будете следовать ветвям.

Параллельная цепь с одной ячейкой и двумя лампами

В параллельной цепи при «перегорании» лампы или отсоединении компонента от одного параллельного провода компоненты на разных проводах продолжают работать. В отличие от последовательной схемы, лампы остаются яркими, если вы подключаете больше ламп параллельно.

В параллельной цепи с лампами на отдельных проводах, если одна перегорает, другая продолжает гореть

Параллельные схемы полезны, если вы хотите, чтобы все работало, даже если один компонент вышел из строя. Вот почему наши дома соединены параллельными цепями.

Материалы и оборудование:

Материалы, необходимые для этого проекта:

• 2 батареи (1,5 В или 6 В)
• 2 деревянные доски (одна для параллельной и одна для последовательной цепи)
• 10 ламп/лампочек (1,5 В или 6 В, в зависимости от аккумулятора)
• 10 миниатюрных оснований или опор для ламп
• Медный провод
• 2 переключателя или рубильника (дополнительно: если вы используете переключатель, вы должны установить его между аккумулятором и цепью.)
• Проволока крышки с зажимами типа «крокодил»
• Электродвигатель (при необходимости)

Где купить?

Если вы не знаете ни одного местного магазина, в котором продаются вышеуказанные товары, вы можете заказать их на http://shop.MiniScience.com

Результаты эксперимента (наблюдение):

Эксперименты часто проводятся сериями. Можно провести серию экспериментов, каждый раз изменяя одну переменную на разную величину. Серия экспериментов состоит из отдельных экспериментальных «прогонов». Во время каждого прогона вы измеряете, насколько переменная повлияла на изучаемую систему. Для каждого прогона используется разная величина изменения переменной. Это приводит к разной реакции системы. Вы измеряете этот ответ или записываете данные в таблицу для этой цели. Это считается «необработанными данными», поскольку они еще не обработаны и не интерпретированы. Например, когда необработанные данные обрабатываются математически, они становятся результатами.

Ваши результаты будут включать ваш дисплей, вашу демонстрацию и то, что вы узнали во время своих экспериментов.

Расчеты:

Для этого проекта расчеты не требуются.

Сводка результатов:

Кратко о том, что произошло. Это может быть в виде таблицы обработанных числовых данных или графиков. Это также может быть письменное изложение того, что произошло во время экспериментов.

На основе расчетов с использованием зарегистрированных данных составляются таблицы и графики. Изучая таблицы и графики, мы можем увидеть тенденции, которые говорят нам, как различные переменные влияют на наши наблюдения. На основании этих тенденций можно сделать выводы об изучаемой системе. Эти выводы помогают нам подтвердить или опровергнуть нашу первоначальную гипотезу. Часто математические уравнения можно составить из графиков. Эти уравнения позволяют нам предсказать, как изменение повлияет на систему, без необходимости проведения дополнительных экспериментов. Продвинутые уровни экспериментальной науки в значительной степени зависят от графического и математического анализа данных. На этом уровне наука становится еще более интересной и мощной.

Заключение:

Используя тенденции в ваших экспериментальных данных и ваших экспериментальных наблюдениях, попытайтесь ответить на ваши первоначальные вопросы. Верна ли ваша гипотеза? Настало время собрать воедино то, что произошло, и оценить проведенные вами эксперименты.

Связанные вопросы и ответы:

То, что вы узнали, может помочь вам ответить на другие вопросы. Многие вопросы связаны. Во время экспериментов у вас могло возникнуть несколько новых вопросов. Теперь вы можете понять или проверить то, что вы обнаружили при сборе информации для проекта. Вопросы ведут к большему количеству вопросов, которые приводят к дополнительным гипотезам, которые необходимо проверить.

Возможные ошибки:

Если вы не заметили ничего отличного от того, что произошло с вашим элементом управления, переменная, которую вы изменили, может не повлиять на исследуемую систему. Если вы не наблюдали последовательную, воспроизводимую тенденцию в своей серии экспериментальных запусков, возможно, экспериментальные ошибки повлияли на ваши результаты. Первое, что нужно проверить, это то, как вы делаете свои измерения. Является ли метод измерения сомнительным или ненадежным? Возможно, вы неправильно читаете показания весов, или, возможно, измерительный прибор работает хаотично.

Если вы обнаружите, что ошибки эксперимента влияют на ваши результаты, тщательно переосмыслите план своих экспериментов.