Συνδεσμολογίες αντιστάσεων, πυκνωτών και πηνίων

Συνδεσμολογία αντιστάσεων σε σειρά

Η ηλεκτρική αντίσταση ενός αγωγού είναι η δυσκολία (αντίσταση) που παρουσιάζεται στη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος δια μέσου ενός αγωγού.

Η μονάδα ηλεκτρικής αντίστασης μετριέται σε Ωμ

Πολλές  αντιστάσεις λέμε ότι συνδέονται σε σειρά όταν διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα. Όποια ηλεκτρόνια περάσουν από τον έναν θα περάσουν και από τον άλλον. 

Η τιμή της ισοδύναμης αντίστασης δίνεται από την εξίσωση Roλ=R1+R2+…+Rn και V=V1+V2+…Vn

Η ολική αντίσταση είναι μεγαλύτερη από κάθε άλλη αντίσταση του κυκλώματος

Συνδεσμολογία αντιστάσεων παράλληλα

Δύο  αντιστάσεις  λέμε ότι συνδέονται παράλληλα όταν έχουν ίδια τάση ή πιο απλά όταν οι αντιστάσεις  έχουν κοινά άκρα.

Η τιμή της ισοδύναμης αντίστασης δίνεται από την εξίσωση 

 1 / R_ολ= 1 / R₁ + 1 / R₂

η οποία απλοποιείται στη περίπτωση ΜΟΝΟ 2 παράλληλων αντιστάσεων στη μορφή

Roλ=(R1+R2) / (R1*R2)

Είπαμε επίσης ότι στα άκρα των αντιστάσεων θα επικρατεί η ίδια τάση, αυτή της παροχής V

Σε περίπτωση που έχουμε παράλληλα περισσότερες των δύο αντιστάσεων (π.χ n) τότε η τιμή της ισοδύναμης δίνεται μόνο από τον τύπο

 1 / R_ολ= 1 / R₁ + 1 / R₂ + 1 / R₃+...+ 1 / Rn

Η ολική αντίσταση είναι μικρότερη από κάθε άλλη αντίσταση του κυκλώματος

Με συνδυασμό των παραπάνω περιπτώσεων μπορούμε να δημιουργήσουμε κάθε τιμή αντίστασης, ας δούμε ένα παράδειγμα

Δίνεται το κύκλωμα του σχήματος, όπου οι αντιστάσεις δίνονται R₁=16 Ω, R₂ = 12 Ω, R₃ = 6 Ω και η τάση της πηγής V = 40 Volt. Να υπολογιστούν οι τιμές της τάσης και της έντασης του ρεύματος σε κάθε αντίσταση.

Λύση

Ας υπολογίσουμε πρώτα την ολική αντίσταση:

Οι αντιστάτες R₂ και R₃ είναι συνδεδεμένοι παράλληλα, άρα

1 / R₂₃ = 1 / R₂ + 1 / R₃ = (1 / 12) + (1 / 6) = 3 / 12 = 1 / 4 ⇒ R₂₃ = 4 Ω.

Η R₁ και η R₂₃  είναι συνδεδεμένες σε σειρά. Η ολική αντίσταση είναι το άθροισμα των επιμέρους αντιστάσεων

R_ολ = R₁ + R₂₃ = 16 + 4 = 20 Ω.

Ο νόμος του Ohm είναι: Ι = V / R_ολ ⇒ I = 40 / 20 = 2 A.

Ο νόμος του Ohm στη R₁ : Ι =  V₁ / R₁ ⇒ V₁ = I·R₁ ⇒ V₁ = 2·16 = 32 Volt.

Η τάση της R₁ και η τάση της R₂  ή της R₃ είναι ίση με την τάση της πηγής: V = V₁ + V₂ ⇒ V₂ =  V – V₁ = 40 – 32 = 8 Volt.

Ο νόμος του Ohm στην R₂ : Ι₂  = V₂ / R₂ ⇒ Ι₂  = 8 / 12 =  0,66 Α.

Θα εφαρμόσουμε τον πρώτο κανόνα του Kirchhoff στον κόμβο Α:  Ι = Ι₂ + Ι₃ ⇒ Ι₃ = Ι – Ι₂ = 2 – 0,66 =1,33 Α

Συνδεσμολογία πυκνωτών

Πυκνωτής  ονομάζεται ένα σύστημα δύο γειτονικών αγωγών ανάμεσα στους οποίους παρεμβάλλεται μονωτικό υλικό. Αυτό το μονωτικό υλικό μπορεί να είναι αέρας, πλαστικό, μίκα κ.α. Οι δύο αγωγοί ονομάζονται οπλισμοί του πυκνωτή, ενώ το παρεμβαλλόμενο υλικό ονομάζεται διηλεκτρικό του πυκνωτή.


Βασικό χαρακτηριστικό κάθε πυκνωτή είναι η ιδιότητά του να αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο, επομένως ηλεκτρική ενέργεια. Όταν ένας πυκνωτής είναι φορτισμένος, οι οπλισμοί του έχουν ηλεκτρικά φορτία κατά μέτρο ίσα και αντίθετα


Ονομάζουμε φορτίο του πυκνωτή (Q_c) το φορτίο του θετικά φορτισμένου οπλισμού του.


Μεταξύ των οπλισμών ενός φορτισμένου πυκνωτή αναπτύσσεται διαφορά δυναμικού, την οποία ονομάζουμε τάση του πυκνωτή (V_c).


To σταθερό πηλίκο του φορτίου ενός πυκνωτή προς την τάση του ονομάζεται χωρητικότητα του πυκνωτή και συμβολίζεται με το αγγλικό γράμμα C

Οι πυκνωτές που είναι συνδεδεμένοι σε σειρά ακολουθούν τους τύπους των παράλληλων αντιστάσεων και οι πυκνωτές που είναι συνδεδεμένοι παράλληλα ακολουθούν τους τύπους των αντιστάσεων σε σειρά

Συνδεσμολογία πηνίων

Πρόκειται για ένα συρμάτινο τύλιγμα που έχει την ιδιότητα να αναπτύσσει μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό του όταν διαρρέεται από ρεύμα.

Το πηνίο μπορεί να είναι κενό εσωτερικά ή να περιέχει κάποιον πυρήνα από σιδηρομαγνητικό υλικό. Χαρακτηριστικό μέγεθος του πηνίου είναι ο συντελεστής αυτεπαγωγής που συμβολίζεται με L

Τα πηνία που είναι συνδεδεμένοι σε σειρά ακολουθούν τους τύπους των σε σειρά αντιστάσεων και τα πηνία που είναι συνδεδεμένοι παράλληλα ακολουθούν τους τύπους των παράλληλων αντιστάσεων