In afară de legarea în serie, în electrotehnică şi în radiotehnică se întrebuinţează foarte mult legarea in paralel (fig. 13), care prin proprietăţile sale este complect opusă legării în serie.
La legarea în paralel, curentul total care vine de la generator se împarte în mai mulţi curenţi, în funcţie de numărul rezistenţelor conectate. Toţi aceşti curenţi parţiali I1, I2, I3 trec concomitent prin rezistenţele R1, R2, R3.
Punctele A şi B, în care curentul se desparte, sau se uneşte, poartă denumirta de noduri. împărţirea curentului se numeşte ramificare, iar fiecare rezistenţă conectată în paralel, de multe ori este denumită ramură sau ramificaţie.
Spre deosebire de legarea în serie, pentru care este caracteristic faptul că în toate punctele circuitului curentul are aceeaşi valoare, la legarea în paralel, în toate rezistenţele conectate, tensiunea este aceeaşi. Fiecare rezistenţă este ca şi cum ar fi conectată la polii generatorului. Neglijînd rezistenţa conductorilor de legătură, putem considera că tensiunea generatorului este aplicată în acelaşi timp la fiecare ramură a circuitului. Mulţi comit în această privinţă greşeala, crezînd că dacă rezistenţele ramurilor sînt diferite, tensiunile ar fi şi ele diferite. Nu trebuie să uităm că indiferent de valoarea rezistenţelor conectate în paralel, tensiunea este totdeauna aceeaşi.
Ramificarea curentului la legarea în paralel se face pe baza următoarei legi suma curenţilor care pleacă dintr-un nod, adică suma curenţilor ramurilor este egală cu curentul total care circulă de la generator spre nod, adică :
In nod nu pot exista pierderi de electroni. De asemenea, aici nu se poate crea o cantitate suplimentară de electroni. De aceea, numărul total de electroni care trec într-o secundă prin secţiunea transversală a tuturor ramurilor este acelaşi ca şi în conductorul comiwi înainte de nod. Bineînţeles că şi pentru cel de al doilea nod, în care toţi curenţii se unesc, este valabilă aceeaşi regulă : suma curenţilor care vin spre acest nod, este egală cu curentul care pleacă din acest nod.
Această lege se aplică şi apei, de exemplu, în cazul cînd un rîu se ramifică în două braţe. Cantitatea totală de apă, care trece prin braţe este totdeauna egală cu cantitatea de apă din albia principală, deoarece în locul de ramificaţie, apa nu dispare nicăeri şi nici nu vine în plus din altă parte.
Această lege este o consecinţă a legii examinate mai sus, cu privire la invariabilitatea valorii curentului din fiecare punct al unui circuit în serie. într-adevăr, deşi ramurile sînt legate între ele în paralel, toate, însă, considerate împreună sînt conectate în serie cu sursa de curent. De aceea, curentul total din ele trebuie să fie acelaşi ca şi în celelalte puncte ale circuitului.
Aplicînd legea lui Ohm pentru fiecare ramură în parte, putem stabili cu uşurinţă modul cum se împarte curentul în cazul cînd este vorba de legarea în paralel. Dacă rezistenţele conectate sînt egale, curentul se va împărţi în mod egal. Dacă sînt conectate în paralel patru rezistenţe egale, prin fiecare va trece ‘A din curentul total. Lucrurile se complică într-o a- numită măsură, dacă ramurile nu au aceeaşi rezistenţă. Deoarece tensiunea este aceeaşi la toate ramurile, curenţii din ele sînt diferiţi. Acolo unde rezistenţa este mai mare, curentul va fi mai mic şi, dimpotrivă, printr-o ramură cu o rezistenţă mai mică, va trece o parte mai mare a curentului.
Să analizăm următorul exemplu numeric. Să presupunem că două lămpi cu rezistenţele R1 = 300 Ohmi şi R2= 600 Ohmi sînt legate în paralel şi conectate la o tensiune U = 120 V. Să aflăm curentul din fiecare lampă şi curentul total. Curentul din prima lampă va fi: I1 = 120 : 300 = 0,4 A, iar cel din lampa a doua I2 = 120 : 600 = 0,2 A. Curentul total va fi egal cu suma curenţilor din ambele ramuri.
Să analizăm acum valoarea rezistenţei pe care o are circuitul paralel. Spre deosebire de circuitul serie, a cărui rezistenţă se măreşte la conectarea de noi aparate, la legarea în paralel, rezistenţa se micşorează.
Să presupunem că în circuit a fost conectată o singură rezistenţă prin care trece un curent oarecare. Conectînd în paralel încă o rezistenţă egală ca mărime, prin aceasta se dublează suprafaţa secţiunii transversale a conductorului şi deci rezistenţa circuitului scade la jumătate, Conectînd în paralel o a treia rezistenţă de aceeaşi mărime, suprafaţa secţiuni se va tripla, iar rezistenţa totală a curentului se va micşora la 1/3. Cu cît vom conecta mai multe rezistenţe în paralel, cu atît curentul va avea mai multe derivaţii şi cu atît rezistenţa totală a circuitului va fi mai mică.
Aşadar, legînd în paralel rezistenţe de aceeaşi mărime, rezistenţa totală sau echivalentă se va micşora proporţional cu numărul ramurilor conectate.
Dacă vom lega, de exemplu, în paralel trei rezistenţe avînd fiecare 60 Ohmi, rezistenţa totală va fi de 20 Ohmi.
