14. Fogyasztók kapcsolása

F.v. 134. o.

Fogyasztók soros kapcsolása

Mi a soros kapcsolás? Két vagy több fogyasztó egymás után, "láncban" kapcsolódik: az egyik vége a következő elejéhez csatlakozik → nincs elágazás.

Áramerősség: minden fogyasztón ugyanakkora I1=I2=I
Feszültség: összeadódik U=U1+U2
Eredő ellenállás: egyszerű összeg Re=R1+R2

Feszültségmegoszlás: A feszültség az ellenállások arányában oszlik meg.

U1 : U2 = R1 : R2

Következmények

• Ha egy fogyasztó megszakad → az egész áramkör leáll (régi karácsonyfaizzók).
• A fogyasztók nem kapnak azonos feszültséget → háztartásban nem használható.

Fogyasztók párhuzamos kapcsolása

Mi a párhuzamos kapcsolás? A fogyasztók mindkét vége ugyanarra a két pontra van kötve → több mellékág.

Feszültség: minden fogyasztó ugyanazt kapja U1=U2=U

Áramerősség: összeadódik I=I1+I2

Eredő ellenállás: 

Ha egy fogyasztó kikapcsol → a többi tovább működik. Minden fogyasztó teljes feszültséget kap → ezért kap minden háztartási eszköz 230 V-ot. Miért fontos ez a háztartásban?  Több fogyasztó 230 V-os működéséhez párhuzamos kapcsolás kell . A soros kapcsolás használhatatlan lenne: kevés feszültség jutna az eszközökre, és egy hiba mindent leállítana.

F.v. 133.

Középszintű érettségi vizsgafeladat
Tesztek
Forrás: https://kemfiz.hu/fizika_kozep_egyenaram.html

Soros: 19, 33, 41, 45

19. Egy 4 W és egy 5 W izzót sorosan kapcsolunk. Mi biztosan igaz?

B – A két izzón azonos áram folyik át.

Soros körben minden elemben ugyanaz az áramerősség halad.

33. Két egyforma ellenállás, nyitott kapcsoló. Mekkora UAB?

C – 0 V. 

Nyitott kapcsolónál az A és B pont azonos potenciálon van, nincs köztük feszültségkülönbség.

41. Két különböző ellenállást sorosan kötünk. Melyik állítás igaz?

B – A nagyobb ellenálláson több hő fejlődik.

A teljesítmény soros körben 

tehát a nagyobb ellenállás több hőt termel. 

F.v. 133.

45. Két 3 V-os izzót sorba kötünk 6 V-os telepre, egyik 10 W-os, másik 5 W-os. Mit mondhatunk a feszültségeikről? 

A – A 10 W-os izzóra jutó feszültség kisebb, mint 3 V;

Párhuzamos: 43, 35, 18,  37, 32, 20, 54, 56, 79, 84

43. Két különböző ellenállást párhuzamosan kötünk. Milyen az eredő?

A – Közelebb esik a kisebb ellenállás értékéhez.

Képzeljük el, hogy van egy 10 Ω-os és egy 100 Ω-os ellenállásunk. Az áram könnyebben halad át a 10 Ω-os ellenálláson, ezért több áram folyik rajta keresztül. A 100 Ω-os ágon csak kevés áram halad.

Ha csak a 10 Ω-os ellenállás lenne a körben, az áramnak egyetlen útja lenne. Amikor mellé párhuzamosan bekötjük a 100 Ω-os ellenállást, az áram már két úton haladhat.

Ez olyan, mintha egy keskeny út mellé nyitnánk még egy mellékutat. Attól, hogy a mellékút rosszabb (100 Ω), mégis segíti a közlekedést, ezért az összes akadály kisebb lesz.

(Matematikailag levezetéssel bizonyítható az állítás.)

35. Hogyan készíthetünk 50 Ω-os eredőt 100 Ω-os ellenállásokból?

B – Két 100 Ω-os ellenállást párhuzamosan kötünk. 

18. Két párhuzamos ellenállás eredője 12 Ω. Mely értékek adhatják ezt?

C – 20 Ω és 30 Ω.

37. 1 Ω és 2 Ω ellenállásból milyen párhuzamos eredő készíthető?

A – 2/3 Ω. 

Párhuzamos eredő: R=2/3 Ω.

32. Két különböző ellenállást párhuzamosan kötünk. Hol folyik áram?

C – Mindkét fogyasztón.

Párhuzamos ágakban az áram megoszlik, de minden ágon folyik.

20. Az eredő ellenállás kisebb, mint a kisebbik ellenállás. Milyen kapcsolás ez?

B – Párhuzamos kapcsolás.

Párhuzamosan kötve az eredő ellenállás mindig kisebb, mint bármelyik tagellenállás, mert az áram több ágon folyhat.

54. Lehet-e két párhuzamosan kötött ellenállás eredője az értékeik számtani közepe? 

C – Nem, mert a párhuzamosan kötött ellenállások eredője mindkét ellenállásnál kisebb. 

Párhuzamos kapcsolásnál az eredő mindig kisebb, mint a legkisebb tag, így nem lehet a számtani közép.

56. Két különböző nagyságú ellenállást párhuzamosan kötünk egy áramforrásra. Melyiken nagyobb a teljesítmény? 

C – A kisebb értékű ellenálláson. 

Párhuzamosan ugyanaz a feszültség, a teljesítmény

így a kisebb ellenálláson nagyobb teljesítmény fejlődik.

79. Két különböző nagyságú ellenállást párhuzamosan kötünk egy áramforrásra. Melyiken lesz nagyobb a teljesítmény? 

C – A kisebb értékű ellenálláson. 

A párhuzamos ágakon ugyanaz a feszültség van, ezért a kisebb ellenálláson nagyobb teljesítmény fejlődik.

84. Két egyforma ellenállást először sorosan, majd párhuzamosan kapcsolunk ugyanarra az ideális feszültségforrásra. Mekkora a teljesítményarány Psoros:Pparhuzamos? 

A – 1 : 4. 

Soros kapcsolásnál az eredő ellenállás kétszeres, ezért az áram fele akkora, így a teljesítmény negyedére csökken a párhuzamos kapcsoláshoz képest .

 Vissza