14. Fogyasztók kapcsolása

Fogyasztók soros kapcsolása

Mi a soros kapcsolás?

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

Kísérlet eredménye

• 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:

U1U2=R1R2

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.

Kísérlet eredménye

• Feszültség: minden fogyasztó ugyanazt kapja

U1=U2=U

• Áramerősség: összeadódik

I=I1+I2

• Eredő ellenállás: reciprokok összege

1/Re=1/R1+1/R2

Következmények

• 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?

A három fogyasztó 230 V-os működéséhez párhuzamos kapcsolás kell. A soros kapcsolás használhatatlan lenne: kevés feszültség jutna az eszközökre, és egy hiba mindent leállítana.

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

14. Fogyasztók kapcsolása

18, 19, 20, 30, 32, 33, 35, 37, 41, 43, 45, 54, 56, 79, 84

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

C – 20 Ω és 30 Ω. 

 Az eredő párhuzamos kapcsolásnál mindig kisebb, mint a kisebbik ellenállás, és ezek adják ki pontosan a 12 Ω-t.

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.

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

B – Párhuzamos kapcsolás. 

Párhuzamosan kötve az eredő mindig kisebb, mint bármelyik tag.

30. Két különböző keresztmetszetű drótot sorosan kötünk. Melyiken fejlődik több hő?

B – A vékonyabb dróton. 

A vékonyabbnak nagyobb az ellenállása, így ugyanazon áram mellett nagyobb teljesítmény alakul hővé.

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

C – Mindkét fogyasztón. 

Párhuzamos ágakban az áram megoszlik, de minden ágon folyik.

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

C – 0 V. 

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

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

B – Két 100 Ω-os ellenállást párhuzamosan kötünk. 

Párhuzamos eredő: R=50 Ω.

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

A – 2/3 Ω. 

Párhuzamos eredő: R=23 Ω.

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

B – A nagyobb ellenálláson több hő fejlődik. 

A teljesítmény soros körben P=I2R, tehát a nagyobb ellenállás több hőt termel.

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

A – Közelebb esik a kisebb ellenállás értékéhez. 

Párhuzamos eredő mindig a kisebbik és 0 Ω között van, ezért a kisebbikhez húz.

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; 

az 5 W-osra nagyobb, mint 3 V. A kisebb teljesítményű izzó nagyobb ellenállású, ezért soros körben nagyobb feszültség esik rajta.

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, P=U2/R, 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, és P=U2R, 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