Połączenie szeregowe - Polski Serwis Naukowy

Połączenie elementów elektrycznych w obwodzie: a) szeregowym, b) równoległym, c) szeregowo-równoległym

Połączenie szeregowe (obwód szeregowy) jest to taki rodzaj połączenia elementów elektrycznych, w którym koniec jednego elementu łączy się z początkiem następnego. Połączenie takie tworzy szereg (łańcuch) elementów, w którym prąd elektryczny musi przepływać kolejno przez wszystkie elementy (natężenie prądu ma więc taką samą wartość dla wszystkich elementów w połączeniu szeregowym).

Prąd przemienny (ang. alternating current, AC) – charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.

Rezystancja (opór, opór czynny, oporność, oporność czynna) – wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą zespolonej impedancji.

Połączenie szeregowe rezystorów

Dla szeregowego połączenia n rezystorów można wyliczyć rezystancję wypadkową (opór wypadkowy), R jako sumę rezystancji składowych: $R = R_{1} + R_{2} + R_{3} + \dots + R_{n}$

Połączenie szeregowe cewek

Podobnie, dla szeregowego połączenie cewek można wyznaczyć wypadkową indukcyjność: $L = L_{1} + L_{2} + L_{3} + \dots + L_{n}$

jak również i wypadkową reaktancję indukcyjną:

Reaktancja (opór bierny, sprzeciwność) to wielkość charakteryzująca obwód elektryczny zawierający element o charakterze pojemnościowym (np. kondensator) lub element o charakterze indukcyjnym (np. cewkę). Jednostką reaktancji jest om.

Impedancja, Z (rzadziej i mniej poprawnie także zawada) – wielkość charakteryzująca zależność między natężeniem prądu i napięciem w obwodach prądu zmiennego.

$X_L = X_{L_1} + X_{L_2} + X_{L_3} + \dots + X_{L_n}$

Połączenie szeregowe kondensatorów

Dla połączenia szeregowego kondensatorów wypadkowa pojemność jest mniejsza niż najmniejsza ze składowych pojemności: $\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + \dots + \frac{1}{C_n}$

dla reaktancji pojemnościowej, ze względu na to, że: $X_C = -\frac{1}{\omega C}$

mamy: $X_C = X_{C_1} + X_{C_2} + X_{C_3} + \dots + X_{C_n}$

Wypadkowa impedancja układu szeregowego

W układach szeregowych zasilanych prądem przemiennym można wyznaczyć wypadkową impedancję układu składającego się z różnych elementów (np. jak na rysunku po prawej stronie): $Z = \sqrt{R^2 + (X_L + X_C)^2}$

gdzie: R, XL i XC - wypadkowa rezystancja, reaktancja indukcyjna i reaktancja pojemnościowa układu (obliczone według wzorów podanych powyżej).

Indukcyjność określa zdolność obwodu do wytwarzania strumienia pola magnetycznego Φ powstającego w wyniku przepływu przez obwód prądu elektrycznego I. Oznaczana jest symbolem L. Jednostką indukcyjności jest henr (H). Ze strumieniem indukcji magnetycznej Φ i natężeniem prądu I związana jest wzorem

Zobacz też

połączenie równoległe

połączenie szeregowo-równoległe

baterie kondensatorów

liczby zespolone

obwód RLC

Przypisy

W niektórych podręcznikach stosuje się inną konwencję, w której zarówno induktancja jak i kapacytancja mają dodatnie znaki, zaś reaktancja ich połączenia szeregowego jest różnicą tych wartości