Paralelní zapojení rezistorů spolu se sérií je hlavním způsobem připojení prvků v elektrickém obvodu. Ve druhé verzi jsou všechny prvky instalovány postupně: konec jednoho prvku je spojen se začátkem dalšího. V takovém obvodu je síla proudu na všech prvcích stejná a úbytek napětí závisí na odporu každého prvku. V sériovém spojení jsou dva uzly. Začátky všech prvků jsou spojeny s jedním a jejich konce s druhým. Obvykle mohou být pro stejnosměrný proud označeny jako plus a mínus a pro střídavý proud jako fáze a nula. Pro své vlastnosti je široce používán v elektrických obvodech, včetně těch se smíšeným zapojením. Vlastnosti jsou stejné pro DC i AC.
Výpočet celkového odporu při paralelním zapojení rezistorů
Na rozdíl od sériového zapojení, kde pro zjištění celkového odporu stačí přičíst hodnotu každého prvku, pro paralelní zapojení to bude platit pro vodivost. A protože je nepřímo úměrný odporu, dostaneme vzorec uvedený spolu s obvodem na následujícím obrázku:
Je nutné poznamenat jednu důležitou vlastnost výpočtu paralelního zapojení rezistorů: celková hodnota bude vždy menší než nejmenší z nich. U rezistorů to platí pro stejnosměrný i střídavý proud. Cívky a kondenzátory mají své vlastní charakteristiky.
Proud a napětí
Při výpočtu paralelního odporu rezistorů musíte vědět, jak vypočítat napětí a proud. V tomto případě nám pomůže Ohmův zákon, který určuje vztah mezi odporem, proudem a napětím.
Na základě první formulace Kirchhoffova zákona dostáváme, že součet proudů konvergujících v jednom uzlu je roven nule. Směr se volí podle směru toku proudu. Kladný směr pro první uzel lze tedy považovat za příchozí proud z napájecího zdroje. A výstup z každého rezistoru bude záporný. U druhého uzlu je obrázek opačný. Na základě formulace zákona dostáváme, že celkový proud je roven součtu proudů procházejících každým paralelně zapojeným rezistorem.
Konečné napětí je určeno druhým Kirchhoffovým zákonem. Je stejný pro každý rezistor a rovná se součtu. Tato funkce se používá k připojení zásuvek a osvětlení v bytech.
Příklad výpočtu
Jako první příklad vypočítejme odpor při paralelním zapojení stejných rezistorů. Proud, který jimi protéká, bude stejný. Příklad výpočtu odporu vypadá takto:
Tento příklad to jasně ukazuježe celkový odpor je dvakrát nižší než u každého z nich. To odpovídá skutečnosti, že celková síla proudu je dvakrát vyšší než u jednoho. Také dobře koreluje se zdvojnásobením vodivosti.
Druhý příklad
Uvažujme příklad paralelního zapojení tří rezistorů. K výpočtu používáme standardní vzorec:
Podobně se počítají obvody s velkým počtem paralelně zapojených rezistorů.
Příklad smíšeného připojení
U směsné sloučeniny, jako je ta níže, bude výpočet proveden v několika krocích.
Za prvé, sériové prvky mohou být podmíněně nahrazeny jedním rezistorem s odporem rovným součtu dvou vyměněných. Dále je celkový odpor uvažován stejným způsobem jako v předchozím příkladu. Tato metoda je vhodná i pro další složitější schémata. Důsledným zjednodušováním obvodu můžete získat požadovanou hodnotu.
Pokud jsou například místo R3 připojeny dva paralelní odpory, budete muset nejprve vypočítat jejich odpor a nahradit je ekvivalentním. A pak totéž jako v příkladu výše.
Použití paralelního obvodu
Paralelní zapojení rezistorů nachází své uplatnění v mnoha případech. Zapojením do série se odpor zvýší, ale v našem případě se sníží. Například elektrický obvod vyžaduje odpor 5 ohmů, ale existují pouze odpory 10 ohm a vyšší. Z prvního příkladu vímeže můžete získat poloviční hodnotu odporu, pokud nainstalujete dva stejné rezistory paralelně k sobě.
Odpor můžete snížit ještě více, například pokud jsou dva páry paralelně zapojených rezistorů vzájemně paralelně zapojeny. Pokud mají odpory stejný odpor, můžete snížit odpor o faktor dva. Kombinací se sériovým připojením lze získat jakoukoli hodnotu.
Druhým příkladem je použití paralelního zapojení pro osvětlení a zásuvky v bytech. Díky tomuto zapojení nebude napětí na každém prvku záviset na jejich počtu a bude stejné.
Dalším příkladem použití paralelního zapojení je ochranné uzemnění elektrického zařízení. Například, pokud se osoba dotkne kovového pouzdra zařízení, na kterém dojde k poruše, dojde k paralelnímu spojení mezi ním a ochranným vodičem. První uzel bude místem kontaktu a druhý bude nulovým bodem transformátoru. Vodičem a osobou bude protékat jiný proud. Hodnota odporu posledně jmenovaného je brána jako 1000 ohmů, i když skutečná hodnota je často mnohem vyšší. Pokud by neexistovalo uzemnění, veškerý proud tekoucí obvodem by procházel skrz osobu, protože on by byl jediným vodičem.
Paralelní připojení lze použít i pro baterie. Napětí zůstává stejné, ale jejich kapacita se zdvojnásobí.
Výsledek
Když jsou rezistory zapojeny paralelně, napětí na nich bude stejné a proudse rovná součtu proudů procházejících každým rezistorem. Vodivost se bude rovnat součtu každého z nich. Z toho se získá neobvyklý vzorec pro celkový odpor rezistorů.
Při výpočtu paralelního zapojení rezistorů je nutné počítat s tím, že výsledný odpor bude vždy menší než nejmenší. To lze také vysvětlit součtem vodivosti rezistorů. Ta se zvýší přidáním nových prvků, a proto se sníží vodivost.
