Фізика. 8 клас. Максимович

§ 29. Паралельне з’єднання провідників

Часто трапляється так, що необхідно одночасно ввімкнути декілька електричних пристроїв — системний блок комп’ютера, монітор, принтер — та ще й зарядити мобільний, а розетка в кімнаті одна. Як бути? Є спосіб, яким усі ми послуговуємося, — використати електричний подовжувач. За допомогою нього всі пристрої будуть під’єднані до мережі паралельно.

Дізнайтеся про...

паралельне з’єднання провідників;
закони паралельного з’єднання.

1. Паралельне з’єднання провідників

Провідники можна з’єднувати не тільки послідовно, а й паралельно. Послідовне з’єднання має один суттєвий недолік: виходить з ладу один споживач, наприклад перегоряє лампочка Л₁ (мал. 29.1), — не працюють усі інші, бо електричне коло стає розімкнутим (мал. 29.2).

Мал. 29.1. Послідовно з'єднані лампочки

Мал. 29.2. Розімкнуте електричне коло

Такої проблеми можна уникнути, якщо з’єднати споживачі паралельно.

Паралельне з’єднання провідників — таке з’єднання, за якого початки всіх провідників з’єднують в один вузол, а їхні кінці — у другий вузол. Характерною особливістю паралельного з’єднання є наявність розгалуження (мал. 29.3).

Мал. 29.3. Паралельне з'єднання резисторів

У разі паралельного з’єднання споживачів струму кожен з них безпосередньо під’єднаний до джерела струму (мал. 29.4) і вихід з ладу одного з них (перегоряє лампочка Л₁) не впливає на проходження електричного струму через лампочку Л₂ (мал. 29.5).

Мал. 29.4. Паралельне з'єднання лампочок

Мал. 29.5. Розімкнуте електричне коло

Саме тому всі побутові електричні прилади, які ми використовуємо вдома, під’єднують паралельно до електричної мережі.

2. Закони паралельного з’єднання

Для дослідження паралельного з’єднання провідників проведемо експеримент. Складемо електричне коло із джерела струму, ключа, двох лампочок, під’єднаних паралельно, та трьох амперметрів, увімкнутих у різні ділянки кола(мал. 29.6, а). Після замикання кола спостерігаємо за показниками всіх трьох амперметрів. Значення сили струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струму в розгалуженнях (мал. 29.6, б).

Мал. 29.6. Електричне коло з паралельним з'єднанням лампочок

Отже, сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих паралельно з’єднаних провідниках: І = І₁ + І₂.

Для довільної кількості провідників: І = I₁ + І₂ + І₃ + ... + І_n, де n — кількість провідників.

Продовжимо наше дослідження. Складемо електричне коло із джерела струму, ключа та двох лампочок, з’єднаних паралельно. Для вимірювання напруги вольтметр потрібно під’єднати до вузлових точок. Після замикання кола спостерігаємо за показниками вольтметра. У якій частині кола він показує напругу?

Хтось із вас скаже, що напругу на першій лампочці, хтось — напругу на другій лампочці, а ще хтось — загальну напругу на даній ділянці кола. І всі матимуть рацію.

Вольтметр, який під’єднаний до вузлових точок ділянки кола з двох лампочок, з’єднаних паралельно, показує одночасно значення напруги на цій ділянці та на кожній лампочці окремо — вони однакові (мал. 29.7).

Мал. 29.7. Вимірювання напруги в колі з паралельно з'єднаних лампочок

Отже, ми дійшли висновку, що напруга на кожному з провідників, з’єднаних паралельно, така сама, як і напруга на цій ділянці кола: U = U₁ = U₂.

Для довільної кількості провідників: U = U₁ = U₂ = U₃ = ... = U_n, це n — кількість провідників.

З’єднуючи провідники паралельно, ми збільшуємо площу поперечного перерізу ділянки кола, а це означає, що опір спадає:

За паралельного з’єднання провідників загальний опір ділянки кола є меншим за опір кожного провідника.

3. Приклад розв’язування задачі

Задача. З’єднані паралельно електричні лампи опором 480 Ом і 800 Ом приєднали до джерела струму напругою 220 В. Визначте загальний опір ділянки кола, значення сили струму в кожній лампі та напруги на них.

Поміркуйте і дайте відповідь

1. Визначте загальний опір ділянки кола в цій задачі іншим способом.

Запам'ятайте

Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих паралельно з’єднаних провідниках: I = I₁ + I₂ + I₃ + ... + I_n.

Напруга на кожному з провідників, з’єднаних паралельно, така сама, як і напруга на цій ділянці кола: U = U₁ = U₂ = U₃ = ... = U_n.

Перевірте себе

1. Декілька електричних ламп з’єднали паралельно й увімкнули в мережу 220 В. Чи світитиметься така гірлянда, якщо одна лампа перегорить?

2. Два резистори-спіралі опором 2 Ом і 3 Ом з’єднані паралельно (мал. 29.8). Визначте їхній загальний опір.

Мал. 29.8. Резистори-спіралі, з'єднані паралельно

3. Резистори опорами R₁ = 150 Ом, R₂= 50 Ом, R₃= 100 Ом з’єднані так, як показано на малюнку 29.9. Визначте загальний опір ділянки кола.

Мал. 29.9. Схема електричного кола

4. Електричний подовжувач розрахований на силу струму 10 А. До нього під’єднані системний блок комп’ютера, який споживає струм 1,3 А, монітор — 1 А, та принтер — 2,7 А. Максим, працюючи за комп’ютером, згадав, що потрібно зарядити телефон, який споживає струм 0,5 А, і під’єднав зарядний пристрій. У цей час його сестричка Оксанка увімкнула ще електричний чайник (9 А). Чи можна одночасно вмикати ці прилади? Чи працюватимуть вони? Відповідь обґрунтуйте.

5. Використавши малюнок 29.10, заповніть таблицю 1.