Legînd în paralel rezistenţe diferite, rezistenţa totală se va micşora de asemenea şi va fi totdeauna mai mică decît cea mai mică rezistenţă conectată. Această regulă este uşor de înţeles. Dacă într-un circuit vom conecta la început cea mai mică rezistenţă, conectînd apoi în paralel, cu aceasta, o a doua rezistenţă mai mare, se va crea o cale suplimentară pentru curent, adică parcă s-ar mări, într-o măsura oarecare, secţiunea condutorului, iar rezistenţa circuitului, bine înţeles, se va micşora.
Cînd se leagă în paralel mai multe rezistenţe diferite, calculul rezistenţei totale a circuitului, este destul de complicat. In practică, de cele mai multe ori se întîlnesc numai două rezistenţe legate în paralel. Dacă acestea sînt diferite ca mărime, pentru determinarea rezistenţei totale R trebuie să îmulţim valoarea rezistenţei R i cu a rezistenţei R2, iar produsul obţinut se va împărţi la suma acestor rezistenţe. Astfel, de exemplu, dacă rezistenţele R1 = 20 Ohmi şi R2 = 30 Ohmi sunt legate în paralel, rezistenţa totală a unui asemenea circuit ramificat se va determina în felul următor:
După cum reiese din cele de mai sus, R este mai mic decît cea mai mică dintre rezistenţele conectate, adică sub 20 Ohmi.
Cînd sînt legate în paralel trei rezistenţe, de exemplu R1 = 20 Ohmi, R2 = 30 Ohmi şi R3 = 4 Ohmi, vom calcula la început rezistenţa totală a primelor două rezistenţe. In exemplul precedent ea a fost aflată egală cu 12 Ohmi. Deci, putem considera că am înlocuit aceste două rezistenţe R1 şi R2 cu o singură rezistenţă de 12 Ohmi. După aceasta vom afla rezistenţa totală a rezistenţelor de 12 Ohmi şi 4 Ohmi legate în paralel :
Aceasta va fi rezistenţa totală opusă curenţilor de cele trei rezistenţe. Ea este mai mică decît rezistenţa cea mai mică, adică sub 4 Ohmi. După aceeaşi metodă se poate stabili rezistenţa totală şi pentru mai multe rezistenţe legate în paralel. In cazul legării în paralel, rolul principal îl are tot-deauna cea mai mică dintre rezistenţele conectate, în- trucît prin ea trece cea mai mare parte din curentul total.
Uneori, pot fi legate în paralel două rezistenţe cu valori mult diferite. In acest caz, în rezistenţa mai mare se ramifică o parte infimă de curent şi aceasta aproape că nu influenţează asupra rezistenţei totale. In acest scop, rezistenţa totală este cu puţin mai mică decît cea mai mică dintre rezistenţele conectate.
Conectarea în paralel a unei rezistenţe adiţionale se numeşte uneori şuntare. Deci, la şuntarea unei rezistenţe oarecare cu o altă rezistenţă mult mai mare, putem considera, cu aproximaţie, că rezistenţa totală rămîne neschimbată. Aceasta rezultă din următorul exemplu numeric. Să aflăm rezistenţa totală cînd sînt legate în paralel două rezistenţe, una de 100 Ohmi şi alta de 10 000 Ohmi.
După cum rezultă, rezistenţa totală este aproape egală cu 100 Ohmi. Rezistenţele legate în paralel prezintă avantaje prin faptul că fiecare ramură poate funcţiona independent de celelalte ramuri. La legarea în paralel poate fi deconectată o ramură, iar celelalte pot continua să funcţioneze ca şi mai înainte, iar dacă vom schimba rezistenţa unei ramuri oarecare, în ea curentul se va schimba, fără ca în celelalte ramuri să se producă vreo schimbare apreciabilă. De aceea, la o reţea electrică, diferiţii consumatori ca : lămpi cu incandescenţă, aparate electrice pentru încălzit, motoare electrice, etc. se conectează aproape totdeauna în paralel.
In practică, se observă uneori, influenţa unei ramuri asupra alteia, datorită rezistenţei interne a generatorului şi a rezistenţei conductorilor de legătură. Dacă vom deconecta una dintre ramuri, rezistenţa totală a circuitului va creşte, iar curentul va scădea într-o anumită măsură. In acest caz, vor scădea însă şi pierderile de tensiune în interiorul generatorului cît şi în conductorii de legătură care pleacă de la generator, iar tensiunea utilă între noduri se va mări în- trucîtva. De aceea, în ramurile rămase, curentul va creşte. Tot astfel, conectarea unei ramuri în plus va provoca o scădere a curentului în celelalte ramuri. Acelaşi efect îl va avea şi schimbarea rezistenţei unei ramuri oarecare.
In circuitele electrice se întîlneşte, destul de des legarea mixtă, care este o combinare a legării în serie cu cea în paralel. Astfel, pentru legarea a trei rezistenţe pot exista două variante de legare mixtă. In primul caz, se leagă două rezistenţe în paralel, la care se conectează în serie, cea de a treia (fig. 14 a). Cu alte cuvinte, circuitul are două porţiuni conectate în serie, din care una constă din două rezistenţe în paralel. In cealaltă schemă sînt legate în serie două rezistenţe, iar la acestea este conectată în paralel a treia rezistenţă (fig. 14 b). In acest caz, întregul circuit trebuie privit ca fiind legat în paralel şi avînd o ramură formată din două rezistenţe legate în serie.
Cînd sînt mai multe rezistenţe, se pot întocmi diferite scheme de legare mixtă.
Articole din aceasi publicatie
